Forschungsförderung : Die Neuro-Ära

Zufall, Zeitgeist oder Wettbewerb? Nach der EU will auch Amerika ein Megaprojekt zum Gehirn starten.

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Elegantes Gehirn. Nervenbahnen sind keine wirren Knäuel. Sie verlaufen parallel und bilden ordentliche 3-D-Gitter.
Elegantes Gehirn. Nervenbahnen sind keine wirren Knäuel. Sie verlaufen parallel und bilden ordentliche 3-D-Gitter.Abb.: Van Wedeen

Die ersten Hinweise waren in Obamas Rede „Zur Lage der Nation“ versteckt. „Wir müssen in die besten Ideen investieren“, sagte er. „Jeder Dollar, den wir für die Kartierung des menschlichen Erbguts ausgegeben haben, hat uns 140 Dollar eingebracht. Heute kartieren Wissenschaftler das menschliche Gehirn.“

Francis Collins, der Direktor der Nationalen Gesundheitsinstitute (NIH), verstand diese Andeutung sofort und jubelte bei Twitter: „Obama erwähnt die #NIH Brain Activity Map“. Für alle anderen fasste es die „New York Times“ auf ihrer Titelseite zusammen: Obama wolle im März ein neurowissenschaftliches Riesenprojekt vorstellen, das mit dem Humangenomprojekt vergleichbar sei.

Die Karte aller Aktivität im Gehirn solle mit drei Milliarden Dollar gefördert werden, verteilt über zehn Jahre. Mit der „Brain Activity Map“ könne man künftig Sinneswahrnehmungen, Verhaltensweisen und das Bewusstsein besser verstehen. Außerdem werde das Wissen bei der Suche nach Medikamenten gegen Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer helfen.

Sofort war in der amerikanischen Presse von einer „Ära der Neurowissenschaft“ die Rede. Und im „New Yorker“ warnte der Psychologe Gary Marcus: „Wenn Obamas Wunsch vom Kongress abgelehnt wird, werden viele führende Neurowissenschaftler in Versuchung geraten, wegen der besseren Förderung nach Europa zu gehen.“

Unterdessen rieben sich Hirnforscher in aller Welt die Augen. Geld ist zwar immer willkommen. Aber die Versprechen schienen größenwahnsinnig; und mitten in der US-Haushaltskrise klang die Fördersumme utopisch. Hatten sie nicht gerade erst die Entscheidung der Europäischen Kommission, eine Milliarde Euro in das „Human Brain Project“ zu investieren, in Grund und Boden kritisiert?

Rafael Yuste, Neurowissenschaftler an der Columbia-Universität in New York und einer der Architekten der „Brain Activity Map“, holt tief Luft: „Kritik habe ich vor allem von denen gehört, die Einschnitte in die eigene Förderung befürchten“, sagt er. „Aber hätte man es abgelehnt, einen Menschen zum Mond zu schicken, weil sich jeder um seine Gasrechnung sorgt?“

Zum einen könne er die Summe von drei Milliarden Dollar nicht bestätigen, über die Finanzen werde noch verhandelt. Zum Zweiten werde das Projekt deutlich länger als zehn Jahre brauchen. Und zum Dritten sei es grundlegend anders als sein europäischer Gegenspieler. „Bei uns geht es nicht darum, viel Geld in eine riskante Idee zu investieren“, sagt Yuste. „Uns geht es um neue Werkzeuge, um bessere Daten. Wir wollen Infrastruktur bauen. Neue Straßen in einem Land, das wir gern genauer erkunden würden.“

Die Neurowissenschaft steckt noch in den Kinderschuhen, ihr Handwerkzeug ist entweder zu stumpf oder zu spitz. Im Hirnscanner (fMRT) zum Beispiel können Forscher sehen, wie viel Sauerstoff das Blut einer Versuchsperson in einen bestimmten Teil des Gehirns transportiert, während der Mensch eine Aufgabe löst. So können die Wissenschaftler indirekt die Hirnaktivität messen. Die Auflösung der Bilder ist jedoch sehr unscharf. Auf der anderen Seite können Neurowissenschaftler mit haarfeinen Elektroden beobachten, wann einzelne Nervenzellen Signale abfeuern. Das geht aber nur in Tierversuchen oder bei Patienten, die ohnehin eine Hirnoperation brauchen.

Die Ergebnisse beider Methoden sind auf ihre Art und Weise frustrierend. Vergleicht man die Aktivität des Gehirns mit einem Film, so liefert ein Hirnscanner eine Reihe äußerst unscharfer Standbilder. Die Messungen einzelner Neuronen dagegen ergeben zwar eher einen Film. Allerdings sieht man dabei höchstens ein Pixel des gesamten Bildes. Bestimmte Verhaltensweisen, psychische Erkrankungen oder das Bewusstsein lassen sich so nur schwer erklären.

Den vollständigen Film soll nun die „Brain Activity Map“ aufnehmen – also die Aktivität aller Nervenzellen eines Lebewesens über einen bestimmten Zeitraum. Yuste hat dafür Visionäre aus verschiedenen Fächern um sich geschart. Der Genetiker George Church, einer der Initiatoren des Humangenomprojekts, war von Anfang an dabei und nutzt DNS als Speichermedium. Karl Deisseroth von der Universität Stanford manipuliert Nervennetzwerke mit Licht. Und John Donoghues Team von der Brown-Universität ermöglichte einer gelähmten Frau, mithilfe eines kleinen Implantats einen Roboterarm zu steuern.

Yuste und seine Kollegen wollen vor allem neue Werkzeuge entwickeln, die die Aktivität aller Neuronen in einem Netzwerk aufnehmen, kontrollieren und diese Daten auswerten können. Spezielle „Hirnobservatorien“ könnten sich auf eine Technik spezialisieren, sie an Fliegen, Zebrafischen, Mäusen testen und einige für die Untersuchung von Menschen weiterentwickeln. In fünf Jahren wollen sie tausende Neuronen in Echtzeit beobachten können, in zehn Jahren zehn- bis hunderttausende und in 15 Jahren etwa eine Million, schreiben sie in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts „Science“. Mit neuen Werkzeugen und dem Wissen, wie bestimmte Nervennetzwerke normalerweise funktionieren, könnten auch psychiatrische Krankheiten besser diagnostiziert und behandelt werden.

Henry Markram, Leiter des „Human Brain Project“ an der Schweizer Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, sieht die „Brain Activity Map“ nicht als Konkurrenz: „Sie generieren Daten, wir fügen die Puzzlesteine zusammen“, sagt er. Sein Ziel ist es, mithilfe von Supercomputern alle bisher bestehenden Daten über das menschliche Gehirn zusammenzufassen. Spezielle Algorithmen sollen ihm dabei helfen, trotz enormer Wissenslücken ein Computermodell des Gehirns zu erstellen. „Wir sind sehr froh über das amerikanische Projekt“, sagt Markram. „Je mehr Daten es gibt, desto besser ist das für uns.“

Doch wenn das Wissen über entscheidende Schaltkreise fehlt, bleibt jede Simulation Spekulation, sagt Moritz Helmstädter vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in München: „Markram macht den dritten Schritt vor dem ersten. Die EU-Entscheidung hat bei mir und vielen Kollegen einiges Entsetzen ausgelöst.“ Die „Brain Activity Map“ mache nicht diesen Fehler: „Wir brauchen die Daten und für die Daten brauchen wir neue Werkzeuge“, sagt Helmstädter. Die vollmundigen Versprechen irritieren ihn bei beiden Projekten: „Heilung kann man beim derzeitigen Wissensstand nicht versprechen. Wenn sich die Hoffnung nicht erfüllt, könnte in zehn bis fünfzehn Jahren ein ganzes Fach für das Scheitern haften.“

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