«Wir tappen im Dunkeln»

Warum ist das Gehirn so schwierig zu erforschen?

Wir können aus dem Gehirn für Experimente nicht so problemlos Proben entnehmen wie aus anderen Organen. Über Krankheiten am Herzen, an den Nieren, in den Lungen oder im Darm wissen wir deshalb so viel, weil Forscher Gewebe und die Zellen von Gesunden und Kranken untersucht und verglichen haben.

Wir wissen zum Beispiel genau, warum das Herz eigenmächtig schlägt: Es wird wie ein Automotor durch spezielle Zellen gezündet, und andere Zellen leiten den Zündfunken auf den Herzmuskel über, der sich schliesslich zusammenzieht und pumpt. Beim Gehirn sind wir davon noch meilenweit entfernt – es ist eine Black Box. 

Aber man hat doch schon vor mehr als 100 Jahren herausgefunden, dass bestimmte Hirnregionen für bestimmte Aufgaben zuständig sind – etwa dass wir mit den Nervenzellen hinter den Schläfen hören oder dass Nervenzellen in Scheitelnähe Bewegungen befehlen. 

«Das Gehirn ist vielleicht keine komplett schwarze Box, aber ziemlich dunkel ist sie schon. Die Einteilung im Gehirn mit Zuständigkeiten ist sehr grob.» Was genau in den Nervenzellen und untereinander passiert, wissen wir ebenso wenig wie bei den Denkprozessen.

Welche Botenstoffe oder Signale schütten die Nervenzellen aus? Wie werden diese auf die anderen Zellen übertragen? Was unterscheidet eine Nervenzelle aus dem «Hörbereich» von derjenigen aus dem «Bewegungsbereich»? Und vor allem: Was passiert bei Hirnkrankheiten? Wie verändern sich Stoffe oder Signale? Um das herauszufinden und bessere Therapien zu entwickeln, gibt es das Human Brain Project.

Was genau ist das Human Brain Project?

Im Human Brain Project wollen wir das gesamte Wissen über das menschliche Gehirn auf einem Computer nachbilden, also simulieren. Das Projekt wird von der Europäischen Kommission mit einer Milliarden Euro gefördert, es sind 112 Forschungseinrichtungen aus Europa und der ganzen Welt beteiligt.

In einem simulierten Gehirn am Computer könnten wir Experimente immer wieder durchführen und die Ergebnisse detailgenau aufzeichnen – ohne die teuren, aufwändigen und oft nur indirekten Beobachtungsmethoden der heutigen Hirnforschung wie Magnetresonanztomografie oder die elektrische Messung von Hirnströmen. 

Schön, wenn wir irgendwann ein Computermodell unseres Gehirns haben. Aber muss man dafür so viel Geld ausgeben?

Ich finde schon. Die Menschen werden immer älter und als Folge erkranken immer mehr an alterstypischen Hirnkrankheiten wie Alzheimer oder einer anderen Demenz. Milliarden von Euro wurden bisher in die Erforschung neuer Therapien dieser Krankheiten gesteckt – ohne einschneidenden Erfolg.

Manchmal kommt es mir so vor, als tappten wir im Dunkeln: Wir wissen einfach nicht, wonach wir suchen. Wenn wir das Gehirn am Computer simuliert haben und sehen, wie und wann Nervenzellen Signale und Stoffe hin und her schicken und wie das bei Krankheiten gestört ist, können wir gezieltere Therapien entwickeln.

Wir könnten dann auch Hirnkrankheiten mit biochemischen Analysen neu klassifizieren. Das könnte bedeuten, dass wir eine Krankheit mit unterschiedlichen Therapien behandeln. Bei Brustkrebs etwa gibt es die individualisierte Therapie heute schon. Doch der medizinische Aspekt ist im Human Brain Project nicht alles. 

Welche weiteren Ziele verfolgt das Projekt?

Wir hoffen auch auf Neuerungen im Bereich Computertechnologie. Unser Hirn bewältigt nicht nur viele Probleme besser als Computer, es verbraucht dafür auch wesentlich weniger Energie. Das liegt vermutlich an seiner Arbeitsweise. Im Gegensatz zu Computern, die präzise und mit Hochgeschwindigkeit funktionieren, arbeitet unser Gehirn vermutlich mit einem Sammelsurium von langsamen Bauteilen.

Nur mit einem raffinierten Verfahren gelingt es ihm, Informationen blitzschnell und zuverlässig zu verarbeiten.

Was haben Menschen mit Demenz vom Human Genome Project?

Wir haben berechtigte Hoffnung, dass wir damit die verschiedenen Typen einer Demenz besser feststellen werden können, also zum Beispiel ob jemand an einer Alzheimer-Demenz leidet oder an einer Demenz, die durch Gefässkrankheiten verursacht wurde. Das ist wichtig, denn die werden unterschiedlich behandelt. Im Frühstadium einer Alzheimer-Demenz lässt sich diese heutzutage noch nicht feststellen.

Je früher wir aber die korrekte Diagnose kennen, umso besser. Denn dann können wir rechtzeitig die richtige Behandlung einleiten. Das Human Genome Project könnte uns auch helfen, neue Therapien zu entwickeln. Vielleicht haben wir sogar irgendwann Medikamente, mit denen wir Demenzen verhindern oder zumindest den Ausbruch hinauszögern können.

Vor einigen Jahren ist das Human Brain Project stark kritisiert worden. 156 Wissenschafter bemängelten fehlende Transparenz, schlechtes Management und die geringen Erfolgsaussichten. Wie kam das?

Ich glaube, das Ganze beruht auf einem Missverständnis wegen schlechter Kommunikation. Die Kritik kommt von Neurowissenschaftern. Sie haben offenbar das Gefühl, nicht genügend Forschungsgelder zu bekommen. Das Budget für unser Projekt ist aber kein Budget für Neurowissenschaften, sondern für Computerwissenschaften. Dabei bekommen die Neurowissenschafter durch unser Projekt einiges: Nicht nur Wissen, sondern auch Computertechniken, mit denen sie schneller und effektiver forschen können. 

Was läuft eigentlich schief im Hirn bei Leuten, die «Wachmacher» wie Ecstasy nehmen?

Das würde ich auch gerne wissen. Trinken Sie gerne Kaffee? Sehen Sie – Sie wissen auch nicht warum. Der leckere Geschmack allein kann es nicht sein. Interviewen Sie mich doch in einigen Jahren noch einmal, dann kann ich Ihnen sicherlich mehr sagen.

Vielen Dank für das Gespräch!