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Neurowissenschaft: Auf dem Weg zum künstlichen Gehirn

Ein ambitioniertes Projekt zielt darauf ab, in zehn Jahren das menschliche Gehirn vollständig zu simulieren. Es verspricht nicht nur eine Revolution in den Neurowissenschaften, sondern auch grundlegende neue Erkenntnisse für die Computertechnik.
Kuenstliches Gehirn_Blue Brain Project

Es wird Zeit für einen neuen Ansatz bei der Erforschung des menschlichen Gehirns. Bisher haben Wissenschaftler die einzelnen Teile unseres Denkorgans – von Neurotransmittern über neuronale Schaltkreise bis hin zu den übergeordneten Arealen für bestimmte Funktionen – gesondert untersucht. Dieser reduktionistischen Methode sind bedeutende Erkenntnisse zu verdanken. Mittlerweile stößt sie jedoch an ihre Grenzen. Sie taugt einfach nicht dazu, die Funktionsweise jener informationsverarbeitenden Maschine in unserem Kopf, die vielleicht das komplexeste System im Universum ist, in ihrer Gesamtheit zu erfassen. Dafür muss zum Reduzieren das Konstruieren, zum Zerlegen das Zusammenbauen kommen. Gefragt ist also ein neues Paradigma, das Analyse und Synthese in sich vereint. Schon der Urvater des Reduktionismus, der französische Philosoph René Descartes schrieb, man müsse die Teile untersuchen und sie dann zusammenfügen, um das Ganze neu zu erschaffen.

Genau darum geht es beim Human Brain Project (kurz HBP), an dem sich 130 Universitäten in aller Welt beteiligen: Wir wollen ein vollständiges menschliches Gehirn simulieren. Das Vorhaben konkurriert mit aktuell noch fünf anderen im Rahmen der Flaggschiffinitiative der Europäischen Union um ein Preisgeld von einer Milliarde Euro, das den beiden Gewinnern des Wettbewerbs ab 2013, verteilt über zehn Jahre, zur Verfügung stehen wird (siehe Kasten auf S. 88). Wenn das ambitionierte Vorhaben gelingt, verfügen wir am Ende über ein Forschungsinstrument, zu dem bisher nichts Vergleichbares existiert. Stellen Sie es sich als den leistungsfähigsten Flugsimulator aller Zeiten vor, nur dass man damit nicht durch imaginäre Lüfte fliegt, sondern im Detail nachvollzieht, was beim Denken und Empfinden in unserem Kopf vorgeht. Dieses "virtuelle Gehirn" – ein Programm, das auf Supercomputern läuft – wird in Aufbau und Funktion sämtliche relevanten Informationen beinhalten, die Generationen von Neurowissenschaftler bis heute zusammengetragen haben...

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  • Quellen

Amari, S., et al.: Neuroinformatics: The Integration of Shared Databases and Tools Towards Integrative Neuroscience. In: Journal of Integrated Neuroscience 1, S. 117 – 28, 2002

Buesing, L., et al.: Neural Dynamics as Sampling: A Model for Stochastic Computation in Recurrent Networks of Spiking Neurons. In: PLoS Computational Biology 7, S. e1002211, 2011

Cuntz, H., et al.: One Rule to Grow Them All: A General Theory of Neuronal Branching and Its Practical Application. In: PLoS Computational Biology 6, S. e1000877, 2010

Perin, R. et al.: A Synaptic Organizing Principle for Cortical Neuronal Groups. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 108, S. 5419 – 5424, 2011

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