Digital In Arbeit
Wissen

Europa will das Hirn entschlüsseln

1945 1960 1980 2000 2020
1945 1960 1980 2000 2020

Mehr als eine Milliarde Euro wird die Europäische Union in den kommenden Jahren in die Hirnforschung investieren. Es handelt sich um zwei Projekte der Superlative - auch mit österreichischer Beteiligung.

Mit der aktuellen Flaggschiff-Initiative FET (Future & Emerging Technologies) finanziert die EU "radikal neue Technologien der nächsten Generation“. So wenig das erstmal bedeutet, so viel könnte es eines Tages bedeuten. Zielgruppe des neuen Förderprogramms waren internationale Großkonsortien aus Wissenschaft und Industrie, die grenzübergreifende Spitzenforschung versprachen. 26 Projekte wurden 2010 eingereicht. Vergangene Woche gab EU-Kommissarin Neelie Kroes die beiden Sieger bekannt. Sie dürfen sich über jeweils mehr als eine Milliarde Euro während der kommenden zehn Jahre freuen. Noch nie hat die EU ein so hoch dotiertes und derart lange laufendes Förderprogramm aufgesetzt.

Ehrgeizige Ziele

Obwohl das Finanzierungskonzept noch nicht ganz exakt ausgearbeitet und auch noch nicht formal vom Europäischen Parlament abgesegnet ist, steht fest: die EU wird etwa die Hälfte der Gesamtsumme bereitstellen. Die andere Hälfte müssen die Konsortien über Industriepartner oder sonstige Drittmittel aufbringen.

Für Insider wenig überraschend ist, dass sich eines der beiden Siegerprojekte dem derzeit wohl interessantesten Material überhaupt widmet - Graphen (siehe Kasten). Ebenfalls erfolgreich war das Human Brain Project (HBP). Es hat das ziemlich ehrgeizige Ziel, die Geheimnisse des menschlichen Gehirns zu entschlüsseln. An der Schnittstelle mehrerer Disziplinen wie Informatik, Physik, Biologie und Neurologie sollen bestehende und künftige Ergebnisse der einzelnen Wissenschaften zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Geleitet wird das Projekt von Henry Markram. Der Neurowissenschaftler der École polytechnique fédérale de Lau-sanne (EPFL) ist kein Unbekannter in der Hirnforschungsszene. Tatsächlich ist HBP eine Fortführung und Erweiterung seines viel diskutierten Blue Brain Projektes. Darin will Markram ein vollständiges Computermodell der neocortikalen Säule einer zwei Wochen alten Maus erstellen. Das HBP ist ungleich ambitionierter, hat es doch als eines seiner Ziele ein komplettes Computermodell des menschlichen Gehirns. Das beinhaltet eine Modellierung jeder einzelnen Nervenzelle sowie sämtlicher Verbindungen zwischen ihnen. Die Komplexität eines solchen Vorhabens ist enorm. So gibt es etwa 100 Milliarden Neuronen im Gehirn. Jede einzelne davon kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Neuronen eingehen. Mathematisch gesehen ist das ein Disaster, nüchtern formuliert: ein Problem extrem hoher Komplexität. Deshalb will das HBP neue Methoden entwickeln, um die ständig anwachsenden, enor-men Datenmengen aus der biologischen Hirnforschung bearbeiten zu können. "Dieses Projekt wird die gesamte Hirnforschung verändern“, sagt Alois Saria, Leiter der Abteilung für Experimentelle Psychiatrie an der Medizinischen Universität Innsbruck. Der Wissenschaftler ist am Teilbereich Management des HBP beteiligt. Seine Aufgabe ist es, aus den Ergebnissen der übrigen Projektpartner neue Ausbildungsprogramme und Curricula zu entwickeln. "Es gibt zwar schon Doktoratsprogramme für Neurowissenschaften“, sagt Saria. "Aber darin kommen Physik oder Informatik noch nicht vor.“

Interdisziplinarität ist ein wesentliches Merkmal von FET. Neben der Uni Innsbruck sind noch drei weitere heimische Forschungseinrichtungen am HBP beteiligt. Das Österreichische Forschungsinstitut für Artificial Intelligence (ÖFAI) wird im Bereich der Robotik mitarbeiten. Geplant sind Projekte im Bereich der Ko-operation von Robotern und Menschen, sowie Anwendungen für intelligente, robotisierte Wohnumgebungen für alte oder pflegebedürftige Personen. Das Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung der Technischen Universität Graz wird Methoden zur Verarbeitung der Daten beisteuern. Und das Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) wird seine Kompetenzen im Bereich der synaptischen Informationsübertragung einbringen. Insgesamt werden mehr als 80 Forschungseinrichtungen an dem Großprojekt mitarbeiten und hunderte Einzelprojekte durchführen. Das wirft die Frage auf, wie sich eine derart komplexe Unternehmung erfolgreich organisieren lässt. "Ein gutes Risikomanagement ist ganz wesentlich“, meint Margit Noll vom AIT, die häufig mit EU-Projekten zu tun hat. "Das Risiko kann man bei reinen Industrieprojekten noch ganz gut abschätzen, aber bei forschungs-orientierten Projekten sind Ergebnisse kaum planbar.“

Skeptische Fragen

Robert Trappl vom ÖFAI vertraut auf den Projektleiter Markram. "Henry Markram ist ein toller Wissenschaftler und brillanter Kopf“, meint Trappl. "Er hat natürlich einen Stab, der sich um die organisatorischen Details kümmert.“ Markram ist tatsächlich eine schillernde Figur, die in der Vergangenheit nicht nur mit ehrgeizigen Projekten, sondern auch mit ihrem ungewöhnlichen Talent für erfolgreiche Öffentlichkeitsarbeit verblüfft hat. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft wird er wegen letzterem gelegentlich mit Argwohn betrachtet, zuweilen sogar kritisiert. Doch auch in sachlicher Hinsicht muss sich das von der Europäischen Kommission für große Geldsummen würdig befunden Projekt skeptische Fragen gefallen lassen. So thematisiert der 381 Seiten starke Projektantrag zwar bedeutungsschwere Themen wie Sprache oder Bewusstsein. Emotion spielt demgegenüber eine eher untergeordnete Rolle. Unklar ist auch, ob sich so komplexe Verhaltensweisen wie die Sprache lediglich auf Basis von Hirnfunktionen erklären lassen. Alternative Theorien betonen die Rolle des sozialen Lebens. "Dass man in zehn Jahren ein vollständiges Computermodell des menschlichen Gehirns haben wird, mit dem man sich auch noch unterhalten kann, ist eher unwahrscheinlich“, glaubt Trappl. Er sieht das HBP als Programm, dessen Bedeutung weit über die geförderten zehn Jahre hinausweist. "Unsere Hypothese ist, dass wir alles menschliche Verhalten über das Gehirn erklären können. Das ist ein sehr gescheiter Ansatz.“

Neue Einsichten

Am Ende soll das Human Brain Project jedenfalls drei wissenschaftliche Bereiche befruchten. Einmal die Informatik, die sich verbesserte Methoden der Verarbeitung gewaltiger Datenmengen verspricht. Dann die Medizin, die weg von symptombasierter Diagnostik, hin zu einer individuellen Medikation will. Und schließlich erwartet sich die Hirnforschung als Mutterdisziplin neue Einsichten durch die Zusammenführung von Daten aus verschiedenen Forschungsdisziplinen in eine - freilich erst zu schaffende - gemeinsame IT-Plattform. Großprojekte wie das HBP sichern zahlreichen Wissenschaftlern für mehrere Jahren einen Arbeitsplatz. Ob Europa damit seine Wettbewerbsposition gegenüber Asien und den USA verteidigen kann, wird erst die Zukunft weisen. Zwangsläufig ein Erfolg muss die gewaltige finanzielle Investition sein, legt man die allzu allgemeine Formulierung von EU-Kommissarin Kroes zugrunde: "Europas Position als Wissens-Supermacht hängt davon ab, das Undenkbare zu denken.“

Mehr als eine Milliarde Euro wird die Europäische Union in den kommenden Jahren in die Hirnforschung investieren. Es handelt sich um zwei Projekte der Superlative - auch mit österreichischer Beteiligung.

Mit der aktuellen Flaggschiff-Initiative FET (Future & Emerging Technologies) finanziert die EU "radikal neue Technologien der nächsten Generation“. So wenig das erstmal bedeutet, so viel könnte es eines Tages bedeuten. Zielgruppe des neuen Förderprogramms waren internationale Großkonsortien aus Wissenschaft und Industrie, die grenzübergreifende Spitzenforschung versprachen. 26 Projekte wurden 2010 eingereicht. Vergangene Woche gab EU-Kommissarin Neelie Kroes die beiden Sieger bekannt. Sie dürfen sich über jeweils mehr als eine Milliarde Euro während der kommenden zehn Jahre freuen. Noch nie hat die EU ein so hoch dotiertes und derart lange laufendes Förderprogramm aufgesetzt.

Ehrgeizige Ziele

Obwohl das Finanzierungskonzept noch nicht ganz exakt ausgearbeitet und auch noch nicht formal vom Europäischen Parlament abgesegnet ist, steht fest: die EU wird etwa die Hälfte der Gesamtsumme bereitstellen. Die andere Hälfte müssen die Konsortien über Industriepartner oder sonstige Drittmittel aufbringen.

Für Insider wenig überraschend ist, dass sich eines der beiden Siegerprojekte dem derzeit wohl interessantesten Material überhaupt widmet - Graphen (siehe Kasten). Ebenfalls erfolgreich war das Human Brain Project (HBP). Es hat das ziemlich ehrgeizige Ziel, die Geheimnisse des menschlichen Gehirns zu entschlüsseln. An der Schnittstelle mehrerer Disziplinen wie Informatik, Physik, Biologie und Neurologie sollen bestehende und künftige Ergebnisse der einzelnen Wissenschaften zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Geleitet wird das Projekt von Henry Markram. Der Neurowissenschaftler der École polytechnique fédérale de Lau-sanne (EPFL) ist kein Unbekannter in der Hirnforschungsszene. Tatsächlich ist HBP eine Fortführung und Erweiterung seines viel diskutierten Blue Brain Projektes. Darin will Markram ein vollständiges Computermodell der neocortikalen Säule einer zwei Wochen alten Maus erstellen. Das HBP ist ungleich ambitionierter, hat es doch als eines seiner Ziele ein komplettes Computermodell des menschlichen Gehirns. Das beinhaltet eine Modellierung jeder einzelnen Nervenzelle sowie sämtlicher Verbindungen zwischen ihnen. Die Komplexität eines solchen Vorhabens ist enorm. So gibt es etwa 100 Milliarden Neuronen im Gehirn. Jede einzelne davon kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Neuronen eingehen. Mathematisch gesehen ist das ein Disaster, nüchtern formuliert: ein Problem extrem hoher Komplexität. Deshalb will das HBP neue Methoden entwickeln, um die ständig anwachsenden, enor-men Datenmengen aus der biologischen Hirnforschung bearbeiten zu können. "Dieses Projekt wird die gesamte Hirnforschung verändern“, sagt Alois Saria, Leiter der Abteilung für Experimentelle Psychiatrie an der Medizinischen Universität Innsbruck. Der Wissenschaftler ist am Teilbereich Management des HBP beteiligt. Seine Aufgabe ist es, aus den Ergebnissen der übrigen Projektpartner neue Ausbildungsprogramme und Curricula zu entwickeln. "Es gibt zwar schon Doktoratsprogramme für Neurowissenschaften“, sagt Saria. "Aber darin kommen Physik oder Informatik noch nicht vor.“

Interdisziplinarität ist ein wesentliches Merkmal von FET. Neben der Uni Innsbruck sind noch drei weitere heimische Forschungseinrichtungen am HBP beteiligt. Das Österreichische Forschungsinstitut für Artificial Intelligence (ÖFAI) wird im Bereich der Robotik mitarbeiten. Geplant sind Projekte im Bereich der Ko-operation von Robotern und Menschen, sowie Anwendungen für intelligente, robotisierte Wohnumgebungen für alte oder pflegebedürftige Personen. Das Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung der Technischen Universität Graz wird Methoden zur Verarbeitung der Daten beisteuern. Und das Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) wird seine Kompetenzen im Bereich der synaptischen Informationsübertragung einbringen. Insgesamt werden mehr als 80 Forschungseinrichtungen an dem Großprojekt mitarbeiten und hunderte Einzelprojekte durchführen. Das wirft die Frage auf, wie sich eine derart komplexe Unternehmung erfolgreich organisieren lässt. "Ein gutes Risikomanagement ist ganz wesentlich“, meint Margit Noll vom AIT, die häufig mit EU-Projekten zu tun hat. "Das Risiko kann man bei reinen Industrieprojekten noch ganz gut abschätzen, aber bei forschungs-orientierten Projekten sind Ergebnisse kaum planbar.“

Skeptische Fragen

Robert Trappl vom ÖFAI vertraut auf den Projektleiter Markram. "Henry Markram ist ein toller Wissenschaftler und brillanter Kopf“, meint Trappl. "Er hat natürlich einen Stab, der sich um die organisatorischen Details kümmert.“ Markram ist tatsächlich eine schillernde Figur, die in der Vergangenheit nicht nur mit ehrgeizigen Projekten, sondern auch mit ihrem ungewöhnlichen Talent für erfolgreiche Öffentlichkeitsarbeit verblüfft hat. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft wird er wegen letzterem gelegentlich mit Argwohn betrachtet, zuweilen sogar kritisiert. Doch auch in sachlicher Hinsicht muss sich das von der Europäischen Kommission für große Geldsummen würdig befunden Projekt skeptische Fragen gefallen lassen. So thematisiert der 381 Seiten starke Projektantrag zwar bedeutungsschwere Themen wie Sprache oder Bewusstsein. Emotion spielt demgegenüber eine eher untergeordnete Rolle. Unklar ist auch, ob sich so komplexe Verhaltensweisen wie die Sprache lediglich auf Basis von Hirnfunktionen erklären lassen. Alternative Theorien betonen die Rolle des sozialen Lebens. "Dass man in zehn Jahren ein vollständiges Computermodell des menschlichen Gehirns haben wird, mit dem man sich auch noch unterhalten kann, ist eher unwahrscheinlich“, glaubt Trappl. Er sieht das HBP als Programm, dessen Bedeutung weit über die geförderten zehn Jahre hinausweist. "Unsere Hypothese ist, dass wir alles menschliche Verhalten über das Gehirn erklären können. Das ist ein sehr gescheiter Ansatz.“

Neue Einsichten

Am Ende soll das Human Brain Project jedenfalls drei wissenschaftliche Bereiche befruchten. Einmal die Informatik, die sich verbesserte Methoden der Verarbeitung gewaltiger Datenmengen verspricht. Dann die Medizin, die weg von symptombasierter Diagnostik, hin zu einer individuellen Medikation will. Und schließlich erwartet sich die Hirnforschung als Mutterdisziplin neue Einsichten durch die Zusammenführung von Daten aus verschiedenen Forschungsdisziplinen in eine - freilich erst zu schaffende - gemeinsame IT-Plattform. Großprojekte wie das HBP sichern zahlreichen Wissenschaftlern für mehrere Jahren einen Arbeitsplatz. Ob Europa damit seine Wettbewerbsposition gegenüber Asien und den USA verteidigen kann, wird erst die Zukunft weisen. Zwangsläufig ein Erfolg muss die gewaltige finanzielle Investition sein, legt man die allzu allgemeine Formulierung von EU-Kommissarin Kroes zugrunde: "Europas Position als Wissens-Supermacht hängt davon ab, das Undenkbare zu denken.“