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 Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria
18.10.2019 | Fraunhofer Austria Research GmbH

nachricht Dank Hochfrequenz wird Kommunikation ins All möglich
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics