Das menschliche Gehirn mit seinen Milliarden von Neuronen und Billionen von Verbindungen ist nach wie vor eine der komplexesten Strukturen im bekannten Universum. Seine komplizierte Verdrahtung zu verstehen, ist seit langem ein Ziel der Neurowissenschaftler. Kürzlich hat ein Gemeinschaftsprojekt unter der Leitung des MICrONS-Konsortiums einen bedeutenden Schritt in diese Richtung gemacht, indem ein Kubikmillimeter des visuellen Kortex einer Maus in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit kartiert wurde.

‍

Das MICrONS-Projekt: Ein Überblick

Das Projekt "Machine Intelligence from Cortical Networks" (MICrONS) ist eine Gemeinschaftsinitiative, an der über 150 Forscher aus verschiedenen US-Institutionen beteiligt sind. Das von der BRAIN-Initiative und der IARPA finanzierte Projekt zielt in erster Linie darauf ab, die Lücke zwischen der Beobachtung neuronaler Aktivität und dem Verständnis der zugrunde liegenden neuronalen Verbindungen zu schließen.

In ihrer jüngsten Studie konzentrierte sich das Team auf einen winzigen Abschnitt der Sehrinde des Mäusegehirns, einem Bereich, der für die Verarbeitung visueller Informationen zuständig ist. Trotz seiner winzigen Größe - vergleichbar mit einem Sandkorn - enthält diese Region etwa 76.000 Neuronen und über 500 Millionen Synapsen.‍

‍

‍

Die Methodik: Filme ansehen und Neuronen abbilden

Um den visuellen Kortex der Maus zu stimulieren, zeigten die Forscher ihr Ausschnitte aus verschiedenen Filmen, darunter "The Matrix" und "Star Wars". Die Maus wurde gentechnisch so verändert, dass ihre Neuronen fluoreszieren, wenn sie aktiviert werden, so dass die Wissenschaftler die Hirnaktivität mit Hilfe fortschrittlicher Mikroskopietechniken in Echtzeit aufzeichnen konnten.

Nach der Aufzeichnung der neuronalen Aktivität entnahm das Team das Hirngewebe und machte mit Hilfe der Elektronenmikroskopie hochauflösende Bilder der Neuronen und ihrer Verbindungen. Mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens rekonstruierten sie eine 3D-Karte des neuronalen Netzwerks, die das komplizierte Netz von Verbindungen innerhalb dieser winzigen Gehirnregion detailliert darstellt.

‍

‍

Wichtigste Ergebnisse und Auswirkungen

Das daraus resultierende Konnektom ist das detaillierteste seiner Art für ein Säugetiergehirn und übertrifft frühere Bemühungen sowohl in Umfang als auch Auflösung. Einige der bemerkenswerten Ergebnisse sind.

• Hemmende Verbindungen über große Entfernungen: Die Studie ergab, dass hemmende Neuronen, die die Aktivität anderer Neuronen unterdrücken, Verbindungen über größere Entfernungen herstellen können als bisher angenommen, was auf einen komplexeren Regulierungsmechanismus in den neuronalen Netzen des Gehirns hindeutet.
• Funktionelle und strukturelle Integration: Durch die Kombination funktioneller Daten (neuronale Aktivität) mit strukturellen Daten (neuronale Verbindungen) liefert die Forschung ein umfassenderes Verständnis dafür, wie bestimmte neuronale Schaltkreise Informationen verarbeiten.

Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für das Verständnis verschiedener neurologischer Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und der Multiplen Sklerose, bei denen Störungen der neuronalen Konnektivität eine entscheidende Rolle spielen.

‍

Die Zukunft der Konnektomik

Diese Studie stellt zwar einen bedeutenden Erfolg dar, ist aber erst der Anfang einer umfassenderen Anstrengung, ganze Gehirne in dieser Detailtiefe abzubilden. Die im Rahmen des MICrONS-Projekts entwickelten Technologien und Methoden ebnen den Weg für die künftige Erforschung größerer Hirnregionen und schließlich ganzer Hirnkonnektome.

Solche umfassenden Karten könnten unser Verständnis von Gehirnfunktion, -entwicklung und -störungen revolutionieren und zu neuen therapeutischen Strategien und Interventionen führen.

‍

Schlussfolgerung

Der Erfolg des MICrONS-Projekts bei der Kartierung einer winzigen, aber komplexen Region des Mäusegehirns unterstreicht die unglaublichen Fortschritte in Neurowissenschaft und Technologie. Durch die Erhellung des komplizierten Netzes neuronaler Verbindungen bringt uns diese Forschung dem Ziel näher, die Geheimnisse des Gehirns zu enträtseln und gezielte Behandlungen für neurologische Erkrankungen zu entwickeln.

‍

‍

‍

Über Tomorrow.bio

Bei Tomorrow.bio widmen wir uns der Weiterentwicklung der Wissenschaft der Kryokonservierung mit dem Ziel, Menschen eine zweite Chance auf Leben zu geben. Als Europas führender Anbieter für die Kryokonservierung von Menschen konzentrieren wir uns auf die schnelle und qualitativ hochwertige standby, Stabilisierung und Lagerung von Patienten im Endstadium - und bewahren sie so lange, bis zukünftige medizinische Technologien eine Wiederbelebung und Behandlung ermöglichen.

Unser Ziel ist es, die Kryokonservierung von Menschen zu einer zuverlässigen und für jedermann zugänglichen Option zu machen. Wir glauben, dass kein Leben beendet werden sollte, weil die derzeitigen medizinischen Möglichkeiten nicht ausreichen.

Unsere Vision ist eine Zukunft, in der der Tod optional ist - in der die Menschen die Freiheit haben, sich im Falle einer unheilbaren Krankheit oder einer tödlichen Verletzung für eine langfristige Erhaltung zu entscheiden und aufzuwachen, wenn die Medizin aufgeholt hat.

Möchten Sie mehr erfahren oder Mitglied werden?
📧 Kontaktieren Sie uns unter: tomorrow.bio
🌐 Besuchen Sie unsere Website: tomorrow.bio
🤝 Vereinbaren Sie einen Termin mit unserem Team: Buchen Sie einen Anruf

‍

‍

Quellen

‍