Hirnverdrahtung in hoher Auflösung

US-Forscher wollen mit Hilfe von Viren und DNA-Sequenzierungen die Verbindungen zwischen Hirnzellen in bislang nicht gekannter Genauigkeit aufschlüsseln.

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Eines der aufregendsten Forschungsgebiete der letzten Jahre ist die Arbeitsweise des menschlichen Gehirns. Wie sind die Milliarden Nervenzellen miteinander verschaltet, um Bewusstsein und Gedanken zu erzeugen, um die komplexen Körperfunktionen zu steuern? Neuroforscher am Cold Spring Harbor Laboratory in New York wollen nun mit einem neuen Projekt weitere Antworten finden, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe: Mit Hilfe eines Virus wollen sie in einem Mäusegehirn DNA-Schnipsel von Neuron zu Neuron transportieren und aus dem Weg der DNA eine Karte neuronaler Verbindungen zeichnen – ein so genanntes Konnektom.

Damit will die Gruppe um Anthony Zador neue Erkenntnisse über Hirnanomalien wie Autismus oder Schizophrenie gewinnen. Das Projekt könnte einen wichtigen Beitrag zur noch jungen Konnektom-Forschung leisten, sagt Amy Bernard, Direktorin am Allen Institute for Brain Science in Seattle. Das Institut wurde 2003 von Microsoft-Mitgründer Paul Allen mit einem Startkapital von 100 Millionen Dollar gegründet.

Die Symptome etwa von Autismus oder Schizophrenie könnten von gestörten neuronalen Verbindungen im Gehirn herrühren. "Wenn wir die gesunde Verschaltung verstehen, könnten wir herausfinden, wann eine fehlerhafte Verschaltung vorliegt und worin der Fehler besteht", hofft Forscherin Bernard.

Die meisten Konnektom-Projekte versuchen bislang, die Struktur mit Kontrastmitteln und Mikroskopen aufzuklären. Damit können Forscher erkennen, welche Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnarealen bestehen. Eine detaillierte Nahaufnahme von Synapsen, an denen zwei Neuronen miteinander verbunden sind, ist so jedoch nicht möglich. Zador hofft, dass mit den so gewonnenen Daten einige Hypothesen über die Arbeitsweise des Gehirns überprüft werden können. "Mit unserem gegenwärtigen rudimentären Wissen schießen die Hypothesen ins Kraut", sagt der Biologe. "Wenn wir aber die neuronalen Schaltkreise besser verstehen, könnten wir irgendwann auch verstehen, wie das Gehirn arbeitet."

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(bsc)