Neuer Gehirn-Atlas beleuchtet kleinste Details

20. Juni 2013, 22:09 Uhr

Wissenschaftler haben die bislang detaillierteste dreidimensionale Darstellung eines Gehirns geschaffen. Für den Atlas schnitten sie das Hirn einer 65-jährigen Toten in über 7400 hauchdünne Scheiben.

Gehirn, Wissenschaftler, BigBrain

Das dreidimensionale Modell "BigBrain" wurde in fünfjähriger Arbeit anhand von 7400 hauchdünnen Gewebeschnitten erstellt.©

Zur Erforschung von Aufbau und Erkrankungen des Gehirns haben Wissenschaftler aus Deutschland und Kanada ein Hirnmodell entwickelt, das die bislang tiefsten dreidimensionalen Einblicke in die menschliche Schaltzentrale erlaubt. Das virtuelle Modell "BigBrain" zeigt erstmals in allen drei Raumebenen die komplizierte Struktur des Gehirns auf mikroskopischer Ebene, wie das Forschungszentrum Jülich am Donnerstag mitteilte. Das Modell ermöglicht Einblicke ins menschliche Gehirn mit einer Auflösung von 20 Mikrometern - das entspricht etwa der Größe einer Nervenzelle oder knapp der Hälfte eines Haardurchmessers.

"BigBrain" zeigt 50 mal mehr Einzelheiten als die bislang gängigen Hirnmodelle, wie die Forscher aus Jülich und Montreal in der jüngsten Ausgabe der renommierten Wissenschaftsmagazins "Science" schreiben. Das dreidimensionale Modell wurde in fünfjähriger Arbeit anhand von 7400 hauchdünnen Gewebeschnitten erstellt, die aus dem Gehirn einer verstorbenen 65-jährigen Frau gewonnen wurden. Jeder einzelne der nur 20 Mikrometer dicken Gewebeschnitte wurde im Forschungszentrum Jülich eingescannt und anschließend dreidimensional an Großrechnern rekonstruiert.

Gehirnerkrankungen besser erkennen

"'BigBrain' hilft uns, neue Erkenntnisse über das gesunde, aber auch erkrankte Gehirn zu gewinnen", erklärte die Direktorin des Jülicher Instituts für Neurowissenschaften und Medizin, Katrin Amunts. So sei beispielsweise die menschliche Hirnrinde aufgrund ihrer Entwicklung sehr stark gefaltet - mit der Folge, dass sich die Dicke der Hirnrinde in einigen Arealen durch bildgebende Verfahren wie der Magnetresonanztomografie nur sehr ungenau bestimmen lasse. Die Dicke der Hirnrinde verändere sich jedoch im Laufe des Lebens, unter anderem bei einer Alzheimer-Erkrankung.

"Mit Hilfe unseres hochauflösenden Hirnmodells können wir nun in verschiedenen funktionellen Hirnarealen wie etwa der motorischen Rinde oder einer Hirnregion, die unter anderem für Lernen und Gedächtnis wichtig ist, neue Einsichten in deren normalen Aufbau gewinnen und zahlreiche Strukturmerkmale messen", erläuterte Amunts. Dies soll dazu beitragen, dass Veränderungen in Gehirnen erkrankter Menschen künftig genau bestimmt und medizinisch bewertet werden können.

Teil des Human Brain Project

Die durch "BigBrain" gewonnenen Erkenntnisse sollen auch in das europäische Großprojekt "Human Brain Project" einfließen, an dem Jülicher Experten aus den Neurowissenschaften und der Informationstechnologie beteiligt sind. Das "Human Brain Project" ist ein EU-Flaggschiffprogramm, bei dem Hirnforscher, Ärzte, Informatiker, Physiker und Mathematiker aus mehr als 80 wissenschaftlichen Einrichtungen in 23 Ländern zusammenarbeiten. Innerhalb der nächsten zehn Jahre wollen sie das komplette menschliche Gehirn von der molekularen Ebene bis hin zum Zusammenwirken ganzer Hirnregionen auf einem Supercomputer der Zukunft zu simulieren.

Dadurch sollen unter anderem Krankheiten früher diagnostiziert und gezielter therapiert werden können. In dieses Projekt bringen die Jülicher Wissenschaftler neben den neurowissenschaftlichen Erkenntnissen auch innovative Softwaretools ein. Mit ihnen können zum Beispiel Daten aus anderen Hirnmodellen in das frei zugängliche Softwaretool "BigBrain" integriert und anderen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt werden.

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