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News: Fliegengehirne im Computer

Auf den Computerbildschirmen von Würzburger Forschern nehmen sie Gestalt an: die Gehirne zahlloser Taufliegen. Aus dem Vergleich dieser Organe soll neues Wissen über Gehirnfunktionen sprudeln.
Anatomie im Computer – das steht im Mittelpunkt des neuen überregionalen Forschungsverbunds Virtual Brain an der Universität Würzburg: Von Insekten und Kleinsäugern werden Gehirndaten erzeugt, die dann mit Hilfe leistungsfähiger Rechner zu dreidimensionalen Modellen rekonstruiert werden. Neue Software soll es ermöglichen, die Modelle zu visualisieren und zu vergleichen, um letzten Endes die Funktion der Gehirne anhand ihrer Struktur weiter erforschen zu können.

Am Lehrstuhl für Genetik haben die Wissenschaftler damit begonnen, das Gehirn der Taufliege (Drosophila melanogaster) im ganzen zu präparieren, zu färben und zu rekonstruieren. Solche dreidimensionalen Modelle ließen sich bis vor einigen Jahren nur zeitintensiv und unter großem experimentellem Aufwand rekonstruieren – und zwar aus langen Serien hauchdünner Schnitte. Heute dagegen steht die Konfokalmikroskopie zur Verfügung. Sie ermöglicht es, Schnittserien sehr schnell auf optischem Weg zu erstellen und diese genauso schnell wieder zu ganzen Gehirnen zusammenzusetzen.

Die Menge der dabei entstehenden Daten ist, ähnlich wie bei der Kernspintomographie, gewaltig. Deshalb sind neue Verfahren nötig, um die Daten effizient weiterzuverarbeiten und zu visualisieren. Zusammen mit dem Konrad Zuse-Rechenzentrum in Berlin haben die Würzburger Forscher bereits erste Schritte unternommen, um mehrere rekonstruierte Gehirne darstellen und vergleichen zu können. Denn die Genetiker interessieren sich nicht nur für ein einzelnes Gehirn, sondern für die Unterschiede zwischen vielen Gehirnen – schließlich ist die "Kommandozentrale" keine für alle Fliegen identische, "festverdrahtete" Schaltung. Das Gehirn unterscheidet sich von Fliege zu Fliege und verändert sich sogar während des Lebens einer einzelnen Fliege. Diese Plastizität ist, wie immer deutlicher wird, auch die Grundlage von Lernfähigkeit und Gedächtnis.

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