Forschungsprojekt Das 1-Milliarde-Euro-Hirn

Europäische Forscher wollen das menschliche Gehirn nachbauen. Das ehrgeizige Unternehmen konkurriert mit fünf anderen Ideen um den Status als Europas technologisches Vorzeigeprojekt.

Das menschliche Denkorgan kann Henry Markram in wunderbaren Metaphern beschreiben. »Eine ideale Demokratie« sei das Gehirn beispielsweise. Es bestehe zwar aus 100 Milliarden Individuen – den einzelnen Nervenzellen (Neuronen) –, die auf eingehende Signale ganz unterschiedlich reagierten. »Doch zugleich respektieren sich die Neuronen vollständig und gleichen permanent ihre Interpretationen miteinander ab«, schwärmt der Hirnforscher. So forme das Hirn am Ende aus höchst diversen Impulsen ein einheitliches Bild der Welt – »ganz anders als eine menschliche Gesellschaft, in der einer sagt, er habe recht und alle anderen unrecht«.

Ein Jammer nur, dass es nicht überall so harmonisch zugeht. In der Realität der europäischen Forschungspolitik zum Beispiel können eben nicht alle recht haben. Beim Wettbewerb um das künftige Forschungs-»Flaggschiff« der EU etwa wird es am Ende nur einen oder zwei Sieger geben. Und deshalb tourt Markram gerade durch Europa und kämpft dafür, dass er einer davon ist.

Der polyglotte Neurowissenschaftler – er wuchs in Südafrika auf, wurde israelischer Staatsbürger und arbeitet heute in der Schweiz – plant nichts Geringeres als die Verwirklichung einer Utopie: Ein künstliches Gehirn will er bauen, Zelle für Zelle, Molekül für Molekül, in Form einer detailgetreuen Simulation in einem gigantischen Supercomputer völlig neuen Typs.

Lange wurde Markram für solche Visionen belächelt – bestenfalls. Doch das ändert sich allmählich. Seit sein Human Brain Project in die Endrunde des EU-Wettbewerbs geraten ist, findet es immer mehr Unterstützer: Zu Markrams Kooperationspartnern zählen mittlerweile das Karolinska-Institut in Stockholm, das Institut Pasteur in Paris, das Sanger Institute in der Nähe von Cambridge, das Forschungszentrum Jülich, Universitäten in Madrid, Heidelberg, München, Innsbruck und Jerusalem... Die Liste seiner collaborating scientists liest sich fast wie ein Whos who jener Forscher, die an der Schnittstelle zwischen Neurowissenschaft, Informatik und Robotik arbeiten.

Zwar glaubt längst nicht jeder an die Machbarkeit eines Kunsthirns – doch die Chance, bei einem milliardenschweren, europäischen Vorzeigeprojekt dabei zu sein, wollen sich offenbar nur wenige entgehen lassen. Bekäme tatsächlich das Human Brain Project den Zuschlag, wäre dies eine gewaltige Aufwertung dieser Art von Forschung. Von einem »Apollo-Projekt des Geistes« schwärmt etwa der Münchner Robotiker Alois Knoll. Er hofft für die europäische Neurotechnik auf einen ähnlichen Begeisterungsschub, wie ihn in den sechziger Jahren die Mondmission der Nasa (Apollo-Programm) in den USA auslöste. »Wir Europäer stehen im Bereich der Hirnforschung, der kognitiven Robotik, der neuromorphen Rechnertechnik und der Simulationstechnik international schon sehr gut da«, sagt Knoll. »Diesen Vorsprung sollten wir ausbauen.«

Drei Pfund Hirnmasse leisten mehr als jeder Supercomputer

Mit einer Bündelung der Ressourcen in diesem Bereich würde sich Europa, so warben die beteiligten Wissenschaftler vergangene Woche auf einer Pressekonferenz in Berlin, einem zutiefst humanen Ziel verschreiben: das Gehirn, das zentrale Organ des Menschen, besser zu verstehen. Denn damit hielte man den Schlüssel zur Therapie vieler neurologischer Leiden in der Hand – von der Alzheimer- bis zur Parkinsonkrankheit.

Klar ist: Markram und seine Mitstreiter wissen, wie man Politiker und Öffentlichkeit für die eigenen Ideen gewinnt. Ehrlicherweise muss man allerdings zugeben: Ob ihr Traum je wahr wird und ob dies wirklich die Therapie von Hirnkrankheiten fördert, kann derzeit niemand sicher sagen.

Das weiß natürlich auch Henry Markram, der seit Jahren die Vision vom Kunsthirn verfolgt. Ihm geht es gar nicht so sehr um mögliche Anwendungen – geschweige denn um ein »künstliches Bewusstsein«, wie Journalisten manchmal schreiben –, sondern vor allem um ein besseres Verständnis des Gehirns. Denn trotz eines gigantischen Forschungsaufwandes (jedes Jahr werden rund 35.000 Neuro-Aufsätze veröffentlicht) ist das Geheimnis des Denkorgans nicht entschlüsselt. »Wollte man versuchen, einen Computer mit der Rechenkapazität des Gehirns zu bauen, würde der Tausende von Gigawatt brauchen und Milliarden Dollar kosten – in unserem Kopf schafft das eine drei Pfund schwere Masse, die auf 60 Watt läuft«, beschreibt Markram das Wunder in unserem Kopf.

 Um diesem auf die Spur zu kommen, startete er 2005 an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) das Blue Brain Project, das eine Vorstufe zum Human Brain Project war. Dabei fütterten er und seine Mitarbeiter sämtliche bekannten Daten über die Funktionsweise von Nervenzellen und Synapsen in einen sogenannten Blue-Gene-Supercomputer, der normalerweise für Genomanalysen genutzt wird (woraus sich der Name Blue Brain ableitete). Dass der Ansatz zumindest im Prinzip funktioniert, konnte das Team Ende 2007 demonstrieren: Damals pulsierte erstmals eine »kortikale Säule« im Rechner, die kleinste Grundeinheit eines Gehirns, bestehend aus 10.000 simulierten (Ratten-)Neuronen.

Seither dient dieser Baustein als neurologische Spielwiese. Die Forscher können im Rechner zum Beispiel jede einzelne Zelle ansteuern, den Signalaustausch mit anderen Neuronen beobachten oder ihre Reaktion auf Störungen simulieren. Gelänge es, nach diesem Prinzip ein komplettes Menschenhirn nachzubauen (wozu man nicht 10.000, sondern 100 Milliarden Neuronen simulieren müsste) –, es wäre ohne Frage ein fantastisches Werkzeug. Damit könne man nicht nur die Wirkung von Medikamenten im Hirn erforschen, sondern auch Tierexperimente obsolet machen, schwärmt Markram. »Am Rechner lassen sich in Minutenschnelle Resultate gewinnen, die im Labor Jahre erfordern.«

Ausgerechnet von den Nachbarn aus Zürich kommt die schärfste Kritik

Allerdings vermag er damit nicht jeden zu überzeugen. Zu den Gegnern des Human Brain Project zählen ausgerechnet Neuroinformatiker der ETH und der Universität Zürich. Die Forscher Rodney Douglas, Kevan Martin und Richard Hahnloser kritisieren Markrams Vorhaben als Verschwendung öffentlicher Gelder. »Es ist ungeheuerlich, für Projekte, die ins Blaue schießen, Hunderte von Millionen auszugeben«, schimpfte Hahnloser in der Neuen Zürcher Zeitung.

Selbst wenn es viele begründete Zweifel am Endziel des Projektes gibt, so wird es dennoch vorangetrieben. Alle Beteiligten verfolgen mit dem Human Brain Project nämlich ganz eigene Interessen:

Alois Knoll von der TU München etwa hofft, das Projekt werde vor allem »die Robotik voranbringen«. Er will Markrams Hirnsoftware gewissermaßen einen anpassungsfähigen »Körper« geben, in Gestalt von Robotern, die vom Brain-Computer gesteuert werden und ihm Eindrücke über ihre Umwelt zurückmelden. Es könne sich ein »potenziell riesiges Forschungsfeld« auftun, das von der Entwicklung neuer kognitiver Systeme und Rechnerarchitekturen bis hin zu benutzerfreundlichen Haushaltsgeräten reiche.

Die an dem Projekt beteiligten Neurowissenschaftler dagegen erwarten eher Fortschritte in der Grundlagenforschung. Karin Amunts vom Forschungszentrum Jülich etwa möchte ein 3-D-Modell des Gehirns entwickeln, das den bisher üblichen Karten und Atlanten weit überlegen wäre. Biophysiker wie Andreas Herz von der LMU München wiederum wollen mithilfe des Human Brain Project ihr Verständnis dynamischer Systeme vertiefen, während Physiker wie Thomas Lippert vom »Computer der nächsten Generation« träumen. Der Direktor des Supercomputerzentrums in Jülich will verstehen, wie das Hirn gewaltige Datenmengen codiert und bei geringstem Energieverbrauch so erstaunliche Leistungen erzielt. Lipperts Ziel: einst einen Computer bauen, der Informationen so verarbeitet wie der Mensch – und dieses Elektronengehirn sollte natürlich in Jülich stehen.

Denn das Forschungszentrum Jülich, das gleich mit mehreren Arbeitsgruppen am Human Brain Project beteiligt ist, verfolgt damit noch eine ganz eigene, forschungspolitische Agenda: Seit die ehemalige Kernforschungsanlage 1990 in »Forschungszentrum Jülich« umbenannt wurde, haftet ihr das Image eines »Gemischtwarenladens« an. Über 4.000 Mitarbeiter erforschen hier die unterschiedlichsten Themen – von Datenspeicherung über Energie- und Klimaforschung bis hin zur Hirn- oder Geowissenschaft. Schon lange sucht man in Jülich ein überzeugendes Großprojekt, das dem Zentrum ein klares Profil verschaffen könnte. Und was würde sich dafür besser eignen als die Entschlüsselung des Gehirns? Nicht nur fände sich dabei für viele der vorhandenen Ressourcen (Großrechner, Hirnlabors) eine sinnvolle Verwendung; man könnte sich auch im Bereich der – positiv besetzten – Gesundheitsforschung profilieren.

So sind es am Ende viele Einzelinteressen, die dem Human Brain Project seinen Schwung verleihen. Und selbst kritische Beobachter der Szene wie der Bewusstseinsphilosoph Thomas Metzinger sagen: »Henry Markram ist zumindest besessen und gewitzt genug, um das Projekt durchzuboxen.« Zwar glaubt auch Metzinger nicht, dass schon innerhalb der nächsten zehn Jahre eine Hirnsimulation gelingen könnte, wie Markram in euphorischen Momenten behauptet. Aber die Ballung an europaweiter Expertise nötigt Metzinger doch Respekt ab. »Da sind viele sehr kluge Leute beteiligt. Wer weiß, was daraus am Ende einmal entsteht...«

»Markram ist zumindest gewitzt genug, das Projekt durchzuboxen«

Klar ist hingegen, was bis 2012 passiert, bis zur endgültigen Abgabe der Flaggschiff-Anträge: Bis dahin wird viel geflogen, geplant, konferiert und intrigiert. Denn wofür sich die EU-Kommission in Brüssel am Ende entscheidet, hängt maßgeblich von der Wahl ihrer Gutachter ab und diese wiederum von der Lobbyarbeit der beteiligten Institutionen im Vorfeld. Aus EU-Sicht dürfte dabei, neben der Prosa der Anträge, vor allem auch die Frage entscheidend sein, wie viele potenzielle Geldgeber hinter einer Idee stehen. Denn auch wenn die in Aussicht gestellte Fördersumme von einer Milliarde Euro zunächst nach viel klingt, ist sie doch kaum mehr als ein Anschub, den die beteiligten Institutionen noch kräftig verstärken müssen.

Unter diesem Blickwinkel darf sich das breit aufgestellte Human Brain Project durchaus Chancen ausrechnen. Henry Markram hat jedenfalls bewiesen, dass er die Kunst des strategischen Netzwerkens bestens beherrscht. Vermutlich hat er auch das vom Gehirn, dieser »idealen Demokratie«, gelernt: Erfolg hat, wer die meisten Verbindungen knüpft.

Diesen Artikel finden Sie als Audiodatei im Premiumbereich unter www.zeit.de/audio