Forscher kommen Ursprung der Hirnwellen auf die Spur

25. Juli 2013, 20:24
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Simulation von 12.000 Hirnzellen mit überraschendem Ergebnis, das bisherigen Erklärungsmodellen widerspricht

Lausanne - Die Aktivität des Gehirns wird mit einem  Elektroenzephalogramm (EEG) erfasst. Dabei messen zahlreiche Elektroden auf dem Kopf die elektrische Aktivität der Neuronen unter der Schädeldecke. Wie diese Hirnwellen aber genau entstehen, ist noch immer ungeklärt. Mit einem Computermodell, das mehr als 12.000 Hirnzellen simuliert, haben Lausanner und US-Forscher nun einen Hinweis auf den Ursprung der Hirnwellen gefunden.

Die elektrische Aktivität im Gehirn entsteht durch den Austausch von elektrischen Signalen, sogenannte Spikes, zwischen den Neuronen. Doch noch ist unklar, wie genau die Struktur und Funktion einzelner Neuronen und ihre Netzwerke diese Aktivitätsmuster erzeugen. Da die Milliarden von Zellen im echten Gehirn unmöglich einzeln untersucht werden können, will das Blue Brain Project der ETH in Lausanne (EPFL) dies mit Computermodellen erkunden. Also hat das Team um Michael Reimann ein gewaltiges Netzwerk von 12.000 Neuronen simuliert. Die Studie wurde im Fachblatt "Neuron" publiziert.

Video: Forscher am ETH Lausanne haben Tausende simulierte Neuronen vernetzt und Hirnwellen-ähnliche Signale erhalten (Quelle: EPFL/Youtube).

Projektziel: Ein Simuliertes Menschengehirn

Zwar ist das eigentliche Ziel des Blue Brain Projects eine Simulation des gesamten menschlichen Gehirns. Doch in einem ersten Schritt hat es mit dem Rattengehirn begonnen und charakterisiert derzeit im Detail die elektrischen Eigenschaften, Formen, Größen und Verknüpfungen von Ratten-Neuronen.

Tatsächlich zeigte die simulierte elektrische Aktivität, die durch das ganze System wirbelte, eine "verblüffende Ähnlichkeit" zu den bei lebenden Ratten gemessenen Hirnwellen, wie Mitautor Costas Anastassiou vom Allen Institute in Seattle (USA) in der Mitteilung erklärte.

Komplexere Ursache als vermutet

Ihre Simulation deute darauf hin, dass die Hirnwellen anders erzeugt werden könnten, als bisher angenommen, erklären die Forscher. Sie scheinen nicht so etwas wie ein Nachhall von elektrischen Signalen zu sein, wie bisher angenommen, sondern werden durch das komplexe Verhalten von Kanälen für geladene Teilchen auf der Zelloberfläche geformt.

Die EPFL-Forscher sind überzeugt, dass ihre Computersimulationen die Lücke zwischen der Erforschung einzelner Zellen und jener der Leistungen des gesamten Gehirns überbrücken können. Dies öffne den Weg, um dereinst besser Werkzeuge für die Diagnose psychischer Krankheiten zur Verfügung zu haben, schreibt die EPFL. (APA/red, derStandard.at, 25.07.2013)

  • Simulierte Neuronen: Das Fernziel des Blue Brain Project der ETH in Lausanne ist es, das gesamte menschliche Gehirn im Rechner nachzubilden.
    foto: epfl

    Simulierte Neuronen: Das Fernziel des Blue Brain Project der ETH in Lausanne ist es, das gesamte menschliche Gehirn im Rechner nachzubilden.

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