Ein simuliertes Gehirn soll Nervenkrankheiten erklären
	Im Computermodell "Blue Brain" verfolgen Forscher, wie sich das Organ verändert
	Sehen Sie diesen Beitrag in unserer Mediathek "Wir wissen nun, dass sich nicht nur die Synapsen zwischen den Neuronen verändern, sondern sich ganze Kreisläufe neu vernetzen", sagt Prof. Henry Markram, Leiter des Blue-Brain-Projekts des Polytechnikums Lausanne. "Wir wollen bis 2015 die erste Version eines Modells des menschlichen Gehirns bauen. Die größte Herausforderung ist es herauszufinden, wie wir uns an etwas erinnern, obwohl sich das Gehirn ständig verändert." Im Computer können die Forscher sehen, wie sich das Gehirn in Sekundenbruchteilen verändert.

"Wir haben die Regeln des Lernens über Synapsen programmiert - und die Säule reagierte prompt auf neue Informationen. Die größte Herausforderung des Gehirns beim Erarbeiten des Gedächtnisses ist es, dass jedes Neuron etwas über jedes andere Neuron lernen muss." Die neokortikale Säule ist Grundlage des Rechenmodells Jede Nervenzelle ist mit zahlreichen anderen verknüpft Supercomputer sind nach Ansicht des Physikers Felix Schürmann ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis von Nervenleiden wie Epilepsie und Autismus. Von simulierten Hirnfunktionen erhoffen sich die Forscher langfristig neue Einsichten in solche Krankheiten. "Wir entwickeln ein Modell der neokortikalen Säule", erläutert Schürmann. Die neokortikale Säule gilt als kleinste funktionelle Einheit im Hirn und unterscheidet Säugetiere von den Reptilien. Schürmanns Team vom Polytechnikum Lausanne bildet im Computer zunächst die nur wenige Millimeter große neokortikale Säule junger Ratten nach. Dafür müssen 10.000 Neuronen mittels 50 Millionen Synapsen miteinander verknüpft werden, erläuterte der Teamchef des "Blue Brain"-Projekts. "Für die Nachbildung dieses Hirnteils gibt es 400 verschiedene Typen von Neuronen in dieser neokortikalen Säule" erläutert Markram. "Es gibt 400 Klassen, die sich alle unterschiedlich verhalten. Als wir sie nachgebildet haben, haben wir die statistische Verteilung jeder Klasse beachtet: Jedes einzelne Neuron ist also einzigartig." 10.000 von 60.000 Nervenzellen "denken" im Computer Geballte Rechenleistung ahmt das Gehirn nach Als Grundlage beobachten die Forscher in Lausanne das Gehirn während der Arbeit. Feine Glaselektroden greifen die Signale von Rattenhirnen vor. Die neokortikale Säule des Menschen enthält etwa 60.000 Neuronen. "Der Großrechner ermöglicht uns, korrekte Modelle für 10.000 Nervenzellen zu erstellen", sagt Schürmann. Damit könne die komplizierte Interaktion im Hirn veranschaulicht werden. Die Schweizer Forscher haben nach eigenen Angaben ausreichend Daten für eine nahezu vollständige digitale Beschreibung von Struktur und Funktion der neokortikalen Säule gesammelt. Das sei im Gehirn ja auch nicht anders: "Jedes einzelne Neuron in meinem Gehirn unterscheidet sich von allen Neuronen jedes anderen Lebewesens auf der Welt", meint Markram. "Es ist wie im Wald, wo kein Baum dem anderen gleicht." "Viele bisherige Modelle zeigen Nervenzellen nur als Punkte, 90 Prozent der Zelle bestehen aber aus Verästelungen", weiß Schürmann. Der von IBM gebaute Hochleistungsrechner gebe den Wissenschaftlern die Chance, die Komplexität der Vorgänge im Hirn nachzuvollziehen. Seit Juni 2005 rechnet "Blue Gene Solution", einer der schnellsten Rechner weltweit, an der Simulation. Jeder seiner 8000 Prozessoren entspricht einer oder zwei Nervenzellen. "Mit dem Supercomputer dringen wir in eine ganz neue Dimension vor", betont Schürmann. Dazu gehöre auch, die Modelle der Nervenzellen im Detail sichtbar machen zu können. "Viele Fragen können wir auf diese Weise neu stellen - aber wir werden natürlich auch weiterhin nicht wissen, was jemand denkt."

Sehen Sie diesen Beitrag in unserer Mediathek Das Gehirn: Wie die Informationen verarbeitet werden Die Regionen des Gehirns Das Projekt "Blue Brain" des Lausanner Polytechnikums "Un ordinateur pour simuler notre matière grise" vom Polytechnikum "Gehirn aus Bits und Bytes" von "Die Welt" Steigende Eiweiß-Konzentration im Hirn zeigt Müdigkeit Erstmals Entscheidungen durch Hirnströme gemessen Deltawellen des Gehirns sorgen für das Lernen im Schlaf

05.03.2007, zuletzt aktualisiert am 31.10.2008 / mp mit Material von dpa

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