Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten von Gehirn&Geist frei zugänglich.
Konnektomik

Im Dschungel der Neurone

Wer den neuronalen Schaltplan des menschlichen Gehirns entschlüsseln möchte, muss rund 1000 Exabyte Informationen verarbeiten - mehr, als auf allen Google-Servern gespeichert ist. Deshalb entwickeln Forscher ein Verfahren, das die Datenmenge reduziert.
Neuronen und GABA-Interneuronen

In unserem Gehirn bilden knapp 100 Milliarden Neurone ein unübersichtliches Knäuel aus Axonen, Dendriten und Zellkörpern. Dem deutschen Anatom Korbinian Brodmann (1868–1918) gelang es mittels spezieller Färbetechniken, die Hirnrinde des Menschen grob zu kartieren. Er teilte sie in Felder ein, die sich in ihrer Zellarchitektur und Funktion unterscheiden. Doch wie sich später herausstellte, wird seine Karte der Komplexität des Gehirns nicht gerecht. Wer heute dessen Arbeitsweise ergründen möchte, muss daher einen Blick auf die Verknüpfungen zwischen einzelnen Nervenzellen und ganzen Netzwerken von Neuronen werfen.

Neue Bildgebungsverfahren erlauben es, die zu Grunde liegenden Strukturen immer exakter zu bestimmen. Das erste Projekt dieser Art war vergleichsweise übersichtlich: eine Karte des Nervensystems des winzigen Fadenwurms Caenorhabditis elegans mit gerade einmal 300 Neuronen. 14 Jahre dauerte es, bis sie 1986 publiziert werden konnte. Mit besseren Präparier- und Mikroskopietechniken sowie leistungsfähigeren Computern lassen sich inzwischen auch größere Gehirne kartieren. In den vergangenen zehn Jahren entstand dazu eigens eine neue Disziplin der Neurowissenschaften – die Konnektomforschung.

Dabei ist das Gebiet noch so neu, dass sich Neurowissenschaftler gar nicht einig sind, was sie eigentlich mit den vielen Daten anfangen wollen. Denn zu wissen, mit welchen Nachbarn ein Neuron wie verbunden ist, bedeutet noch lange nicht, seine genaue Aufgabe zu kennen. Und selbst dann wüssten wir nicht, welche Stimme es im riesigen Orchester des Nervensys­tems spielt. Ist die Konnektomforschung also nur eine wilde Datenschlacht ohne klares Ziel?

12/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist 12/2016

Kennen Sie schon …

2/2018 (Juni/Juli)

Spektrum Psychologie – 2/2018 (Juni/Juli)

Billionen von Kleinstlebewesen besiedeln unseren Darm. Dieses Mikrouniversum nehmen Forscher neuerdings unter die Lupe, um die Wurzeln von Autismus und Depressionen zu ergründen. Wie wirken sich die Mikroben im Bauch auf das Geschehen im Kopf aus?

Halluzinationen - Wenn Realität und Illusion verschmelzen

Spektrum Kompakt – Halluzinationen - Wenn Realität und Illusion verschmelzen

Psychodelische Bilder oder fremde Stimmen, die nur im Kopf existieren: Mit Halluzinationen täuscht das Gehirn die Sinne. Die trügerischen Eindrücke werden allerdings nicht nur durch Drogen ausgelöst - sie können auch ein Zeichen für bestimmte Erkrankungen sein.

Spezial Biologie - Medizin - Hirnforschung 1/2018

Spektrum der Wissenschaft – Spezial Biologie - Medizin - Hirnforschung 1/2018: Neue Fronten der Hirnforschung

Orientierung: Unsere inneren Landkarten • Plastizität: Lernen leicht gemacht, selbst im Schlaf • Darmflora: Ihr Einfluss auf das Gehirn

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

  • Infos

Quellen

Burns, R. et al.: The Open Connectome Project Data Cluster: Scalable Analysis and Vision for High-Throughput Neuroscience. In: Proceedings of the 25th International Conference on Scientific and Statistical Database Management 10.1145/2484838.2484870, 2013


Helmstaedter, M.: Cellular-Resolution Connectomics: Challenges of Dense Neural Circuit Reconstruction. In: Nature Methods 10, S. 501 – 507, 2013


Lichtman, J. W., Denk, W.: The Big and the Small: Challenges of Imaging the Brain’s Circuits. In: Science 334, S. 618–623, 2011


Lichtman, J. W. et al.: The Big Data Challenges of Connectomics. In: Nature Neuroscience 17, S. 1448–1454, 2014


Plaza, S. M. et al.: Toward Large-Scale Connectome Reconstructions. In: Current Opinion in Neurobiology 25, S. 201–210, 2014