Forscher haben das komplette Nervensystem einer Fruchtfliege digitalisiert und als freien Schaltplan mit 166.700 Nervenzellen und rund 125 Millionen Verbindungen veröffentlicht.
Zehn Jahre dauerte die akribische Arbeit, bis Google und das US-Forschungsinstitut HHMI Janelia Anfang September den vollständigen Schaltplan des Nervensystems einer Fruchtfliege der Öffentlichkeit frei zur Verfügung stellten. Die Daten umfassen genau 166.700 Nervenzellen und rund 125 Millionen Verbindungen. Im Internet millionenfach geklickte Videos zeigen, wie das digitale Fliegengehirn Spiele wie Doom oder Beat Saber steuert.
Wie das Gehirn der Fruchtfliege digitalisiert wurde
Um diesen digitalen Bauplan zu erstellen, gingen die beteiligten Forscher in einem extrem aufwendigen Verfahren vor. Nach Angaben von Michael Schwertel, Professor für Medienmanagement und Innovation, wurde das Gehirn einer Fruchtfliege in hauchdünne Scheiben geschnitten, ähnlich wie eine Salami. Eine Künstliche Intelligenz wertete anschließend aus, wie die einzelnen Nervenzellen verlaufen, während Menschen diese Ergebnisse von Hand nachkorrigierten.
Sie haben das Gehirn einer Fruchtfliege in hauchdünne Scheiben geschnitten, ähnlich wie eine Salami. Eine KI hat dann ausgewertet, wie die Nervenzellen verlaufen; Menschen haben das von Hand nachkorrigiert. Heraus kommt ein Schaltplan des Gehirns.
Michael Schwertel, Professor für Medienmanagement und Innovation
Diesen fertigen Datensatz kann nun jeder frei nutzen und damit experimentieren. Wer vorn einen Reiz hineingibt, sieht, was hinten herauskommt. Dadurch erhalten Wissenschaftler Einblicke in die Funktionsweise biologischer Gehirne, etwa wie Belohnungsprozesse ablaufen, die bis heute nicht vollständig verstanden sind.
Was im Computer steckt: Bauplan statt Bewusstsein
Trotz zahlreicher spektakulärer Videos im Netz, in denen die digitalisierte Fliege Computerspiele bedient, warnt Professor Schwertel vor Missverständnissen: Es lebt keine echte Fliege im Computer. Der digitale Bauplan besitzt weder ein Bewusstsein noch chemische Abläufe wie ein biologisches Gehirn.
Stellen Sie sich Frankenstein vor, mit Armen, Beinen und Augen, aber ohne Gehirn. Wenn ich ihm den digitalen Schaltplan der Fliege einsetze, passiert erst mal gar nichts. Der Plan hat kein Bewusstsein und keine chemischen Abläufe wie ein echtes Gehirn.
Michael Schwertel, Professor für Medienmanagement und Innovation
Wenn gezielt Strom an einer bestimmten Stelle eingeleitet wird, zuckt lediglich ein Arm. Auf diese Weise lässt sich präzise erforschen, welche Verbindung für welche spezifische Bewegung zuständig ist. Mit Bewusstsein hat dies laut den Experten jedoch nichts zu tun; im Computer arbeitet lediglich ein technischer Bauplan.
Vergleich zum Menschen und Experimente mit Robotern
Ob sich das menschliche Gehirn jemals auf ähnliche Weise kartieren lässt, bleibt eine Frage der fernen Zukunft. Ein winziges Stück Mäusegehirn in der Größe eines Sandkorns besitzt bereits viermal so viele Verbindungen wie das gesamte Fliegengehirn. Das menschliche Gehirn verfügt über rund 86 Milliarden Nervenzellen und damit etwa eine halbe Million Mal so viele wie eine Fruchtfliege. Dennoch könnte Künstliche Intelligenz diesen Entschlüsselungsprozess ähnlich stark beschleunigen wie einst bei der menschlichen DNA.
Praktische Experimente zeigen bereits, welchen Nutzen biologische Daten für die Robotik haben können. In einem eigenen Experiment von Michael Schwertel kämpft ein Roboter, der von einem Teil des Fliegengehirns gesteuert wird, gegen einen Roboter mit klassischer KI. Das Ergebnis liegt bei einer ausgeglichenen Quote von etwa 50 zu 50. Solche Versuche sollen Robotern helfen, essenzielle Fähigkeiten wie ein stabiles Gleichgewicht zu erlernen, um sich sicher in unvorhersehbaren Umgebungen wie Wohnzimmern oder Küchen zu bewegen.
