Frontiers in Brain Research» – unter diesem Titel hat die Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften in Kooperation mit der Hebräischen Universität Jerusalem, dem Max-Planck-Institut und dem «Edmond und Lily Safra Center for Brain Sciences» vergangene Woche ein öffentliches Seminar veranstaltet. In dem Veranstaltungssaal am Berliner Gendarmenmarkt stellten renommierte Hirn- und Kognitionsforscher aus Israel und Deutschland in kurzen Vorträgen einem interessierten Laienpublikum Ergebnisse ihrer Arbeit vor.
Aus Israel waren Adi Mizrahi, Idan Segev und Albert Gidon zu Gast. Alle drei arbeiten am «Edmond und Lily Safra Center for Brain Sciences» (ELSC) der Hebräischen Universität. Die deutsche Seite war mit Tobias Bonhoeffer, Moritz Helmstaedter und Alexander Borst vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie Martinsried vertreten. Die sechs Wissenschaftler arbeiten seit Langem zusammen. Bonhoeffer und Segev sind die Direktoren des 2013 gegründeten «Max Planck Hebrew University Center» – eine deutsch-israelische Kooperation zwischen Max-Planck-Gesellschaft und dem ELSC.
Computer Tobias Bonhoeffer erklärte in seinem Vortrag, wie das Gehirn Informationen speichert. Er brachte das Beispiel eines Mannes, dem nach einem Unfall ein Teil des Gehirns, nämlich ein Stück des Hippocampus, entfernt wurde. Daraufhin vergaß er ausnahmslos alles, was er erlebte, nach spätestens 30 Sekunden wieder. Sein Langzeitgedächtnis – in der Großhirnrinde beheimatet – war jedoch nach wie vor völlig intakt; an die Zeit vor seinem Unfall konnte er sich perfekt erinnern.
Adi Mizrahi trug vor, wie auch im Gehirn von Erwachsenen neue Gehirnzellen entstehen können – etwas, das noch bis in die 80er-Jahre als unmöglich galt. Im Jahr 1988 schließlich war am Technion in Haifa der Nachweis erbracht worden, dass in bestimmten Regionen des Gehirns neue Neuronen produziert werden können. Wenn man diesen Prozess künstlich reproduzieren könnte, so Mizrahi, wäre es möglich, bestimmte Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson zu heilen. Noch allerdings sei die Forschung nicht so weit.
Moritz Helmstaedter entwarf seine Idee einer «Landkarte des Gehirns», also einer Abbildung der etwa 100 Milliarden Neuronen und ihrer Querverbindungen, der 100 Billionen Synapsen – ein Projekt, das er als «Connectomics» bezeichnete.
Human brain project Idan Segev stellte mehrere Großprojekte vor, die das gesamte Wissen über das menschliche Gehirn zusammenfassen und mittels computerbasierter Modelle und Simulationen nachbilden sollen – etwa das Human Brain Project der Europäischen Kommission, an dem auch das ELSC beteiligt ist. Unter Leitung des Schweizer Biologen Henry Markram wollen Wissenschaftler von 80 internationalen Forschungseinrichtungen im Human Brain Project langfristig ein vollständiges menschliches Gehirn auf der Ebene von Mikroprozessoren nachbauen, wobei jeder Prozessor einer Gehirnzelle entspricht. Ein ehrgeiziges Unterfangen, denn das menschliche Gehirn hat etwa 100 Milliarden Zellen.
«Wenn wir das Gehirn im Computer simulieren können, werden wir es auch verstehen», ist Segev überzeugt. Bisher wurde gerade einmal ein Kubikmillimeter eines Mäusegehirns vollständig im Computer reproduziert. In einigen Jahren aber werde es möglich sein, ein vollständiges menschliches Gehirn im Computer nachzubilden, so der Wissenschaftler.
Hemmung Alexander Borst veranschaulichte anhand von Experimenten an Fliegen, wie das Gehirn unter anderem Bewegungen berechnet, Gesichter erkennt oder Farben und Helligkeit unter verschiedenen Lichtbedingungen abgleicht. Albert Gidon machte darauf aufmerksam, dass es für die gesunde Funktionsweise eines Gehirns nicht nur notwendig ist, dass Neuronen und Synapsen aktiviert, sondern auch inhibiert (gehemmt) werden – sonst komme es zu überschießender Gehirnaktivität, etwa bei einem epileptischen Anfall. Um Aktionspotenziale zu hemmen, gibt es spezielle inhibitorische Synapsen.
In der abschließenden Publikumsdiskussion kam die Frage auf, ob Computermodelle des Gehirns wirklich Phänomene wie Bewusstsein, Gefühle oder Erinnerung erklären können – eine Frage, die die naturwissenschaftlich orientierten Forscher letztlich an Philosophie und Psychologie zurückgeben mussten.
