EBRAINS
Über die digitale Nutzerinfrastruktur EBRAINS, die aus dem Human Brain Project hervorgegangen ist, können Forscher:innen weltweit auf Hirnatlanten und -modelle sowie rund 200 Werkzeuge und unzählige Daten zugreifen.
Was geschieht in unserem Kopf? Jülicher Hirnforscher:innen arbeiten daran das Gehirn zu entschlüsseln. Sie wollen verstehen, wie unser Gehirn aufgebaut ist, wie es funktioniert. Und sie wollen neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer ihren Schrecken nehmen. Ihre Erkenntnisse fließen auch in die Entwicklung neuartiger Computertechnologien.
Mit seinen 86 Milliarden Nervenzellen und einem Vielfachen an Synapsen, über die Informationen von Zelle zu Zelle wandern, ist das menschliche Gehirn unfassbar komplex. Wissenschaftler:innen aus Jülich sind seinen Geheimnissen auf der Spur. Beispielsweise wollen sie herausfinden, wie sich unser Denkorgan im Laufe des Lebens entwickelt und wie kognitive Prozesse im gesunden und im kranken Gehirn ablaufen. Dadurch erhoffen sie sich neue Möglichkeiten für die Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Parkinson oder der Alzheimer-Demenz.
Der Julich Brain Atlas ist die bisher detaillierteste Karte des menschlichen Gehirns. Als eine Art „Google Maps“ bietet dieses einzigartige Werkzeug eine Fülle von Daten – und die Möglichkeit, die Jülicher Supercomputer für ihre Analyse zu nutzen. Damit ist der Atlas ein wesentlicher Baustein der digitalen Forschungsinfrastruktur EBRAINS, die Forschenden weltweit zugänglich ist.
Die Forscher:innen am Institut für Neurowissenschaften und Medizin stützen sich bei ihrer Arbeit auf die einzigartige Jülicher Forschungsinfrastruktur. Mit der Hilfe von Supercomputern erstellen sie aus Tausenden von mikroskopischen Aufnahmen „Landkarten“ der Nervenzellen und -fasern im Gehirn. In unseren leistungsstarken Magnetresonanztomographen entdecken die Wissenschaftler:innen, wo Gedanken entstehen. Künstliche Intelligenz unterstützt dabei, die Daten zu interpretieren Mit nuklearchemischen Methoden untersuchen sie das Gehirn auf molekularer Ebene, um beispielsweise die Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus zu entschlüsseln oder herauszufinden, wo Koffein wirkt. In enger Kooperation mit Universitätskliniken wie Aachen, Köln und Düsseldorf entwickeln die Wissenschaftler:innen zudem gängige Untersuchungsmethoden weiter.
Global vernetzte Hirnforschung
Ein Meilenstein der Hirnforschung war das Human Brain Project, an dem unser Forschungszentrum federführend beteiligt war. Das im Herbst 2023 abgeschlossene Vorhaben hat die Instrumente der Hirnforscher:innen weltweit um eine einzigartige Plattform bereichert: EBRAINS macht die bislang größte Datenbasis zum menschlichen Gehirn frei verfügbar und verknüpft sie mit den Möglichkeiten des Supercomputings – etwa für Simulationen und KI-basierte Analysen.
Herzstück ist der Julich-Brain Atlas: Der in Jülich entstandene, extrem hochauflösende 3D-Atlas zeigt den anatomischen Aufbau und die Funktionsareale des Gehirns in nie dagewesener Detailtiefe. Patient:innen in 30 europäischen Kliniken profitieren schon heute von der riesigen Datensammlung zu neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie, Demenz oder Hirntraumata.
Rechnen wie das Gehirn
Die Erforschung des menschlichen Gehirns tritt mit den digitalen Möglichkeiten in eine neue Phase. Denn die immense Rechenpower der Supercomputer macht die Verarbeitung von immer größeren Datenmengen möglich. Umgekehrt profitiert auch die Informationstechnologie von den Durchbrüchen in den Neurowissenschaften. Bei der Entwicklung neuartiger Computerchips oder dem maschinellen Lernen nehmen sich die Forscher:innen das Gehirn zum Vorbild. Dessen Energieeffizienz ist nämlich unerreicht. Es löst selbst komplexe Denkaufgaben mit einem Bruchteil der Energie, die Supercomputer benötigen. Das Computing der Zukunft ist vom Gehirn inspiriert.
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Letzte Änderung: 09.09.2024