Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Personalisierte virtuelle Gehirne: Big data – big theory

02.08.2016

ERC Consolidator Grant für Charité-Neurowissenschaftlerin

Das Gehirn ist ein anpassungsfähiges und hochkomplexes System. Wie die einzelnen Komponenten zusammenwirken und zu geistigen Leistungen gelangen, darüber ist allerdings nach wie vor wenig bekannt. Ein Forscherteam um Privatdozentin Dr. Petra Ritter an der Charité – Universitätsmedizin Berlin setzt daher auf personalisierte Simulationen, um Zusammenhänge innerhalb des Gehirns aufzudecken. Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert die Arbeiten in den kommenden fünf Jahren mit 1,87 Millionen Euro.


Virtuelle Bildgebung: Das personalisierte Gehirnmodell simuliert Gehirnaktivität.

Copyright: Charité – Universitätsmedizin Berlin.


Biologisch realistische Computermodelle entschlüsseln, wie neurologische Krankheiten entstehen.

Copyright: Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Gehirnfunktionen können auf vielen verschiedenen Ebenen untersucht werden. So ist es möglich, Daten von einzelnen Nervenzellen, kleinen neuronalen Netzwerken und dem gesamten Gehirn zu messen. Jedoch gibt es bislang keine Methode, die gleichzeitig Daten auf den verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen erheben kann. Daher ist sehr wenig darüber bekannt, wie die verschiedenen Ebenen in der Gesamtheit zusammenwirken. Zelluläre Vorgänge mit konkretem Wahrnehmen, Verstehen und Verhalten in Verbindung zu verbinden, ist noch immer schwierig.

„Ziel des aktuellen Projektes ist es daher, ein theoretisches Gerüst zu erstellen, das die verschiedenen Ebenen miteinander verbindet und quantifiziert“, so Dr. Ritter, Privatdozentin an der Klinik und Hochschulambulanz für Neurologie der Charité.

Die personalisierte Gehirnsimulation beschäftigt Dr. Ritter bereits seit mehreren Jahren. Die Vision der Forscherin: „Wir wollen sichtbar machen, wie Informationen im Gehirn fließen, um neurologische Prozesse und Krankheitsbilder aufschlüsseln zu können“, so Dr. Ritter.

Dazu sollen individuell erhobene Daten in Simulationen des Gehirns einfließen. Derzeit sind funktionelle bildgebende Verfahren nur begrenzt für den einzelnen Patienten nutzbar, individuelle Vorhersagen können meist nicht getroffen werden. „Das gilt es zu ändern und eine Art ‚mathematisches Mikroskop‘ für das Gehirn zu entwickeln“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Ziel soll sein, dass Computersimulationen in Kombination mit Bildgebung die verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen im Gehirn verknüpfen.“

Elektroenzephalographie, funktionelle Magnetresonanztomographie und Diffusionstensor-Bildgebung sind Teil des methodischen Repertoires, mit dem das interdisziplinäre Team um Dr. Ritter die Struktur und Funktion von Gehirnen vermisst. Es handelt sich um Methoden, die sehr große Datensätze produzieren.

Die Herausforderung besteht darin, alle diese Daten in eine zusammenhängende Theorie und am Ende in einem Modell des Gehirns zusammenzufügen. Gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern haben die Forscher eine Plattform mit dem Titel ‚The Virtual Brain’ entwickelt.

Mathematische Gehirnmodelle von einzelnen Personen können hier standardisiert und reproduzierbar berechnet werden. Die Open-Source-Plattform ermöglicht nicht nur die Zusammenarbeit vieler Forscherteams weltweit, sondern regt auch zum Austausch an. Denn beides ist für das Vorhaben entscheidend: möglichst viele Daten und übergreifende Theorien.

Die aufwändigen und detaillierten Simulationen werden auf Supercomputern gerechnet und tragen dazu bei, die Gehirnaktivität, insbesondere mit Blick auf mögliche Fehlfunktion, besser zu verstehen:

„Anhand dieser Avatare wollen wir in der Zukunft Vorhersagen für Erkrankungen und mögliche Verläufe treffen können. Dabei geben unsere Methoden Aufschluss über die Wirkweisen anatomischer und pharmakologischer Interventionen, ebenso können sie Schlüssel zur Entdeckung neuer Biomarker und Therapien sein“, so Dr. Ritter. Im Rahmen des ERC-Projektes sollen beispielsweise aus den nichtinvasiven Bildgebungsdaten von gesunden Erwachsenen Rückschlüsse auf Mechanismen sich verändernder Hirnfunktionen während des Alterns geschlossen werden.

ERC Consolidator Grant
Der ERC Consolidator Grant ermöglicht es wissenschaftlichem Nachwuchs, ein Forschungsteam und dessen wissenschaftliche Arbeit weiter zu etablieren. Der Grant wird aktuell vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des 8. Rahmenprogramms Horizon 2020 vergeben. Für das Forschungsvorhaben an der Klinik und Hochschulambulanz für Neurologie der Charité stehen nun 1,87 Millionen Euro zur Verfügung (Grant Agreement n° 683049).

Kontakt:
Privatdozentin Dr. Petra Ritter
Klinik und Hochschulambulanz für Neurologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 560 102
E-Mail: petra.ritter@charite.de

Weitere Informationen:

http://www.charite.de
http://neurologie.charite.de/forschung/arbeitsgruppen/brainmodes_group_petra_rit...
http://www.thevirtualbrain.org
http://www.neurocure.de

Manuela Zingl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Smart Living: VDE-Institut entwickelt Cloud-basierte interoperable Testplattform
15.02.2017 | VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.

nachricht Saarbrücker Informatiker machen „Augmented Reality“ fotorealistisch
15.02.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Prozesstechnik für effizientes Bohren und Schneiden auf der LASER CHINA

22.02.2017 | Messenachrichten

IHP-Forschungsteam verbessert Zuverlässigkeit beim automatisierten Fahren

22.02.2017 | Automotive