Schritt eins zu einem Katalog der Gehirnzellen

    28. März 2019, 07:30
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    Schweizer Forscher entwickeln einen Algorithmus, der bewerkstelligen soll, was in 100 Jahren nicht gelang

    Lausanne – Seit fast 100 Jahren versuchten Forscher Zellen zu bestimmen und auf die gleiche Weise zu beschreiben, wie Charles Darwin Tiere und Pflanzen beschrieb und systematisierte. Nun berichtet die Schweizer Hirnforschungsinitiative Blue Brain Project entwickelt zu haben, mit dem dies möglich ist.

    Damit sei ein Grundstein für einen formellen Katalog der Zellen des Gehirns und ihrer Funktionen gelegt. Projektgründer Henry Markram von der Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) spricht von einem wichtigen Schritt hin zu einer standardisierten Systematik der Nervenzellen des Gehirns, mitsamt ihrer Funktionen und ihrer Bedeutung bei verschiedenen Krankheiten.

    Ein Jahrhundert Vorlaufzeit

    Das Forschungsteam um Lida Kanari entwickelte einen Algorithmus, um die verschiedenen Formen der sogenannten Pyramidenzellen zu bestimmen. Dabei handelt es sich um einen besonders großen Zelltyp, der den Großteil der Nervenzellen im Neocortex stellt – dem multisensorischen und motorischen Teil der Großhirnrinde. Pyramidenzellen sehen ein bisschen aus wie Bäume, die mit ihren "Ästen" Informationen von anderen Neuronen sammeln und nachgeschaltete Nervenzellen aktivieren.

    Zwar zeichnete der spanische Mediziner und Histologe Ramon y Cajal vor mehr als 100 Jahren die ersten Pyramidenzellen, jedoch konnten sich die Forscher bisher nicht auf eine Systematik der verschiedenen Typen dieser Zellen einigen, wie die EPFL erklärte. Nun zeige die Blue-Brain-Studie erstmals anhand einer objektiven Klassifizierung, dass es im somatosensorischen Cortex der Ratte 17 verschiedene Typen von Pyramidenzellen gibt, berichten die Wissenschafter im Fachblatt "Cerebral Cortex".

    "Spezies" von Zellen

    Der verwendete Algorithmus beruht auf der sogenannten Algebraischen Topologie und betrachtet – vereinfacht ausgedrückt – die Verästelung der Zellen, um die Pyramidenzellen in Gruppen einzuteilen. Dabei löst diese Herangehensweise laut der EPFL auch das bisherige Problem der Neuron-Klassifikation, ob zwei unterschiedlich aussehende Zellen nur verschiedene Ausprägungen der gleichen Neuron-Spezies sind (ähnlich wie Hunderassen), oder ob es sich um verschiedene Spezies handelt (also Hunde und Katzen). Die topologische Klassifikation bilde Gruppen der verschiedenen Spezies von Hirnzellen mitsamt ihrer jeweiligen charakteristischen Ausprägungen.

    Diese Arbeit sei auch eine wichtige Grundlage für das langfristige Ziel des Blue Brain Project, das Gehirn mit einer Computersimulation nachzustellen, hieß es weiter. "Diese Forschung bietet eine der soliden Grundlagen, um die verschiedenen Zelltypen zusammenzubringen", erläuterte Kanari. (APA, red, 28.3.2019)

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