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Dr. Johanna Walter

Veröffentlicht: 06. Juni 2024

Um das menschliche Gehirn und seine Funktionsweise zu verstehen, ist es notwendig, seine Struktur mit sub-zellulärer Auflösung zu kennen, um so die komplexe Verschaltung seiner Zellen nachvollziehen zu können. Wissenschaftler von der Harvard Universität und Google Research haben aus einer Probe menschlichen Gehirngewebes nun ein dreidimensionales Modell erstellt, welches die Verbindungen der einzelnen Neuronen mit bisher unbekannter Auflösung darstellt.

Die Wissenschaftler untersuchten dazu eine 1 Kubikmillimeter große Probe der Großhirnrinde, die im Rahmen einer Operation bei einer Epilepsie-Patientin entfernt wurde, um Zugang zu dem zu behandelnden Gehirnareal zu schaffen. Das Gewebestück wurde in feine Scheiben geschnitten und elektronenmikroskopisch untersucht. Aus den resultierenden Bildern - deren Datenvolumen 1,4 Petabyte (entspricht 1.400 Terabyte) umfasst - wurde dann ein 3D-Modell der Gewebeprobe rekonstruiert (1).

Das Modell enthält 57.000 Zellen, 23 Zentimeter Blutgefäße und 183 Millionen Nervenverbindungen (2). Um auch anderen Forschern Zugang zu den detaillierten Strukturen zu ermöglichen, wurde das Modell frei verfügbar veröffentlicht (3).

Das Modell gleicht einer dreidimensionalen Karte des Gehirns, in der die Verbindungen der Neuronen untereinander sichtbar gemacht werden können und offenbart dabei bisher unbekannte strukturelle Details. So konnten die Forscher bereits Erkenntnisse über die Häufigkeit verschiedener Zelltypen in der menschlichen Großhirnrinde gewinnen. Zudem fanden sie eine Untergruppe von Neuronen, die außerordentlich stark miteinander verknüpft ist.

Im Gegensatz zur Affenhirnforschung, die bestenfalls spezifische Aspekte der Funktionsweise des Gehirns der untersuchten Affenart erlaubt (4), wird dieses Modell dazu beitragen, die Funktionsweise des menschlichen Gehirns sowie dessen Erkrankungen besser zu verstehen.