Gedanken zum Denken…

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Manchmal habe ich das Gefuehl, dass ich als angehender Oekonom irgendwie nur voll langweilige Forschung machen kann und nicht so tolles Spielzeug in die Hand gedrueckt bekomme wie zum Beispiel die ollen Physiker im CERN. Auf der anderen Seite, es gibt eine Menge Forschung die mir trotz coolem Equipment schlicht zu frustrierend waere da es sich um wahre Sisyphosarbeit handelt.

Ein Beispiel dieser Forschung, die ansonsten extreeeem interessant ist, findet man bei den Neurowissenschaften. Diese Jungs und Maedels versuchen unser Gehirn zu verstehen und das ist gar nicht mal so einfach. Trotz ihrer langen Geschichte verstehen wir bis heute nur sehr wenig ueber die Matsche da in unserem Kopf, vor allem im Bezug auf die Bildung unseres selbst. Bekanntlich heisst es ja, dass unser menschliches Gehirn das komplexeste Gebilde ist was wir im Universum so kennen. Das klingt zunaechst einmal toll, bringt einen aber nicht wirklich weiter. Um zu verdeutlichen was das bedeutet und gleichzeitig darauf hinzuweisen wieso die Neurowissenschaften trotz ihrer langen Geschichte bisher noch quasi am Anfang stehen gibt es doch nix besseres als ein paar Zahlen und Bilder zu praesentieren.

Zunaechst einmal, wenn wir von unserem Gehirn sprechen, so reden wir von einem Netzwerk von Neuronen und anderen Zellen. Das wird meistens so dargestellt:

 

Figure 1: (Illustration of neural synapses passing chemical messages, 2012)

Leider ist diese Darstellung nicht so ganz korrekt, denn in Wirklichkeit sieht ein Querschnitt der Hirnzellen eher wie folgt aus:

 

Figure 2: Neuronenwuerfel in der Groesse von 20 Nanometern (Mikula, 2012)

Bei sowas muss man erst einmal durchsteigen. Durchsteigen bedeutet hierbei jedes einzelne Neuron zu identifizieren und die Verbindungen, Synapsen, zu anderen zu zaehlen. So etwas wurde bereits einmal erfolgreich von White, Southgate, Thomson und Brenner (1986) an Caenorhabditis elegans durchgefuehrt, einem Wurm. White et al. (1986) haben sich das Hirn dieses armen Wurms geschnappt und in ganz kleine hauchfeine Scheibchen geschnippelt und unter einem Elektronenmikroskop geschaut wo welches Neuron in der darunterliegenden Schicht genau sitzt und mit wem es verbunden ist. Danach haben sie die Ergebnisse in einem Diagramm aufgezeichnet, was wie folgt aussieht:

Figure 3: C. elegans connectome (Seung, 2011)

Nun, die Frage ist, was die fleissigen Neurowissenschaftler daran hindert das gleiche mit unserem Hirn zu machen? Die Antwort ist die schiere Groesse! C. elegans ist wie gesagt ein Wurm, dessen Hirn aus gut 302 Neuronen besteht und irgendwas zwischen 7.000 und 9.000 Synapsen hat. White et al. (1986) haben fuer ihre Arbeit ganze 14 Jahre benoetigt und 340 Seiten in einem Fachjournal veranschlagt (Dönges, 2011). Dem Gegenueber steht nun das menschliche Gehirn, das schaetzungsweise zwischen 100 Milliarden und einer Billionen Neuronen mit irgendwas zwischen 100.000 und 200.000 Synapsen pro Neuron besitzt. So genau weiss man das auch nicht.

Trotz verbesserter Computerhilfe erscheint das Projekt menschliches Hirn nach wie vor wie die groesste Sisyphosarbeit in der Geschichte der Menschheit, ja es ist die Mutter der Sisyphosarbeiten. Dabei geht es hierbei nur um die Erstellung eines Schaltplandiagramms, von daraus resultierenden Funktionsweise wollen wir erst gar nicht anfangen. Trotzdem gibt es einige Projekte wie das Blue Brain Project (Blue brain project, 2005) oder das Human Connectome Project (Human connectome project, 2009). Forscher wie Jeff Lichtman oder Sebastian Seung arbeiten derzeit an Mausgehirnen, allerdings wuerde die heutige Speicherkapazitaet von Servern an einem Diagramm wie von White et al. (1986) bei einer Maus scheitern. Es bedarf mehr Speicherkapazitaet als die Server von Google derzeit stemmen koennen (Dönges, 2011).

Wie wir sehen bedarf die Arbeit an einem Wurm enorm viel Zeit und Aufwand, bei der Maus sieht es schon um einiges schlimmer aus und vom Menschen brauchen wir erst gar nicht anzufangen… obwohl eigentlich schon! Ich brauch damit nicht anfangen, weil ich mich mit weitaus weniger komplexen Systemen rumschlagen darf. Die Neurowissenschaftler haben also einen haufen Arbeit vor sich und so als Laie behaupte ich mal, dass ich die Entschluesselung unseres Gehirns wohl nicht mehr erleben werde. Ein Eintrag, den ich gern zu meinem anderen Blogbeitrag ueber die Entdeckungen in meiner bisherigen Lebenszeit hinzugefuegt haette. Aber es gibt bestimmt noch ein paar andere coole Sachen die so auf mich zukommen. Waren wir immer noch nicht auf dem Mars?

 

Quellen:

Blue brain project. (2005). Retrieved July 25., 2012, from http://bluebrain.epfl.ch/

Dönges, J. (2011). Der schaltplan der denkmaschine. Retrieved July 25., 2012, from http://www.spektrumdirekt.de/artikel/1066187&_z=859070

Human connectome project. (2009). Retrieved July 25., 2012, from http://www.humanconnectomeproject.org/

Illustration of neural synapses passing chemical messages. (2012). Retrieved July 25., 2012, from http://www.whatisneuroplasticity.com/terms.php

Mikula, S. (2012). Connectome. Retrieved July 25., 2012, from http://connectomes.org/index.php?p=connectome

Seung, S. (2011). The c. elegans connectome. Retrieved July 25., 2012, from http://connectomethebook.com/?portfolio=the-c-elegans-connectome

White, J. G., Southgate, E., Thomson, J. N., & Brenner, S. (1986). The structure of the nervous system of the nematode caenorhabditis elegans. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 314(1165), 1-340.

 

 

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One thought on “Gedanken zum Denken…

    Dillerbse said:
    July 25, 2012 at 9:32 am

    Das Gehirn: Das einzige Organ, das herauszufinden versucht, wie es funktioniert.

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