Hirnforschung Der Herr der Fliegen

Fliegen haben ein nur stecknadelkopfgroßes Gehirn. Aber das reicht, um sie zu Flugkünstlern zu machen. Ein deutscher Forscher will jetzt mit Hobeln, Scannern und faszinierenden 3D-Aufnahmen den neuronalen Schaltplan dahinter entschlüsseln - um vielleicht Roboter zum Fliegen zu bringen.


Alexander "Axel" Borsts Händedruck ist fest, der Bizeps rund. Jahrelanges Bodybuilding hat bei dem Arnold-Schwarzenegger-Fan Spuren hinterlassen. Genauso der Humor, der viele Lachfalten um seine Augen eingraviert hat.

Borsts Reich im Max-Planck-Institut für Neurobiologie im Münchner Vorort Martinsried sieht sauber und neu aus. Schwere Metalltüren wecken Assoziationen an einen Sicherheitstrakt – dass sie fast alle offenstehen, konterkariert diesen Eindruck aber gleich wieder. "Darf ich rauchen?", fragt Borst in seinem Büro, bevor er beginnt, sich langsam und genussvoll eine Zigarette zu drehen. Axel Borst ist ein gemütlicher Mensch, aber er hat sein Leben Tieren gewidmet, die viele Menschen einfach nur lästig finden: Fliegen.

Bei der Beantwortung der Sinnfrage überlegt Borst nicht lange: "Unser Langzeitziel ist es, das Bewegungssehen der Fliege auf zellulärer Ebene zu verstehen." Grundlagenforschung pur: Es geht um die Bausteine eines Gehirns - die Nervenzellen.

Und die kann man an jedem Gehirn studieren - ob an dem einer Fliege oder an dem eines Menschen. Aber auch für die Robotik sind die Fliegen nützlich: In dem Projekt Robo Fly will Borst fliegende Drohnen mit der neuronalen Fliegensteuerung ausstatten.

Fliegen sind gute und schnelle Flieger. Was aber, wenn ein Windstoß kommt und die Fliege abdriftet? Dann ist eine Kurskorrektur nötig. Dafür hat die Fliege einen zuverlässigen Piloten in ihrem Kopf: ihr stecknadelkopfgroßes Gehirn. Auf diese zelluläre Konzentration von Rechenpower hat es Borst abgesehen - und gleich fünf Projekte darauf angesetzt.

Dafür hat er sich lustige Namen ausgedacht: Projekt Big Fly, Little Fly, Blue Fly, Robo Fly und Model Fly. Big und Little Fly bedeuten: Borst arbeitet sowohl an Schmeiß- als auch an den kleinen Drosophila-Fruchtfliegen. Aber was verbirgt sich hinter Blue, Robo und Model Fly?

Wo gehobelt wird, da fallen Fliegenhirn-Scheibchen

Die erste Station ist die Abteilung Blue Fly. Christoph Kapfer hat lange rotblonde Haare, die zu einem Zopf gebunden sind, und sieht aus, als ob er im Spind einen gepackten Rucksack stehen hat, mit dem er nach Feierabend in die Berge abzischt.

Im Alltag hobelt er - Fliegenhirne.

Dafür benutzt Kapfer ein Gerät, das rund eine Million Euro wert ist und geschützt im Keller des Instituts steht: der "Heidelberger Hobel", wie ihn alle nennen. Heidelberg deswegen, weil er von einem Heidelberger Forscher entwickelt wurde. Er ist ein Mikrotom, das gekühlt und in einem Vakuum das Gehirn einer Schmeißfliege in ultradünne Schichten von 30 Nanometern Dicke schneidet - das ist noch hundert Mal kleiner als ein Bakterium. 20.000 dieser Schnitte wird der Hobel machen, ohne Pause, drei Monate lang.

Im Inneren des Vakuums werden die frischen Schnitte sofort von einem Elektronenmikroskop vergrößert und anschließend eingescannt. Alle übereinander gelegt ergeben einen Würfel, der nur halb so dick ist wie ein menschliches Haar. Es ist diese Kombination aus Mikrotom, Mikroskop und Scanner, die den Hobel so einmalig macht.

Vakuum, Kühlung, Vibrationsschutz - der enorme Aufwand ist nötig, damit sich die Schichten nicht verziehen, sagt Kapfer. Man merkt ihm die Anstrengungen an, die in den Vorbereitungen dieses Langzeit-Experiments stecken. Jede Verschiebung würde das Experiment wertlos machen, denn die Scheiben sollen am Ende übereinander gelegt und die einzelnen Zellen mit Hilfe einer Software dreidimensional rekonstruiert werden - im Computer: Projekt Blue Fly. Es ist eine Anspielung auf die Großrechner des IBM-Konzerns, zum Beispiel auf "Deep Blue", der das Schachgenie Garri Kasparow in die Knie zwang.



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