ETH Lausanne mit erstem 3D-Atlas der Zellen des Mäusehirns

Forschende des "Blue Brain Project" der ETH Lausanne (EPFL) haben einen digitalen 3D-Atlas sämtlicher Hirnzellen einer Maus vorgestellt. Er könnte sich als wertvolles Werkzeug für die Hirnforschung erweisen.
 
Als würde man von handgezeichneten Karten zu Google-Earth wechseln, umschreibt Marc-Oliver Gewaltig vom Blue Brain Project den digitalen 3D-Atlas aller Zellen des Mäusegehirns, den er und seine Kollegen am Mittwoch im Fachjournal 'Frontiers in Computational Neuroscience' vorstellten. (HPE liefert die Hardware für den neuen EPFL-Supercomputer Blue Brain 5.)
 
Der Atlas enthalte bisher nicht verfügbare Informationen über diverse Zelltypen, sowie Anzahl, Verbindungen und Position der Zellen für alle 737 Hirnregionen des Mäusegehirns, heisst in dem Bericht. Dies sei ein grosser Schritt hin zu einer kompletten Simulation des Mäusegehirns und damit einem zentralen Ziel des "Blue Brain Project", nämlich ein Computermodell zunächst des Nagergehirns und letztlich auch des menschlichen Gehirns zu erschaffen.
 
"Die Schaltkreis-Komponenten zu kennen und zu wissen, wie sie arrangiert sind, ist ein essentieller Startpunkt, um das Gehirn zu modellieren - ähnlich wie zum Beispiel demografische Daten zentral sind, um ein Land zu modellieren", sagte Studienautor Csaba Erö gemäss einer Mitteilung.
 
Frühere 3D-Karten des Hirns bestanden aus Stapeln von gefärbten Hirnschnitten. Einige zeigten exakte Positionen der Zellen im Gehirn, andere schlüsselten verschiedene Zelltypen auf, aber eine Zusammenfassung der verschiedenen Informationen in einer digital navigierbaren Karte gab es bisher nicht. Der neu erstellte Atlas beruht auf fünf Jahren Arbeit und der Kombination von Daten aus Tausenden von Gewebefärbungen mit einer Vielzahl weiterer anatomischer Untersuchungen.
 
Trotz zahlreicher Studien im Laufe des letzten Jahrhunderts seien Zellzahlen nur für vier Prozent der Hirnregionen der Maus verfügbar gewesen, kommentierte "Blue Brain"-Gründer Henry Markram von der EPFL. Und diese Schätzungen schwankten stark. Der Atlas löse dieses Problem, indem er die bestmöglichen Schätzungen auch für die kleinsten bekannten Hirnregionen der Maus präsentiere. "Er füllt eine riesige Lücke in unserem Wissen zu 96 Prozent der Regionen des Mausgehirns", fügte Gewaltig hinzu.
 
Die navigierbare 3D-Karte des Maushirns ist online frei zugänglich und soll Forschenden ein Werkzeug für weitere Studien und Computermodelle an die Hand geben, hiess es weiter. Ausserdem lasse sie sich fortlaufend mit neuen Erkenntnissen erweitern und verbessern. "Wir können nun gemeinsam darauf hinarbeiten zu verstehen, was im Mausgehirn vorgeht", sagte Markram.
 
Das Vorhaben des "Blue Brain Project", das menschliche Gehirn zu simulieren, gilt in Teilen der Forschungsgemeinschaft als zu ambitioniert. Zumindest bei der Rekonstruktion des Nagergehirns konnte das "Blue Brain Project" Teilerfolge verzeichnen, zum Beispiel mit dem Computermodell eines winzigen Ausschnitts des Rattengehirns. (sda/vri)