Google hat die bisher detaillierteste Karte des Gehirns erstellt

Google hat gemeinsam mit dem Havard Lichtman Laboratory die bisher genauste "Karte" eines kleinen Teils des menschlichen Gehirns erstellt. In der 1,4 Petrabyte (1,4 Millionen Gigabyte) großen Karte können 50.000 Zellen in 3D angesehen werden. Sie kann über die zugehörige Webanwendung Neuroglancer abgerufen werden.

Dargestellt werden neben den Zellen auch 130 Millionen Synapsen. Die Karte wurde aus dem Gewebe des Kortex einer 45-jährigen Frau erstellt. Die 1 mm³ große Probe wurde in Kunstharz eingeschlossen und teilten sie in 30 Nanometer große Scheiben. Diese wurden anschließend unter einem Elektromikroskop abgebildet.

So entstanden 225 Millionen Einzelbilder. Diese wurden dann vom Google-Research-Team zu der dreidimensionalen Karte zusammengeführt. Dafür wurde Machine Learning genutzt, um die Synapsen abzubilden, die die Neuronen verbinden. 

Neue Erkenntnisse über Synapsen

Die Karte ist so genau, dass Wissenschaftler*innen darin bereits neue Entdeckungen machen konnten. So ging man davon aus, dass zwei Neuronen ein bis maximal 4 Synapsen zueinander ausbilden. Der H01 genannte Datensatz zeigt nun, dass bis zu 20 Synapsen zu einem Neuron führen können.

Die Forscher*innen vermuten, dabei könnte es sich um Verbindungen handeln, die für Reflexe wie das Stoppen bei einer roten Ampel ausgebildet werden. Die starken Verbindungen könnten für eine schnellere Übermittlung von Informationen sorgen. Auch bisher unbekannte Neuronen konnte das Team finden. Die Erkenntnisse wurden in einem in einem Paper festgehalten, das vorab erschienen ist.

Ganzes Gehirn wäre 1 Zettabyte groß

Die jetzige Karte umfasst nur ein Millionstel des menschlichen Gehirns. Um es in seiner Gänze zu kartografieren und darzustellen, wäre ein Datensatz von einem Zettabyte (10²¹ Byte) notwendig. Allerdings bezweifeln die Forscher*innen, dass so ein Vorhaben wirklich neue Erkenntnisse bringen könnte. So würden viele Verbindungen durch Erfahrungen gebildet und damit sehe jedes Gehirn anders aus. Ohne das Wissen, wie Informationen im Gehirn gespeichert werden, würde man die Daten nicht interpretieren können.

Allerdings könnte man beim Vergleich verschiedener "Gehirnkarten" untersuchen, wie sich etwa das Gehirn von Menschen, die etwa unter Schizophrenie leiden, von einem gesunden Gehirn unterscheidet. Derzeit gibt es Pläne, das gesamte Gehirn einer Maus als Karte darzustellen. Damit möchten Forscher*innen sehen, wie verschiedene Teile des Gehirns miteinander verbunden sind.