SANTA CRUZ / LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler der University of California, Santa Cruz, haben einen bedeutenden Fortschritt in der Forschung an laborkultivierten Gehirnen erzielt. Diese sogenannten Gehirn-Organoide können nun Informationen in Echtzeit verarbeiten, was neue Möglichkeiten für die Erforschung neurologischer Erkrankungen und die Entwicklung von Medikamenten eröffnet. Diese Entdeckung könnte die Art und Weise, wie wir das Gehirn verstehen und behandeln, revolutionieren.
Die Entdeckung von Henry Van Peters Wilson im Jahr 1907, dass Schwämme sich nach dem Zerlegen ihrer Zellen wieder zu lebenden Organismen formen können, legte den Grundstein für die moderne Zellbiologie. Diese Erkenntnis führte zur Isolierung pluripotenter Stammzellen, die sich in jede Zellart des Körpers verwandeln können. Diese Zellen wurden erstmals 1981 aus Maus-Embryonen und 1998 aus menschlichen Embryonen isoliert.
Im Jahr 2013 gelang es einem Forscherteam unter der Leitung von Madeline Lancaster, das erste Gehirn-Organoid zu schaffen. Diese winzigen, dreidimensionalen Zellkulturen ahmen das menschliche Gehirn nach und enthalten echte Neuronen. Sie ermöglichen es Forschern, die Gehirnentwicklung zu studieren, neurologische Krankheiten zu modellieren und Medikamente vor klinischen Studien zu testen. Diese Praxis ist jedoch nicht unumstritten.
Aktuell haben Wissenschaftler der University of California, Santa Cruz, einen weiteren Meilenstein erreicht, indem sie Gehirn-Organoide dazu gebracht haben, Informationen in Echtzeit zu verarbeiten. In einer bemerkenswerten Studie, die in der Fachzeitschrift Cell Reports veröffentlicht wurde, konnten die Forscher die Organoide dazu bringen, das sogenannte ‘Cart-Pole’-Problem zu lösen. Dieses Problem ist ein Maßstab in der Robotik und künstlichen Intelligenz, um die Effektivität von Systemen bei der Informationsverarbeitung zu bewerten.
Das ‘Cart-Pole’-Problem ähnelt dem Balancieren eines Besenstiels auf der Handfläche, wobei die Schwerkraft ständige Anpassungen erfordert. Menschen lösen dieses Problem instinktiv, während Gehirn-Organoide keine solchen Vorteile haben. Durch die Verwendung von elektrischen Signalen, die von einem Verstärkungslernalgorithmus geleitet werden, konnten die Forscher die Erfolgsrate der Organoide von 4,5 Prozent auf beeindruckende 46 Prozent steigern.
Diese Ergebnisse zeigen, dass Gehirn-Organoide zu zielgerichtetem Lernen fähig sind, ähnlich dem Versuch-und-Irrtum-Prozess, den Kleinkinder beim Laufenlernen durchlaufen. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der Gehirnforschung, der zeigt, dass die Fähigkeit zur adaptiven Berechnung intrinsisch im kortikalen Gewebe verankert ist, unabhängig von den üblichen Annahmen über notwendige Strukturen.
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