Wie sich Nervenzellen im Hirn verbinden

19. September 2012, 11:50
  • Forscher fanden mittels Modellrechnungen heraus, dass Synapsen sich eher zufällig ausbilden dürften.
    illustration: epfl / blue brain project

    Forscher fanden mittels Modellrechnungen heraus, dass Synapsen sich eher zufällig ausbilden dürften.

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Simulierter Schaltkreis erwies sich im Vergleich mit echtem Gehirn als recht stimmig

Das menschliche Gehirn gehört zu den komplexesten Dingen dieses Planeten: Es besteht aus bis zu einer Billion Nervenzellen, die noch dazu auf höchst komplizierte Art miteinander verbunden sind. Insofern ist es auch nicht weiter überraschend, dass Wissenschafter - also mit die besten Gehirne - immer noch vergleichsweise wenig darüber wissen, wie unser Hirn tatsächlich funktioniert.

Einer, der das ändern will, ist der aus Südafrika stammende Neuroinformatiker Henry Markram, der 2005 das Blue Brain Project initiierte, mit dem irgendwann einmal das gesamte Gehirn als Computermodell simuliert werden soll.

Möglich wurde das ambitionierte Forschungsprogramm unter anderem durch eine Zusammenarbeit mit IBM. Demnächst könnte der längst internationalen Blue-Brain-Kooperation viel Geld ins Haus stehen. Das Projekt hat es in die Endauswahl der Ausschreibung Future and Emerging Technologies (FET) gebracht. Das Siegerprojekt wird von der EU in den nächsten zahn Jahren mit einer Milliarde Euro unterstützt.

Quelle: Youtube

Kurz vor der Entscheidung kommt die jüngste Publikation des Blue Brain Project gerade recht: Die Forscher um Henry Markram konnten einen virtuellen Mikroschaltkreis von Neuronen am Computer rekonstruieren, und beim Vergleich mit einer Probe aus einem Säugetierhirn zeigte sich, dass ihr Modell weitgehend mit dem echten Hirnschaltkreis übereinstimme, wie sie im Fachblatt PNAS berichten.

Eine ungeklärte Frage war bisher, ob Neuronen unabhängig voneinander wachsen und sich willkürlich verbinden oder ob jedes einzelne Neuron durch chemische Signale gezielt geleitet wird. Um dies zu klären, haben die Forscher um Markram zunächst Daten über geometrische und elektrische Eigenschaften von Neuronen zusammengetragen. Fast 10.000 virtuelle Neuronen wurden in einem Blue-Gene-Supercomputer in ein 3-D-Modell übertragen und darin zufällig positioniert.

Im zweiten Schritt verglichen sie dieses Modell mit einem entsprechenden Hirnschaltkreis eines echten Säugetierhirns. Und siehe da: Das Modell stimmte zu 75 bis 95 Prozent mit den Verbindungsstellen im echten Hirnschaltkreis überein. Es scheint demnach so zu sein, dass Neuronen unabhängig voneinander wachsen und überwiegend dort Synapsen - also Nervenverbindungen - bilden, wo sie willkürlich aufeinanderprallen.

Dieses Ergebnis erkläre laut Erstautor Sean Hill zudem, warum das Gehirn Schäden relativ gut überstehen kann. Die Verbindungen der Hirnzellen könnten mit diesem System nämlich recht sicher positioniert werden. (tasch/DER STANDARD, 19.9.2012)

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14 Postings
Möglichkeiten

Sieht nach einem kleinen Durchbruch aus.. Ich bin schon so gespannt auf einen Zeit, in der ein Organismus einfach simuliert werden kann. Das würde z.B. die medizinische Wisssenschaft ums vielfache beschleunigen, außerdem erspart uns das sämtliche Tierversuche, ect..

Der nächste Schritt ist dann wohl, ein Individual-Modell eines jeden Menschen zu erstellen, um Therapien, ect an diesem zu testen.. Ich hoffe das gibts es schon, wenn ich einmal alt bin :-)

Tierversuche

Wie ein in silico Modell medizinische Tierversuche verhindert erklären sie dann in ihrer nächsten PNAS? Oder sie stellen sich schon mal an für das erste nur in silico getestete Medikament. Das birgt bestimmt ein paar Überraschungen...

Ein wirklich hochwertiges Horoskop lässt sich aber nur erstellen, wenn der minutengenaue Zeitpunkt der Erlangung des Bewusstseins festgehalten wird :-)

Eines Tages wird's möglich sein das Wissen und Bewusstsein eines menschlichen Gehirns in binäre Daten zu übertragen. Ob die Welt dann zu einem schöneren Ort werden wird? Ich stelle mir das so ähnlich wie in der Matrix vor, dass Maschinen den Laden am Laufen halten und wird Menschen uns in unserer persönlichen Wunschwelt aufhalten, wo alles erreichbar und möglich ist. Damit hätten wir glaube ich den Zenit der Evolution erreicht.

Nichts mit willkürlich

Das Gehirn wird mittels unserer Sinnesorgane mit Informationen versorgt - egal, ob man in einer Bibliothek sitzt oder gelangweilt vor dem Fernseher. Entscheidend ist die Qualität der Information. Und das wirkt sich auf die Neuronen aus.

und

was wollen Sie damit sagen?
Ihr Statement ist fad und einfallslos (die Aufgabe/Wirkung der Sinnesorgane ist jedem Kindergartenkind bekannt...)

Entscheidender und interessanter wären Antworten darauf, warum und wie z.B. "Geistesblitze" entstehen (etwa wenn eine Erfindung gemacht wird...)

Toll, du bist ja so schlau!
Spgar schlauer als ein Team von Neurowissenschaftlern samt Suprcomputer. Scheint so als würdest du dein Gehrin permanent mit superduper hochqualitativen Informatinen versorgen.

die singularität rückt neher.

*näher... -.-

"in the model we have an algorithmus that runs on a supercomputer that looks for all the places where neurons bump in eachother... an now we can predict synapses..."

da kann man ja schon gespannt sein nach welchem Algorithmus unser Bewusstsein zustande kommt.... viel Erfolg

"mit die besten Gehirne"

;-)

das beste Gehirn in der Truppe ist der Supercomputer von dem da soviel geschwärmt wird

DIE beste Gehirn in der Truppe

wollen Sie jetzt die weiblichen Supercomputer diskriminieren???

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