Erster vollständiger Atlas eines Gehirns
Erstmals ist ein fast vollständiger Atlas eines Mäusehirns erstellt wordenEs ist eins der komplexesten Konstrukte der Natur und Sitz der Seele und des Bewusstsein: Das Gehirn. Noch immer sind nicht all seine Funktionen geklärt, doch Wissenschaftlern aus den USA ist ein phänomenaler Durchbruch gelungen. Sie haben es geschafft, die komplizierten Verdrahtungen im Gehirn eines Säugetiers auf einer Karte darzustellen.
Der Mensch besitzt so viele Nervenzellen im Gehirn wie es Sterne in der Milchstraße gibt. Rund 100.000 sogenannte Neurone sind in einem undurchsichtigen und extrem komplexen System miteinander verschaltet.
Durch ihr Zusammenwirken entstehen Gedanken und Gefühle. Amerikanischen Hirnforscher ist es nach jahrelanger Arbeit nun gelungen, entscheidende Karten des Gehirns zu entwickeln. Diese liefern wichtige Informationen über die Verschaltung und das Aktivitätsmuster des Denkorgans.
Bisher nur vollständige Karte des Gehirn eines Fadenwurms möglich
Die Forschung der letzten Jahre zeigt, dass nicht nur die einzelnen Zellen an sich, sondern besonders die Art und Weise wie sie untereinander verknüpft sind, entscheidend sind für die Erschaffung von Gedanken. Die Gesamtheit der Verknüpfungen wird als Konnektom bezeichnet.
Studienleiter Hongkui Zeng vom Allen Institute for Brain Science in Seattle erklärt im Fachmagazin Nature: „Zu erfassen, wie das Gehirn verkabelt ist, gehört zu den entscheidenden Schritten um die Informationsverarbeitung des Gehirns zu verstehen“.
Bisher war der Fadenwurm Caenorhabditis Eleganz mit nur 320 Neuronen das einzige Tier, dessen Nervensystem mit allen Verknüpfungspunkten kartiert wurden konnte.
Karte eines Mäusegehirns mit 75 Millionen Neuronen gelungen
Zeng und sein Team untersuchten fast 500 Mäusegehirne, die jeweils immerhin 75 Millionen Neuronen besaßen. Den Tieren wurde ein spezieller Virus injiziert, der das Gen für ein grün fluoreszierendes Protein trägt.
Drei Wochen nach der Injektion wurden die Mäuse ruhig gestellt und ihre Gehirne in 0,1 Millimeter dünne Schreiben geschnitten. Anhand dieser wurde anschließend mit Hilfe eines automatisierten Mikroskopsystems die Ausbreitung des grün leuchtenden Proteins analysiert.
Der fertiggestellte Atlas des Mäusegehirns umfasst 213 Verbindungen in diesem, was in etwa einem Drittel aller möglichen Verbindungen entspricht.
Für menschliches Gehirn wird anderes Verfahren verwendet
Für die Darstellung eines menschlichen Gehirns lässt sich die bei den Mäusen verwendete Methode nicht nutzen. Ein anderes Wissenschaftlerteam setzt im Rahmen des Human Connectome Projects auf Kernspinmessungen. Hierbei wird ausgenutzt, dass sich Wassermoleküle entlang von Nervenzellen gut, quer zu ihnen jedoch nur sehr langsam bewegen.
Die Ergebnisse beider Forscherteams werden langfristig dazu beitragen, die bisher noch unbekannten Weiten des menschlichen Gehirns näher zu ergründen. Auch werden sie helfen die Ursprünge neurologischer Krankheiten wie Autismus und Schizophrenie besser zu verstehen.
