• Nervenzelle

     

Nervenzell-Netzwerk schneller entschlüsselt

Ein neues Verfahren erlaubt die rund zehnfach raschere Entschlüsselung neuronaler Netzwerke im Gehirn. Die Methode wurde von Forschern des Max-Plack-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt entwickelt.

Dank neuester hochauflösender Methoden der Elektronenmikroskopie können die neuronalen Netzwerke im Gehirn detailliert vermessen werden. Entscheidend für die Entschlüsselung der Netzwerke ist jedoch die Analyse riesiger Bilddatenmengen, was mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist. Wissenschaftler des Forschungsgebiets „Connectomics“ um Dr. Moritz Helmstaedter am Max-Planck-Institut (MPI) für Hirnforschung haben eine neue Methode entwickelt, um die dreidimensionalen Bilddaten aus dem Gehirn im Internetbrowser so darzustellen, dass Menschen mit bis zu 1500 Mikrometern pro Stunde quasi durch das Hirngewebe fliegen können und dabei Abzweigungen und Kurven der Nervenzellkabel rekonstruieren.


„Dies entspricht in etwa einem Parforceritt mit 150 Stundenkilometern durch ein kurvenreiches, hügeliges Dorf“, so Helmstaedter. Da die Visualisierung wie in einem Flugzeug auf den Piloten zentriert ist und so eine optimale Steuerung erlaubt, sind die menschlichen Analysatoren wohl so schnell, wie es das Sehsystem ermöglicht. Zusammen mit Computerprogrammen ist nun der menschliche Anteil der Analyse maximal schnell: Rund 10 Mal schneller als bisher.

Eine wichtige Voraussetzung für diesen Erfolg ist Software für die Entwicklung effizienter Datenübertragung und für eine rechtzeitige Vorhersage des menschlichen Flugpfades. Die Software „webKnossos“ entstand in enger Zusammenarbeit mit einem Startup-Unternehmen aus Potsdam, scalable minds. Rund fünf Jahre lang hat dieses studentische Team zusammen mit den MPI-Forschern an Methoden gearbeitet, um den „Flug durchs Gehirn“ möglichst intuitiv und effizient online zu ermöglichen. „Das waren sehr ungewöhnliche Aufgaben für uns als Software-Spezialisten – aber gerade deshalb spannend und motivierend“ sagt Norman Rzepka, Koautor der Studie und einer der Gründer des Startups. „Da nun der menschliche Analyse-Anteil im Flugmodus so effizient wie möglich ist, fokussieren wir uns wieder darauf, per Computer die menschliche Arbeitszeit möglichst effektiv zu nutzen“, so der Wissenschaftler.


Weiterführende Informationen finden sich unter
http://www.brain.mpg.de/connectomics
http://scalableminds.com
https://webknossos.org
https://youtu.be/bOm2Ccj1uo4

Zu dieser Mitteilung gibt es Bilder unter:
Nervenzellen aus der Großhirnrinde, rekonstruiert im Flugmodus der neuen Software webknossos


Quelle: Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung im Juni 2017

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