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Konnektomik: Ein Schaltplan fürs Gehirn

Synapse für Synapse kartieren Forscher das ­Gehirn von verschiedenen Spezies. Erste Daten zum Mäusehirn existieren bereits. Doch bis der komplette Schaltplan des menschlichen Denkorgans vorliegt, bleibt noch viel zu tun.
Großräumige Nervenbahnen

Im April 2019 herrscht am Allen Institute for Brain Science in Seattle (USA) gelöste Stimmung. In einem Raum, vollgestellt mit fünf Transmissionselektronen­mikroskopen, fliegen sogar drei glänzende Partyballons umher. Denn die Wissenschaftler feiern ihren jüngsten Erfolg eines ehrgeizigen Projekts: In einem Kubikmillimeter Mäusehirn – etwa so groß wie ein Sandkorn – wollen sie jedes einzelne der 100 000 Neurone mitsamt einer Milliarde verbindender Synapsen kartieren.

Fünf Monate lang lieferten die Mikroskope mehr als 100 Millionen jeweils nur 40 Nanometer dünne Schnittbilder vom visuellen Kortex der Maus. Daraus kreierte ein von den Computerspezialisten des Instituts entwickeltes Programm innerhalb von drei Monaten eine einzige 3-D-Datei. Der auf den Ballons prangende blausilberne Schriftzug »2PB« steht für die Größe des erreichten Datensatzes von zwei Petabyte, also zwei Millionen Gigabyte. Zum Vergleich: Die Landsat-Mission hatte in über 30 Jahren lediglich 1,3 Petabyte Satellitendaten von der Erde gesammelt. Somit wurde das Mäusehirn zu einer »Welt in einem Sandkorn«, wie Clay Reid, einer der Neurobiologen des Allen Institute, in Anlehnung an den englischen Dichter William Blake bemerkt.

Das Projekt stellt nur einen der Versuche dar, für verschiedene Spezies ein Konnektom im Nanomaßstab zu erstellen: einen Schaltplan des Nervensystems mit synapsengenauer Auflösung …

© Nature
Cortical Neurons
Ein Flug durch das Neuronendickicht des Mäusegehirns

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