Technik

50 Millionen Pfund für den Blick ins wachsende Gehirn

Der Medical Research Council hat am 23. Oktober ein Zentrum mit 50 Millionen Pfund Förderung angekündigt. Es soll Messungen am Kind, Gewebemodelle und KI für ein besseres Verständnis der frühen Gehirnentwicklung verbinden.

Von Wolfgang

24. Okt. 20264 Min. Lesezeit

Illustration eines Kindes mit Sensorkappe und eines Gewebemodells im Labor.

Ein neues britisches Forschungszentrum soll eine schwierige Verbindung herstellen: zwischen dem, was sich am Kopf eines Kindes messen lässt, und den Vorgängen in seinem wachsenden Gehirn. Der Medical Research Council stellt dafür 50 Millionen Pfund bereit. Das am 23. Oktober angekündigte Zentrum für menschliche neuronale Entwicklung wird vom King’s College London geführt; University College London und die Universität Manchester sind Partner.

Die Förderung gilt dem gesamten Zentrum. Es will Bildgebung, im Labor gezüchtete Gewebemodelle und künstliche Intelligenz zusammenbringen. Der Gegenstand reicht von der Entwicklung im Mutterleib bis in die frühe Kindheit. Im Mittelpunkt steht die Großhirnrinde, die unter anderem an Sprache, Planung und Kreativität beteiligt ist.

Ein Signal braucht eine biologische Erklärung

Das technische Problem beginnt mit einem Unterschied zwischen Beobachten und Verstehen. Professor Oscar Marín, der das Zentrum leitet, beschreibt ihn so: Aktivitätsmuster lassen sich von außen messen und möglicherweise mit späteren Entwicklungen verbinden. Wie diese Signale mit der Bildung der inneren Schaltkreise zusammenhängen, ist jedoch eine zentrale offene Forschungsfrage. Genau diese Zuordnung soll das neue Programm verbessern.

Ein anschaulicher Vergleich ist eine Stadt bei Nacht. Vom Hügel aus sieht man Lichtmuster: Manche Viertel werden früh dunkel, andere bleiben hell. Daraus lässt sich etwas über den Rhythmus der Stadt lernen. Um zu verstehen, warum ein bestimmtes Muster entsteht, braucht man zusätzlich Wissen über die Gebäude, Leitungen und Tätigkeiten hinter den Fenstern. Bei einem Gehirnsignal liegen zwischen sichtbarem Muster und biologischem Vorgang ebenfalls mehrere Ebenen.

Deshalb ist eine auffällige Kurve zunächst ein Ausgangspunkt für Fragen. Welche Zellvorgänge passen dazu? Welche Entwicklungsschritte fallen zeitlich zusammen? Bleibt ein Zusammenhang bestehen, wenn man ihn in anderen Beobachtungen prüft? Das sind verschiedene Aufgaben, die im neuen Zentrum enger verbunden werden sollen.

Messungen am Kind und ein Gewebemodell werden schematisch über rechnerische Auswertung zum Forschungsziel Entwicklung verstehen verbunden.
Das Forschungsprinzip verbindet Beobachtungen am Kind mit Modellen im Labor. Die Darstellung zeigt den geplanten Erkenntnisweg. (Quelle: KI generiert)

Gewebe im Labor ergänzt den Blick von außen

King’s beschreibt dafür unter anderem Organoid-Technologien. Aus menschlichen Stammzellen entstehen Gewebemodelle, die bestimmte Eigenschaften der Hirnentwicklung nachbilden. Die Forschenden können darin untersuchen, wie sich Zellen anordnen und welche Rolle bestimmte Gene spielen. Das neue Brain Organoids Laboratory an King’s gehört zur vorgesehenen Infrastruktur.

Der Nutzen eines Modells liegt in seiner gezielten Vereinfachung. Für eine Frage zur Anordnung von Zellen kann ein überschaubarer Zellverband besonders aufschlussreich sein. Eine Messung am Kind betrachtet dagegen Entwicklung im Zusammenhang des lebenden Organismus. Beide Zugänge stellen unterschiedliche Fragen an denselben Gegenstand. Sie miteinander zu verbinden verlangt, ihre Unterschiede ebenso genau zu kennen wie ihre Ähnlichkeiten.

Auch die Ingenieuraufgabe reicht über eine einzelne Aufnahme hinaus. Professor Ilias Tachtsidis von UCL soll die technische Entwicklung leiten. Nach der Darstellung von King’s geht es um neue sichere, nichtinvasive Verfahren über mehrere Größenordnungen hinweg: von Blutgefäßen, die Sauerstoff und Nährstoffe liefern, bis zu Zellen und deren Mitochondrien. Letztere sind an der Energieversorgung der Zellen beteiligt. Das Zentrum beschreibt dies als Entwicklungsaufgabe.

Aus vielen Ebenen sollen brauchbare Merkmale werden

Die offizielle Projektbeschreibung führt Bildgebung, menschliche Modellsysteme und rechnerische Ansätze zusammen. In dieser Verbindung hat auch die angekündigte KI ihren Platz. Unterschiedliche Messungen müssen in Beziehung gesetzt werden: Was gehört zum gleichen Entwicklungsschritt, und welche Beobachtungen beschreiben verschiedene Ebenen?

Man kann sich die Aufgabe wie das Zusammenfügen mehrerer Karten vorstellen. Eine zeigt Straßen, eine andere Höhen und eine dritte Verkehrsbewegungen. Ein sinnvoller Vergleich braucht zunächst gemeinsame Bezugspunkte. Mehr Daten allein zeichnen diese Bezugspunkte nicht ein. Ähnlich wird eine rechnerisch gefundene Regel erst dann für die Entwicklungsforschung interessant, wenn klar ist, welche biologische Veränderung sie beschreibt.

Das erklärte Ziel des Zentrums sind messbare Merkmale gesunder Gehirnentwicklung. Solche Marker sollen künftig dabei helfen, Behandlungen zu entwickeln und zu bewerten. Der angekündigte Forschungsverbund baut damit an der Grundlage für spätere klinische Werkzeuge. Seine entscheidende Aufgabe lässt sich einfach formulieren: Aus einem von außen sichtbaren Signal soll besser erkennbar werden, was im wachsenden Gehirn geschieht.

Quellen

Für diesen Artikel wurden KI-gestützte Recherche- und Editierwerkzeuge verwendet. Der Inhalt wurde redaktionell geprüft.