US-Projekt bringt interaktive 3D-Karte des Gehirns

Die Rechenpower moderner Computer birgt aus Sicht der medizinischen Forschung eine Vielzahl spannender Anwendungsmöglichkeiten. Wohin die Reise gehen könnte, zeigt ein Beispiel aus den USA.

Dort haben Wissenschaftler der Washington University http://wustl.edu in St. Louis den ehrgeizigen Plan entwickelt, das weltweit erste interaktive Diagramm des lebenden und arbeitenden menschlichen Gehirns zu erstellen. Hierfür sollen insgesamt 1.200 Freiwillige spezielle kognitivpsychologische Tests durchlaufen, während ihre Gehirne von einem Magnetresonanztomografen (MRT) gescannt werden.

Die riesigen Datenmengen werden anschließend in ein dreidimensionales Modell umgewandelt, das Hirnstruktur und -funktionen detailgetreu aufzeigen soll.

„Wir wollen durch das Gehirn steuern, wie es bislang nicht für möglich gehalten worden ist, die wichtigsten Leitungsbahnen überfliegen, zentrale Schaltkreise miteinander vergleichen, in eine spezifische Region hineinzoomen, um ihre genaue Funktion zu ergründen und schädliche Zellen zu finden“, erklärt Deanna Barch, Projektleiterin an der Washington University, gegenüber der New York Times die vielseitigen praktischen Möglichkeiten ihres ambitionierten Forschungsvorhabens.

Die generelle Zielsetzung sei klar: „Uns geht es um die Sammlung einer noch nie dagewesenen Menge neuraler Daten und die Entwicklung eines Interfaces zur grafischen Navigation dieser Daten. Dadurch werden völlig neue Einblicke in das lebende menschliche Gehirn möglich.“

Zehn Stunden Tests in zwei Tagen

Bis es soweit ist, wird wohl noch einige Zeit vergehen. „Wir befinden uns gerade erst in der Phase der Datensammlung und haben gegenwärtig etwas mehr als ein Drittel der Probanden getestet“, verrät Barch. Die restlichen zwei Drittel der insgesamt 1.200 zu testenden Personen im Alter zwischen 22 und 35 Jahren sollen in den kommenden Monaten folgen. Die Freiwilligen müssen dabei jeder für sich über zwei Tage verteilt knapp zehn Stunden an Tests und MRT-Scans über sich ergehen lassen. Als Entschädigung wird ihnen eine Pauschale in Höhe von 400 Dollar (rund 294 Euro) ausgezahlt.

Auch was die Qualität des angestrebten bildlichen Modells angeht, haben die Forscherin und ihr Team offensichtlich noch einiges an Entwicklungsarbeit vor sich. Bei einer ersten Pressevorführung wurde kurzerhand ein Journalist als „Versuchskaninchen“ in ein MRT-Gerät gesteckt, um einen Teil der vorgesehenen Testroutine zu durchlaufen. Dabei konnten die Anwesenden auf einem Monitor im Labor lediglich ein rein statisches Schwarz-Weiß-Bild des Gehirns des Probanden begutachten.

Groß angelegte Initiativen in den USA und Europa

Ein besseres Verständnis der genauen Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns sowie des sogenannten Konnektoms, der Gesamtheit der Verbindungen zwischen den Nervenzellen, ist schon seit einiger Zeit Ziel intensiver Forschungsbemühungen. Das Projektteam um Deanna Barch ist nur ein Teil des wesentlich größer angelegten Human Connectome Projects http://humanconnectomeproject.org , das in den USA seit 2010 mehrere verschiedene Forschungen in diesem Bereich zentral koordiniert und teilweise auch finanziert. Auch in Europa findet sich mit dem Human Brain Project http://humanbrainproject.eu eine ähnlich angelegte Initiative.