Lausanne – Als würde man von handgezeichneten Karten auf "Google Earth" wechseln, so umschreibt Marc-Oliver Gewaltig vom "Blue Brain Project" der ETH Lausanne (EPFL) den digitalen Atlas, den er und seine Kollegen im Fachjournal "Frontiers in Neuroinformatics" vorstellten. Der Atlas zeigt jedoch keine Landschaften, sondern sämtliche Zellen eines Mäusegehirns in 3D. Er könnte sich in Zukunft als wertvolles Werkzeug für die Hirnforschung erweisen.
Der Atlas enthalte bisher nicht verfügbare Informationen über diverse Zelltypen, sowie Anzahl, Verbindungen und Position der Zellen für alle 737 Hirnregionen. Dies sei ein großer Schritt hin zu einer kompletten Simulation des Mäusegehirns und damit einem zentralen Ziel des "Blue Brain Project": letztendlich auch ein Computermodell des menschlichen Gehirns zu erstellen. "Die Schaltkreis-Komponenten zu kennen und zu wissen, wie sie arrangiert sind, ist ein essenzieller Startpunkt, um das Gehirn zu modellieren – ähnlich wie zum Beispiel demografische Daten zentral sind, um ein Land zu modellieren", sagte Studienautor Csaba Erö.
Der erzielte Fortschritt
Frühere 3D-Karten des Hirns bestanden aus Stapeln von gefärbten Hirnschnitten. Einige zeigten exakte Positionen der Zellen im Gehirn, andere schlüsselten verschiedene Zelltypen auf, aber eine Zusammenfassung der verschiedenen Informationen in einer digital navigierbaren Karte gab es bisher nicht. Der neu erstellte Atlas beruht auf fünf Jahren Arbeit und der Kombination von Daten aus Tausenden von Gewebefärbungen mit einer Vielzahl weiterer anatomischer Untersuchungen.
Trotz zahlreicher Studien im Laufe des letzten Jahrhunderts seien Zellzahlen nur für vier Prozent der Hirnregionen der Maus verfügbar gewesen, kommentierte "Blue Brain"-Gründer Henry Markram von der EPFL. Und diese Schätzungen schwankten stark. Der Atlas löse dieses Problem, indem er die bestmöglichen Schätzungen auch für die kleinsten bekannten Hirnregionen der Maus präsentiere. "Er füllt eine riesige Lücke in unserem Wissen zu 96 Prozent der Regionen des Mausgehirns", fügte Gewaltig hinzu.
Interaktiv und frei zugänglich
Die navigierbare 3D-Karte des Maushirns ist online frei zugänglich und soll Forschern ein Werkzeug für weitere Studien und Computermodelle an die Hand geben. Außerdem lasse sie sich fortlaufend mit neuen Erkenntnissen erweitern und verbessern. "Wir können nun gemeinsam darauf hinarbeiten zu verstehen, was im Mausgehirn vorgeht", sagte Markram.
Das Vorhaben des "Blue Brain Project", das menschliche Gehirn zu simulieren, gilt in Teilen der Forschungsgemeinschaft als zu ambitioniert. Zumindest bei der Rekonstruktion des Nagergehirns konnte das "Blue Brain Project" jedoch Teilerfolge verzeichnen, zum Beispiel mit einem Computermodell eines winzigen Ausschnitts des Rattengehirns. (APA, red, 1. 12. 2018)