3-D-Atlas "BigBrain" Das Hirn in hauchdünnen Scheiben

Nie zuvor wurde das Gehirn des Menschen im Detail so genau dargestellt: Forscher haben das Gehirn einer Toten in hauchdünne Scheiben geschnitten und einen 3-D-Gehirn-Atlas geschaffen.

Amunts, Zilles, Evans

Jülich - Diese neue dreidimensionale Gehirn-Darstellung geht ins Detail wie nie zuvor: Deutsche und kanadische Wissenschaftler haben die bislang detaillierteste Abbildung des menschlichen Hirns erschaffen. Die Auflösung ihres virtuellen Modells "BigBrain" sei 50-mal genauer als das, was es bisher in dem Bereich gegeben habe, schreiben die Forscher jetzt im US-Fachmagazin "Science".

Für ihren Gehirn-Atlas haben die Experten das Hirn einer 65-jährigen Toten in über 7400 hauchdünne Scheiben geschnitten. Die Gehirnscheiben seien dünner als ein menschliches Haar, sagt Projektleiterin Katrin Amunts, die am Forschungszentrum Jülich und der Universität Düsseldorf arbeitet. Schicht für Schicht hat das Team die einzelnen Scheiben gescannt und sie anschließend an Großrechnern dreidimensional rekonstruiert.

Die Wissenschaftler können die Strukturen des Gehirns mit einer Auflösung von 20 Mikrometern darstellen – also nahezu auf Zellebene genau. Die bislang in der Medizin genutzten Modelle seien dagegen sehr ungenau, sagt Amunts. Mit der neuen Darstellung können die Forscher jetzt einzelne Zellen erkennen. Sie sehen, wie dicht sie liegen und wie sie verteilt sind.

Erkrankungen besser erkennen und behandeln

Das Modell soll in Zukunft vor allem anderen Medizinern helfen: Es könne bei neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen angewendet werden. Bei tiefer Hirnstimulation, die zum Beispiel bei Parkinson-Patienten angewendet werde, müssten etwa die nur zwei Millimeter dicken Elektroden exakt platziert werden, erläutert Amunts.

Außerdem wollen die Forscher mit Hilfe des hochauflösenden Modells die Gehirnstruktur bis auf die Ebene einzelner Nervenzellen hinab verstehen lernen. "Mit Hilfe unseres Hirnmodells können wir nun in verschiedenen funktionellen Hirnarealen neue Einsichten in deren normalen Aufbau gewinnen und zahlreiche Strukturmerkmale messen", sagt Amunts. So könnten Veränderungen im Hirn erkrankter Menschen künftig genau bestimmt und medizinisch bewertet werden.

Die durch "BigBrain" gewonnenen Erkenntnisse sollen auch in das Human Brain Project einfließen, an dem auch Jülicher Forscher beteiligt sind. Im Zuge des Großprojekts soll das gesamte Wissen über das menschliche Gehirn zusammengefasst und mittels computerbasierter Modelle und Simulationen nachgebildet werden. Detaillierte Darstellungen des Gehirns sind dafür essentiell. Denn je besser ein Modell wird, umso eher können Wissenschaftler es benutzen, um damit virtuell zu experimentieren – um etwa die Wirkung von Medikamenten vorherzusagen oder Ursachen von Erkrankungen zu erkennen.

"BigBrain" wird frei zugänglich sein. So können Wissenschaftler in das Softwaretool zum Beispiel auch Daten aus anderen Hirnmodellen integrieren, etwa Daten über den molekularen Aufbau, genetische Informationen oder Informationen zu Verbindungen zwischen den Hirnarealen. Und sie können ihre Daten für Kollegen zugänglich machen.

dal/ afp/ dpa

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