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Computersimulation: Der Dendriten-Kode

Der Biologe Hermann Cuntz erforscht die Anatomie von Nervenzellen - am Computer. Er hat die architektonischen Prinzipien von Dendriten entschlüsselt und kann mit einer einfachen Formel ihre Baumstruktur nachbilden.
Bunter Neuronenwald
Universitätsklinikum Frankfurt, Haus 27, Zimmer Nr. 20. Kein Reagenzglas, kein Mikroskop, keine Versuchstiere. Nur eine Reihe computergenerierter Bilder von Nervenzellen, provisorisch mit Tesafilm am Schrank befestigt, deuten auf das Forschungsobjekt hin: das Neuron, Baustein des menschlichen Gehirns. Im Mai 2011 bezog der promovierte Biologe Hermann Cuntz hier sein neues Labor. Sein einziges Forschungsgerät: eine Workstation des Computerherstellers Dell mit acht Gigabyte Arbeitsspeicher. "Und mit einer gigantischen Grafikkarte", ergänzt Cuntz. "Mehr brauchen wir nicht, um den Dendriten-Kode zu knacken."
Den Computer habe ihm Michael Häusser vermacht, sein ehemaliger Chef am Neural Computation Lab des University College London. Fünf Jahre lang entwickelte Cuntz dort ­mathematische Formeln und Algorithmen, mit denen sich biologische Gesetze simulieren lassen. Jetzt baut er eine eigene Arbeitsgruppe auf, an der Schnittstelle zwischen dem Frankfurter Institut für Klinische Neuroanatomie und dem benachbarten Ernst Strüngmann Institut für kognitive Neurowissenschaften, einem privat gestifteten Forschungsinstitut. Cuntz' Ziel: Jene Gesetze zu entschlüsseln und auf eine Formel zu bringen, mit deren Hilfe sich die Architektur einer Nervenzelle erklären lässt …
Dezember 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist Dezember 2011

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  • Quellen
Cuntz, H. et al.: Neural Image Processing by Dendritic Networks. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 100, S. 11082-11085, 2003

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

Rall, W.: Electrophysiology of a Dendritic Neuron Model. In: Biophysical Journal 2, S. 145-167, 1962