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Hier ist eine einfache und bildhafte Erklärung der Studie auf Deutsch:
Das Gehirn als riesiges Puzzle aus Terabyte-Daten
Stellen Sie sich vor, Sie wollen das Gehirn einer Maus nicht nur von außen betrachten, sondern jede einzelne Nervenzelle, jeden kleinen Draht (Axon) und jede Verbindung im Inneren in 3D sehen. Das ist wie der Versuch, ein riesiges, komplexes Puzzle zu lösen, bei dem die einzelnen Teile so winzig sind, dass man sie mit bloßem Auge gar nicht erkennen kann.
Bisher waren Wissenschaftler wie Entdecker, die nur kleine Ecken dieses Puzzles sehen konnten. Sie konnten entweder das ganze Gehirn grob abbilden oder winzige Ausschnitte extrem detailliert. Aber das ganze Gehirn in dieser feinen Auflösung? Das war bisher unmöglich – oder zumindest so teuer und datenreich, dass es niemand speichern oder teilen konnte.
Was haben die Forscher gemacht?
Der riesige Röntgen-Scanner:
Die Forscher haben eine spezielle Röntgenmaschine (einen Synchrotron-Scanner) benutzt. Man kann sich das wie einen extrem starken, super-scharfen Röntgenblick vorstellen, der durch das Gehirn „leuchtet". Da das Gehirn aber viel größer ist als das, was der Scanner auf einmal sehen kann (wie ein Fotoapparat, der nur einen kleinen Ausschnitt eines ganzen Gebäudes auf ein einziges Foto bekommt), mussten sie einen Trick anwenden.
Sie haben das Gehirn wie ein Mosaik abgerastert: Sie haben es in 64 kleine Teile zerlegt (8 Reihen mal 8 Spalten) und jedes Teil einzeln gescannt. Am Ende haben sie diese 64 Bilder wie ein riesiges Puzzle wieder zusammengefügt. Das Ergebnis ist ein gigantisches 3D-Bild des gesamten Gehirns.Die Datenflut:
Dieses Bild ist so detailliert, dass man darin einzelne Zellen sehen kann. Aber die Datenmenge ist gigantisch: 3,3 Terabyte.
Vergleich: Das ist so viel, wie wenn Sie etwa 600.000 hochauflösende Fotos oder 500.000 Minuten Musik auf einmal speichern müssten. Wenn man diese Daten auf eine normale Festplatte laden würde, bräuchte man mehrere davon.Die Landkarte (Der Atlas):
Ein riesiges Bild ist nutzlos, wenn man nicht weiß, wo man sich befindet. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine hochauflösende Satellitenkarte der Welt, aber keine Straßennamen. Die Forscher mussten ihr neues, riesiges Bild mit einer bereits existierenden „Landkarte" des Mäusegehirns (dem Allen Mouse Brain Atlas) zusammenbringen.
Da das Gehirn der Maus, die sie gescannt haben, nicht exakt so aussieht wie die Durchschnitts-Maus in der Landkarte (ein bisschen größer, ein bisschen kleiner, verformt durch die Konservierung), mussten sie das Bild „biegen" und anpassen. Sie haben einen digitalen Kleber benutzt, der das Bild so verzerrt, dass es perfekt auf die Landkarte passt. Das ist wie wenn man ein elastisches Tuch über einen unregelmäßigen Felsen spannt, damit die Muster auf dem Tuch genau dort liegen, wo sie sein sollen.Das Teilen mit der Welt:
Das größte Problem bei solchen Daten ist: Wie teilt man sie? Niemand kann 3 Terabyte per E-Mail verschicken.
Die Forscher haben eine clevere Lösung gefunden: Sie haben das Bild in viele kleine Kacheln zerlegt (wie bei Google Maps). Wenn Sie das Gehirn im Browser ansehen, lädt das Programm nur den kleinen Bereich, den Sie gerade betrachten, in hoher Qualität. Wenn Sie weit weg zoomen, lädt es nur eine grobe Übersicht.
So kann jeder Wissenschaftler, sogar ohne teure Supercomputer, das Gehirn im Internet durchsuchen, in die Tiefe zoomen und Zellen entdecken. Sie können einen Link teilen, der genau zu einer bestimmten Nervenzelle führt, und ein Kollege auf der anderen Seite der Welt sieht sofort genau das Gleiche.
Warum ist das wichtig?
Früher war es wie das Betrachten eines Buches, bei dem man nur eine Seite auf einmal sehen konnte. Jetzt haben die Forscher das ganze Buch in 3D gescannt und ins Internet gestellt.
- Für die Medizin: Wir verstehen besser, wie das Gehirn aufgebaut ist, was bei Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson schiefgeht.
- Für die Zusammenarbeit: Jeder kann jetzt an diesem einen riesigen Datensatz arbeiten, ohne dass alle die Daten herunterladen müssen. Es ist wie ein gemeinsames Whiteboard für die ganze Welt, auf dem man gemeinsam das Gehirn erforscht.
Zusammenfassend:
Die Forscher haben das Gehirn einer Maus mit einer Auflösung fotografiert, die man sonst nur im Labor für winzige Proben schafft, aber für das ganze Gehirn gemacht. Sie haben die riesigen Daten so clever verpackt, dass jeder sie im Browser ansehen kann. Es ist ein riesiger Schritt von „wir können nur kleine Teile sehen" zu „wir können das ganze Gehirn gemeinsam erkunden".