Die Rolle der Künstlichen Intelligenz in der Entschlüsselung des menschlichen Gehirns

Das menschliche Gehirn ist ein Wunderwerk der Natur und zugleich eines der komplexesten Gebilde, das wir kennen. Trotz jahrzehntelanger Forschung birgt es noch immer viele Geheimnisse, die es zu entschlüsseln gilt. Eine Schlüsselrolle bei der Erforschung des Gehirns spielt inzwischen die künstliche Intelligenz (KI), die in der Lage ist, hochauflösende 3D-Karten des menschlichen Gehirns zu erstellen und damit neue Einblicke in seine Strukturen und Funktionen zu ermöglichen.

Ein Durchbruch auf diesem Gebiet gelang einem Team aus Wissenschaftlern der Harvard University und Google, das eine 3D-Karte im Nanomaßstab von einem einzigen Kubikmillimeter des menschlichen Gehirns erstellte. Diese detailreiche Karte deckt zwar nur einen sehr kleinen Teil des gesamten Organs ab, enthält aber bereits wichtige Informationen über 57.000 Zellen, 230 Millimeter Blutgefäße und rund 150 Millionen Synapsen. Für die Erstellung dieser Karte wurde eine Gewebeprobe in 5.000 Scheiben geschnitten und mit einem speziellen Hochgeschwindigkeits-Elektronenmikroskop gescannt. Ein maschinelles Lernmodell half anschließend dabei, die einzelnen Schnitte wieder zusammenzusetzen und zu beschriften, wobei der entstandene Rohdatensatz 1,4 Petabyte umfasste.

Trotz der enormen Datenmengen und der Komplexität der Aufgabe ist es den Forschern gelungen, wichtige Erkenntnisse zu gewinnen. So entdeckten sie beispielsweise Nervenfasern, die anstatt einer einzigen Synapse 50 separate Synapsen bildeten – eine Anomalie, deren Bedeutung noch weiter erforscht werden muss. Die Karte ist auf der Plattform Neuroglancer frei zugänglich und dient als Grundlage für weitere Hirnforschung.

Das Human Brain Project (HBP), das von der EU gefördert wurde und im Jahr 2023 endete, verfolgte ebenfalls das Ziel, das menschliche Gehirn detailliert zu simulieren. Obwohl das Projekt anfänglich aufgrund von sehr ambitionierten Zielen und organisatorischen Problemen in die Kritik geriet, führte es doch zu wichtigen Fortschritten und einem Umdenken in der Forschungsstrategie. Ein Schlichtungsverfahren und ein Wechsel in der Projektleitung trugen dazu bei, das Projekt wieder auf Kurs zu bringen. Unter der Leitung von Katrin Amunts wurden neue Arbeitsgruppen für Kognitionswissenschaften integriert und die Simulation als Teil eines vielfältigen Werkzeugkastens verstanden.

Die KION Group zeigt, wie KI in der Praxis genutzt werden kann. Hier werden bereits fahrerlose Transportsysteme (FTS) eingesetzt, die mit Hilfe moderner Sensorik und KI völlig selbstständig in Lagerhäusern navigieren können. Das Forschungsprojekt ARIBIC etwa zielt darauf ab, einen digitalen Echtzeit-Zwilling eines Lagers zu erstellen, der in der Lage ist, Fahrtrouten zu simulieren und zu optimieren.

Die KI-Forschung und -Anwendung steht also nicht still und verspricht, die Art und Weise, wie wir über das menschliche Gehirn denken und wie wir Logistik und Automatisierung handhaben, grundlegend zu verändern. Es ist eine spannende Zeit für Wissenschaft und Technologie, in der die Grenzen des Machbaren ständig erweitert werden. Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Gehirns mag noch in weiter Ferne liegen, aber die Fortschritte, die durch die Hilfe von KI gemacht werden, bringen uns diesem Ziel ein bedeutendes Stück näher.

Quellen:
- t3n.de/news/wie-ki-hilft-eine-hochaufloesende-3d-karte-des-menschlichen-gehirns-zu-erstellen-1623798/
- pcgameshardware.de/Kuenstliche-Intelligenz-Hardware-279517/News/Erforschung-Gehirns-Google-komplexes-3D-Modell-KI-1447262/
- spektrum.de/news/human-brain-project-die-vision-vom-simulierten-hirn/2177787
- daserste.de/information/wissen-kultur/w-wie-wissen/kuenstliche-intelligenz-in-der-medizin-100.html
- kiongroup.com/de/News-Stories/Stories/Digitalisierung/%E2%80%9EBei-KION-gibt-es-bereits-leuchtende-Beispiele-f%C3%BCr-ganz-konkrete-KI-Anwendungen%E2%80%9C.html
- newstral.com/de/article/de/1253145668/wie-ki-hilft-eine-hochauflösende-3d-karte-des-menschlichen-gehirns-zu-erstellen
- businessinsider.de/wissenschaft/international-science/wie-funktioniert-gehirn-wissenschaftler-erstellen-eine-karte-des-menschlichen-gehirns/