Forscher untersuchen Energiehaushalt des Gehirns

Rund ein Fünftel der gesamten Körperenergie fließt ins menschliche Gehirn – dabei arbeitet es mit lediglich 20 Watt deutlich effizienter als Systeme der Künstlichen Intelligenz. Ungeklärt ist bisher, wie genau das Gehirn diese Energie aufnimmt, verteilt und einsetzt. Ein neues Forschungsprojekt mit einem Volumen von 80 Millionen Dollar (71 Millionen Euro) soll nun Antworten liefern. Das Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg ist Teil des Teams.

Initiiert wurde das Vorhaben von der Simons Foundation aus New York. Geleitet wird es von Thomas Clandinin von der Stanford University. Insgesamt arbeiten 26 Forschende aus den USA, Österreich, Großbritannien und Norwegen zusammen. „Die Energieversorgung des Gehirns hat wahrscheinlich Auswirkungen auf alles – von der Art und Weise, wie das Gehirn Berechnungen durchführt, bis hin zu unserem grundlegenden Verständnis von Autismus, neurologischer Entwicklung und Alterung“, erklärte Alyssa Picchini Schaffer von der Simons Foundation.

Von der Zelle bis zum Verhalten

Das Team vereint Fachleute aus Neurowissenschaften, Zell- und Molekularbiologie, Ingenieurwesen und Theorie. Ihr Ziel: herausfinden, wie die Energieverfügbarkeit die Gehirnfunktion steuert – von einzelnen Zellen über neuronale Netzwerke bis hin zu komplexen Verhaltensmustern. Die Erkenntnisse sollen auch helfen, Entwicklungsstörungen des Gehirns und Alterungsprozesse besser zu verstehen.

ISTA-Forscher modelliert Energiestoffwechsel

Tim Vogels vom ISTA wurde für die auf zehn Jahre angelegte Initiative „Simons Collaboration on Brain Energetics“ (SCOBE) eingeladen. Der Experte für computergestützte Neurowissenschaften erhält drei Millionen Dollar Förderung. „Wir hoffen, ein besseres Verständnis dafür zu gewinnen, wie Energie die Funktionsweise, das Lernen und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns beeinflusst“, so Vogels. Er vermutet, dass Neuronen überschüssige Energie durch gesteigerte Aktivität verbrennen, um sich vor schädlichen Stoffwechselprodukten zu schützen.

Vogels und sein Team entwickeln computergestützte Modelle, die den Energiestoffwechsel in den Mitochondrien – den Kraftwerken der Zelle – mit neuronaler Aktivität verknüpfen. Diese Modelle dienen anderen Forschenden innerhalb der SCOBE-Kooperation als Testumgebung für Experimente.

Quelle: APA