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Helmholtz Perspektiven 0714

Helmholtz Perspektiven Juli – August 2014 11Titelthema Auf der Suche nach der Gehirnformel Um Erkrankungen des Gehirns, wie Demenz, Depression, Parkinson, oder auch die Mechanismen von Sucht besser verstehen zu können, muss das Gehirn in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise besser erforscht sein. Ein großer Schritt in diese Richtung ist den Forschern am Forschungszentrum Jülich gelungen. Von einem der Forschung gespendeten Gehirn machten sie 7.400 Gewebeschnitte (Foto oben) und errechneten daraus mithilfe von Supercomputern ein dreidimensionales Gehirnmodell. Insgesamt fünf Jahre Arbeitszeit sind in dieses „BigBrain“ geflossen. Die Schnitte sind 20 Mikrometer dünn. Das entspricht ungefähr der Größe einer Nervenzelle, oder auch der halben Dicke eines mensch­ lichen Haares. Fehlerhafte Präparate wurden im Computer aufwendig repariert. Allein dieser automatisierte Teil erforderte 260.000 Computerstunden. BigBrain steht allen Forschern kostenlos zur Verfügung und gibt ihnen zum ersten Mal die Mög­lichkeit, bis auf die Ebene der einzelnen Nervenzellen in ein Gehirn zu zoomen und feinste Unterschiede zwischen den Hirnregionen zu studieren. Das macht es möglich, Verände­ rungen an erkrankten Gehirnen besser zu erkennen und zu bewerten. Die Jülicher Technologie wurde kürzlich vom MIT Technology Review als eine der zehn einflussreichsten Technologien 2014 gekürt, die Direktorin des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich, Katrin Amunts, als „key player“ ausgewählt. Die Erkenntnisse aus BigBrain fließen außerdem in das internationale „Human Brain Project“. Hier versuchen Neuro- und Informationswissenschaftler aus 23 Ländern, innerhalb von zehn Jahren das menschliche Gehirn – einschließlich der Interaktion ganzer Hirnregionen – auf einem Supercomputer zu simulieren. Eine zentrale Bedeutung kommt dabei den Verbin­ dungen zwischen Hirnarealen zu. Um diese sichtbar zu machen, durchleuchten die Forscher Gewebeschnitte mit polarisiertem Licht (Foto Mitte). Das Verfahren, das „3D-PLI“ (Polarized Light Imaging) genannt wird, zeigt mikroskopisch genau Nervenfaser- bahnen und erlaubt es, ihren Verlauf durch das Gehirn zu analy- sieren. Entsprechend ihrer Raumrichtung lassen sich die Fasern in verschiedenen Farben anzeigen (Foto unten).   Holger Klein Bildergalerie zur Gehirnkartierung: www.helmholtz.de/ bigbrain

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