Hirne arbeiten sich schwer

21. Januar 2014 von Laborjournal

Wenn das Hirn ordentlich zu arbeiten hat, schießt einem das Blut hinein — und zwar bevorzugt direkt in die Areale, die für die aktuelle Aufgabe besonders zu schuften haben.

Dies ist — salopp gesagt — das Konzept hinter den nicht-invasiven Techniken des Neuroimaging. Und dieses hat sich seitdem mannigfach bewährt: Jede Menge Hirnforscher machen heutzutage mit Positronenemissionstomographie (PET) und funktionellem Magnetresonanz-Imaging (fMRI) genau diejenigen Hirnstrukturen sichtbar, die auf bestimmte Herausforderungen besonders aktiv werden. Denn dort brauchen die ackernden Neuronen dann besonders viel und schnellen Nachschub an Sauerstoff — und genau das bilden PET und fMRI ab.

Gegenüber dem Ruhezustand steigt der zerebrale Blutfluss während kognitiver Aktivität um 20 bis 30 Prozent, hielten Forscher aus Leipzig und Münster vor knapp zehn Jahren fest (Neuroimage 27: 919–26). Was aber weiterhin unklar blieb: Wird das Gehirn durch den Bluteinschuss auch schwerer?

Vor zwei Jahren gruben Stefano Sandrone und seine italienischen Kollegen dann in Turin alte Unterlagen aus — und mussten feststellen: Ihr Landsmann Angelo Mosso hatte bereits vor mehr als 120 Jahren versucht, diese Frage zu klären. Dessen methodischer Ansatz jedoch wirkt im Rückblick so simpel wie skurril. Er schnallte seine Versuchspersonen auf diese Wippenwaage (Originalzeichnung Mosso):

…, pendelte sie im Ruhezustand gleichgewichtig aus — und beobachtete, wohin sich die Waage neigte, wenn die Probanden bestimmte Aufgaben lösten. Diesen Beitrag weiterlesen »

Video-Grafikkarten für die Hirnforschung

23. Februar 2012 von Laborjournal

Was moderne Computerspiele mit den Hirnen der Spieler anstellen, wird schon lange heftig diskutiert — vor allem im Zusammenhang mit gewissen Aussagen der britischen Hirnforscherin Susan Greenfield (siehe etwa hier, hier und hier).

Dennoch könnten demnächst jede Menge Hirnforscher froh sein, dass es einen derart großen und hart umkämpften Markt für Computerspiele gibt. Eine Folge davon ist nämlich, dass schon seit einiger Zeit die mit Abstand besten und leistungsstärksten Grafikkarten im Rahmen dieses Wettrennens um die tollsten Spiel-Visualisierungen entwickelt werden. Bekanntermaßen ganz vorne mit dabei: die 3D-Simulation von Kriegshandlungen.

Schwedische Forscher haben nun ein paar dieser Super-Grafikkarten genommen und, nach einiger Tüftelei, in der Analyse von Daten aus der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) eingesetzt. Und siehe da, die Grafikkarten konnten die entsprechend aufgezeichneten Hirne hundertmal schneller analysieren und darstellen als dies mit einem regulären Prozessor der gleichen Geschwindigkeit funktioniert. Das kausale Prinzip samt der technischen Details, die diese enorme Beschleunigung bewirken, beschreiben sie in ihrem Artikel „Fast random permutation tests enable objective evaluation of methods for single-subject FMRI analysis“ (Int. J. Biomed. Imaging, vol. 2011, Article ID 627947, doi:10.1155/2011/627947).

Könnte also durchaus sein, dass fMRI-Spezialisten demnächst immer häufiger die Anschaffung teurer Grafikkarten für ihre neusten Projekte beantragen. Natürlich nicht, um Call of Duty: Modern Warfare 3, Battlefield 3 oder The Elder Scrolls 5 zu spielen. Ist doch klar, oder?

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