Standort: science.ORF.at / Meldung: "Genaueste Gehirnkarte bisher erstellt"

Grafische darstellung des Gehirns

Genaueste Gehirnkarte bisher erstellt

Eine neue dreidimensionale Gehirndarstellung geht ins Detail wie nie zuvor. Für den Gehirnatlas haben Wissenschaftler das Hirn einer 65-jährigen Toten in über 7.400 hauchdünne Scheiben geschnitten. Die Auflösung ist 50 Mal genauer als das, was es bisher in dem Bereich gab.

Neurowissenschaften 20.06.2013

Die Gehirnscheiben seien dünner als ein menschliches Haar, sagte Studienleiterin Katrin Amunts von der Universität Düsseldorf und vom Forschungszentrum Jülich.

Bis auf die einzelne Zelle kommen die Forscher in dem Hirnmodell "BigBrain". "Die Zellen sind zwar noch etwas unscharf, aber wir sehen, wie dicht sie liegen und wie sie verteilt sind. Wir sehen bis in den letzten Winkel des Gehirns", sagte Amunts und machte dies mit einem Vergleich deutlich: Auf den älteren Gehirnatlanten habe man bisher Kontinente, Länder und Städte erkannt: "Jetzt können wir in die einzelnen Straßen gucken."

BigBrain könne später ergänzt werden um Daten über den molekularen Aufbau, genetische Informationen oder um Verbindungen zwischen den Hirnarealen. Die Datenbank steht Forschern im Internet zur freien Verfügung.

Die Studie:

"BigBrain: An Ultrahigh-Resolution 3D Human Brain Model" von Katrin Amunts und Kollegen ist am 20.6.2013 in "Science" erschienen.

Links:

20 Mikrometer dünne Schichten

Scheiben des Gehirns bei der Behandlung

Amunts, Zille, Evans et al.

Scheiben des Gehirns bei der Behandlung

Die Forscher banden das Gehirn in Paraffinwachs ein und schnitten es dann mit einem speziellen Schneidegerät (Mikrotom) in 20 Mikrometer dünne Schichten.

Anschließend wurden diese auf Folien aufgezogen, zur besseren Erkennung von Zellstrukturen eingefärbt und dann mit einem Flachbett-Scanner in hoher Auflösung digitalisiert. Davon ausgehend konnten die Forscher das 3D-Modell des Gehirns in hoher Auflösung rekonstruieren.

Ö1 Sendungshinweis:

Über das neue Modell berichtet auch Wissen Aktuell am 21.6. um 13:55.

"Die Verarbeitung der hauchdünnen, fragilen Gewebeproben ist extrem schwierig und aufwändig", so Katrin Amunts. Es entstehen beim Schneiden mitunter Risse oder Falten, die in den digitalisierten Schnitten mit Hilfe moderner Bildverarbeitungstools "repariert" werden müssen, so die Forscherin.

Anwendung in der Medizin

Ihr Team entdeckte, dass die Zellen je nach Gehirnfunktion ganz speziell arrangiert sind. "Die Verteilung hängt damit zusammen, ob ein Areal Bewegung steuert, Töne oder Lichtsignale verarbeitet", erklärte die Neurowissenschaftlerin.

Die Darstellung der Zellarchitektur soll helfen, wichtige Einblicke in Prozesse wie Kognition, Sprache oder etwa Emotionen zu bekommen. Und die Wissenschaftler wollen verstehen, warum diese Prozesse manchmal schiefgehen.

Der neue Gehirnatlas werde auch Medizinern helfen. Bei tiefer Hirnstimulation etwa bei Parkinson-Patienten sei die exakte Platzierung der nur zwei Millimeter dicken Elektroden wichtig, erläuterte Amunts. "Die Atlanten, die man dafür nimmt, die sind zum Teil sehr ungenau." Der Atlas könne auch bei anderen neurologischen Erkrankungen angewendet werden.

Die mit Hilfe von "BigBrain" gewonnenen Erkenntnisse fließen auch in das europäische Großprojekt "Human Brain Project" (HBP) ein, das innerhalb von zehn Jahren das komplette menschliche Gehirn von der molekularen Ebene bis hin zur Interaktion ganzer Hirnregionen auf einem Supercomputer simulieren will.

science.ORF.at/dpa

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