Robert Klatt
Aus einem Hirnfragment einer lebenden Frau wurde das detaillierteste 3D-Computermodell des Gehirns erstellt. Es kann kostenlos im Internet angesehen werden.
Cambridge (U.S.A.). Forscher des Center for Brain Science der Universität Harvard (Harvard) um Alexander Shapson-Coe haben das bislang detaillierteste 3D-Computermodell der Großhirnrinde erzeugt. Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Science ist der Bereich nur einen Kubikmillimeter groß, enthält aber trotzdem Millionen einzelner Strukturen. Das Modell zeigt somit deutlich, wie komplex das Gehirn des Menschen ist.
Das Modell besteht aus 57.000 Zellen, darunter 16.000 Neuronen, 150 Millionen Synapsen und 23 Zentimeter an Blutgefäßen. Es enthält zudem Gliazellen, die das Nervengewebe stützen und versorgen sowie Myelin, die die Fortsätze der Nervenzellen isolieren. Laut den Wissenschaftlern soll das Modell der Medizin dabei helfen, das Gehirn besser zu verstehen, um unterschiedliche Krankheiten, die mit dem Gehirn in Verbindung stehen, besser behandeln zu können.
„Das menschliche Gehirn ist ein äußerst kompliziertes Gewebe. Bislang ist aber nur wenig über seine zelluläre Mikrostruktur, wie beispielsweise die synaptischen Schaltkreise, bekannt.“
Um ihr Modell zu erhalten, haben die Forscher ein Stück des Temporallappens der Großhirnrinde einer lebenden, 45-jährigen Frau verwendet. Der Bestandteil der Großhirnrinde wurde bei einer Operation entnommen, der sich die Patienten zur Behandlung von Epilepsie unterzogen hat. Es ist so klein, dass es 1.000 Mal in einen Würfel mit einer Kantenlänge von einem Zentimeter passt.
Anschließend haben die Forscher den Gehirnbestandteil mit einem Elektronenmikroskopie Schicht für Schicht untersucht. Dabei wurden 1.400 Terabyte (TB) an Daten erzeugt, aus denen dann das dreidimensionale Computermodell, das im Internet kostenlos angeschaut werden kann, gebildet.
Obwohl das Modell erst kürzlich finalisiert wurde, haben die Forscher bereits erste neue Erkenntnisse aus ihm gewonnen. Sie konnten etwa dokumentieren, dass das Hirnareal doppelt so viele Glia- wie Nervenzellen enthält und dass Oligodendrozyten der häufigste Zelltyp ist.
„Weitere Studien mit dieser Anwendung könnten wertvolle Einblicke in die Geheimnisse des menschlichen Gehirns bringen.“
Science, doi: 10.1126/science.adk48
