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Simulation eines Gehirns : Viel Geld für wenig Erkenntnis

  • -Aktualisiert am

Bild: Getty Images

Kann man unser Gehirn im Computer simulieren? Die Europäische Union glaubt das und lässt dafür eine Milliarde Euro springen.

          Die Idee: ein komplettes menschliches Gehirn in einem Supercomputer zu simulieren. Das Ziel: „Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts“ anzugehen und die Funktionsweise unseres Denkorgans von den zugrunde liegenden Genen bis hin zum Denken und Bewusstsein zu entschlüsseln. Nichts weniger als das will das „Human Brain Project“ (HBP) und verspricht auf seiner Webpage: „Tiefgreifende Einsichten, was den Menschen ausmacht; neue Behandlungen für Erkrankungen des Gehirns und revolutionär neue Computertechnologien.“

          Hinter diesen keineswegs bescheidenen Worten steht ein Konsortium, dem 112 Forschungsinstitute aus 24 Ländern angehören, unter der Führung des in Lausanne arbeitenden Hirnforschers Henry Markram. Es ist ein ehrgeiziges Vorhaben, das Anfang 2013 zu einer der beiden Flaggschiff-Initiativen der Europäischen Union für „Future & Emerging Technologies“ erkoren wurde. In den kommenden zehn Jahren soll es mit rund einer Milliarde Euro aus Töpfen der EU und deren Mitgliedstaaten gefördert werden.

          Herausgeworfenes Geld?

          Wie zu erwarten war bei einer solchen Summe, kam von Anfang an Kritik aus den Reihen der Hirnforscher. Man hielt die Ziele für utopisch und das viele Geld für herausgeworfen. Nun regt sich erneut Gegenwind, in Form eines offenen Briefes an die EU-Kommission, der nicht viel Gutes an diesem Hirnprojekt lässt. Rund sechshundert Forscher haben inzwischen unterschrieben, darunter einige internationale Koryphäen. Bemängelt wird unter anderem der sehr eng gefasste Fokus, insbesondere seit bei einer Neuausrichtung im Juni ein auf Kognition ausgerichtetes Teilprojekt weitgehend gekippt worden sei. Auch sei nicht transparent, wie über Gelder und Teilprojekte entschieden werde. Für den Fall, dass der Kurs des Flaggschiffs bei der jetzt anstehenden ersten Zwischenevaluierung nicht fundamental geändert werde, drohen die Unterzeichner mit einem Boykott.

          Das angegriffene Milliarden-Projekt versteht sich als Erweiterung einer seit 2005 laufenden Unternehmung zum Rattengehirn. In diesem „Blue Brain Project“ bauen die Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne auf einem IBM-Supercomputer sogenannte kortikale Kolumnen des Rattenhirns virtuell nach. Dieser in natura etwa zwei Millimeter hohe und einen halben Millimeter dicke Ausschnitt aus der Hirnrinde des Nagers, der etwa 10 000 eng miteinander kommunizierende Nervenzellen enthält, wird von den Blue-Brain-Forschern als wichtigste Funktionseinheit des Großhirns gedeutet, jenem Teil des Denkorgans also, in dem höhere kognitive Fähigkeiten verortet sind. Nun soll dieser Ansatz millionenfach vergrößert werden. Zunächst als vollständiges Nagerhirn, schließlich als Modell des wesentlich komplexeren menschlichen Hirns mit seinen annähernd 100 Milliarden Nervenzellen und tausend Mal so vielen Verschaltungen und Synapsen.

          Praktische Anwendung weit entfernt

          Eine realitätsnahe Computersimulation hätte den Vorteil, dass man Theorien über die Funktionsweise des natürlichen Vorbilds testen könnte. Und ist das Modell durch den Abgleich mit biologischen Daten ausreichend genau kalibriert, so sind auch virtuelle Experimente denkbar, die im lebenden Organismus aus praktischen oder ethischen Gründen nicht möglich sind. Ähnlich Klimamodellen, die berechnen, wie sich der künftige Treibhausgasausstoß auswirkt, würde eine Hirnsimulation erlauben, bestimmte medizinische Szenarien auszuprobieren.

          Allerdings liegen praktische Anwendungen derzeit noch in weiter Ferne. Schon die Simulation der vergleichsweise winzigen kortikalen Kolumne eines Nagetiers ist eine gewaltige Aufgabe. Sie beginnt auf der Ebene der einzelnen Nervenzelle mit der Frage, wie detailliert man sie modellieren muss. Und sie endet bei der hochkomplexen Interaktion zwischen den beteiligten 10 000 Neuronen, von denen die Blue-Brain-Forscher rund fünfzig Typen mit verschiedenen morphologischen und elektrischen Eigenschaften unterscheiden. Diese Probleme potenzieren sich, wenn es um das menschliche Gehirn geht. Die Feinstruktur verschiedener Hirnareale und der sie verbindenden Nervenfasern oder die Rolle der vielgestaltigen Gliazellen, welche die Nervenzellen bei ihrer Arbeit unterstützen, müsste ebenso realitätsnah berücksichtigt werden wie der vielfältige Einfluss von Hormonen und Neurotransmittern auf die Nervenfunktion. Schließlich ist jedes Modell nur so gut wie das Wissen, mit dem man es füttert.

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