Die Architektur des Gehirns wird offengelegt

Von: ptj
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Neurowissenschaftlerin Prof. Katrin Amunts (l.) im Gespräch: Ziel des Schülersymposiums ist genau dieser Austausch zwischen Schülern und Wissenschaftlern. Foto: Jagodzinska

Barmen. „Wir wollen eine gemeinsame Infrastruktur zur Verfügung stellen, an die man Forschungsprojekte andocken und die Hirnforschung erleichtern kann.“ So beantwortete Neurowissenschaftlerin Prof. Katrin Amunts die abschließende Frage im vollbesetzten Hörsaal des Science College nach dem Ziel der neuesten Hirnforschung ihres interdisziplinären Teams.

Anlass war ihr Vortrag zum Thema „Big Brains – Neue Erkenntnisse aus der Hirnforschung“ im Rahmen des 6. Schülersymposiums im Science College Overbach.

Prof. Ulrich Trottenberg, Präsident der „Freunde und Förderer des Forschungszentrums Jülich“ (FZJ) nannte die Referentin, die unter anderem das Institut für Neurowissenschaft und Medizin im FZJ leitet, „eine der renommiertesten Hirnforscherinnen der Welt“. Diese zeigte eindrucksvoll, dass die „Hirnforschung etwas ganz Lebendiges und Spannendes ist“ und neben der Biologie auch Bereiche wie Informatik und Medizin berührt.

Das themengebende „Big Brain“-Projekt ist ein in internationaler Kooperation entstehendes Referenzgehirn, das seit zwei Jahren als kostenloses virtuelles Nachschlagewerk dient. Anhand von 7404 digitalisierten, 20-tausendstel Millimeter dünnen Gewebeschnitten einer Spenderin werden jede einzelne Zelle sowie zahlreiche Moleküle, die der Informationsübertragung dienen, erfasst und analysiert. So kann die komplizierte Struktur des Gehirns auf mikroskopischer Ebene verstanden werden. Rückschlüsse auf neurologische oder neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer oder Schlaganfall bei „gestörter Konnektivität“ (Verbindungen) sind möglich.

Das bis dato einzigartige Referenzhirn ist ein dreidimensionales Modell mit extrem hoher Auflösung und ersetzt die 1909 von Korbinian Brodmann veröffentlichte Gehirnkarte. Die Neurowissenschaftlerin erklärte die komplexe „Architektur des Gehirns“, unter anderem im Vergleich mit dem Gehirn einer Maus.

Das menschliche Gehirn besteht aus 86 Milliarden Nervenzellen, die etwa 10 000 verschiedene Synapsen (Verbindungen) eingehen. Die bildgebende Darstellung langer Faserbahnen, die verschiedene Regionen in der weißen Substanz des Gehirns miteinander verbinden, weist auf Interaktionen zwischen den einzelnen Gebieten.

Im dreidimensionalen Jülicher Hirnmodell wird berücksichtigt, dass sich Gehirnstrukturen voneinander unterscheiden, es erfasst also ihre „inter-individuelle Variabilität“. Interessant war in diesem Zusammenhang der Gewichtsvergleich von „Elitehirnen“, der bewies, dass „1000 Gramm-Gehirne auch ausgereicht haben, einen Nobelpreis zu kriegen“. Das Gehirngewicht Einsteins lag bei etwa 1300 Gramm, das von Turgenyev bei 1800 Gramm.

Untersuchungen der Mikrostruktur des Gehirns von „Sprachgenie“ Emil Krebs, der über 60 Sprachen beherrschte, ergaben, dass dessen rechte und linke Gehirnhälfte in der Area 44 (linke Seite des Frontalhirns) symmetrischer angelegt waren als bei jedem anderen Kontrollgehirn. Währenddessen war seine Area 45 (rechte Hälfte) asymmetrischer ausgebildet.

„Big Brain“ erfasst zudem nicht nur die Hirnrinde, sondern auch tiefer liegende Kerngebiete. Die Kartierung, die bisher zu rund 70 Prozent erfolgt ist, ist höchst aufwändig. Mit Hilfe von Mikroskopen und modernen Bildauswertungsmethoden werden die hauchdünnen Gewebeproben abgescannt, statistisch ausgewertet und dann dreidimensional am Computer rekonstruiert.

Nach ihrem Referat wurde Prof. Amunts mit Fragen bombardiert, sowohl von den zahlreich erschienenen erwachsenen Zuhörern wie von einigen der 100 jugendlichen Teilnehmer von 16 bis 18 Jahren aus ganz NRW, inklusive einer Delegation aus Belgien.„Können Gehirne durch Versuche so geschädigt werden, dass man nichts mehr untersuchen kann?“, wollte eine junge Teilnehmerin wissen. „Nein, das ist noch nicht passiert“, beruhigte die Referentin.

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