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Der “Julich-Brain Atlas”

Mehr als ein Vierteljahrhundert Forschung steckt in dem 3D-Atlas des Gehirns, der den Namen Julich-Brain Atlas trägt. Er soll Grundlage für eine Art ,Google Earth‘ des Gehirns werden.

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Die Architektur der Nervenzellen ändert sich an der Grenze zwischen zwei Arealen (gestrichelte Linie). Das ist die Grundlage der Kartierung. Die Areale der untersuchten Gehirne werden in den Julich-Brain Atlas gebracht und hier überlagert. Quelle: Forschungszentrum Jülich / Katrin Amunts
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„Julich-Brain“ heißt der erste 3D-Atlas des menschlichen Gehirns, der die Variabilität der Gehirnstruktur mit mikroskopischer Auflösung abbildet. Über 24.000 hauchdünne Hirnschnitte wurden dafür digitalisiert, in 3D zusammengesetzt und von Experten kartiert. Als Teil der neuen EBRAINS-Infrastruktur des europäischen Human Brain Projects dient der Atlas als „Interface“, um Informationen über das Gehirn räumlich präzise zu verknüpfen. Jülicher und Düsseldorfer Forscher unter der Leitung von Prof. Katrin Amunts haben den neuen Gehirnatlas nun in der renommierten Fachzeitschrift Science vorgestellt. 

Unter dem Mikroskop lässt sich erkennen, dass das menschliche Gehirn nicht einheitlich aufgebaut ist, sondern in klar abgrenzbare Hirnregionen aufgeteilt werden kann. Diese unterscheiden sich in Verteilung und Dichte der insgesamt etwa 86 Milliarden Nervenzellen und auch in ihrer Funktion. Mit dem Julich-Brain präsentieren Forscher um Katrin Amunts nun die bisher umfangreichste digitale Karte dieser zellulären Architektur und stellen sie weltweit über die Forschungsinfrastruktur EBRAINS zur Verfügung.

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„Zum einen wird der digitale Hirnatlas dazu beitragen, Ergebnisse von Bildgebungsstudien, etwa von Patienten, genauer zu interpretieren“, so Katrin Amunts, Direktorin am Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin und Professorin an der Universität Düsseldorf. „Zum anderen soll er Grundlage für eine Art ‘Google Earth’ des Gehirns werden – denn die Zellebene bildet die beste Basis, um Wissen über ganz unterschiedliche Facetten des Gehirns zusammenzuführen.“

Auf diese Weise tragen die Forscher wesentlich zum Human Brain Project bei, für das die Europäische Kommission gerade 150 Millionen Euro bis 2023 bewilligt hat. „Gemeinsam mit vielen Partnern bauen wir dabei EBRAINS als eine neuartige Hightech-Forschungsinfrastruktur für die Neurowissenschaft auf“, so Amunts, die wissenschaftliche Leiterin des Projektes ist.

Prof. Katrin Amunts ist Direktorin des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich und Professorin für Hirnforschung an der Universität Düsseldorf. Foto: Mareen Fischinger

Mehr als ein Vierteljahrhundert Forschung steckt in dem 3D-Atlas. Zehntausende Gewebeschnitte von insgesamt 23 Gehirnen wurden gescannt und im Computer Schicht für Schicht wieder zusammengesetzt. Dutzende Experten haben die Gewebeschnitte über die Jahre ausgewertet und mithilfe von Bildanalyse und mathematischen Algorithmen Grenzen zwischen den Hirnarealen bestimmt, die zusammen eine Länge von fast 2000 Metern ergeben. Bis jetzt sind Karten von rund 250 Arealen – etwa 70 Prozent der Hirnrinde und tieferliegender Kerngebiete – fertig gestellt und veröffentlicht. Jede davon basiert auf zehn Gehirnen und ist mit detaillierten Informationen versehen. 


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