Auf welche Weise liefern Computersimulationen wichtige Erkenntnisse für die Hirnforschung? Welche Rolle spielen lebende Nervenzellen im Reagenzglas dabei? Und wie wirkt sich das auf den Tierschutz im Sinne des 3R-Prinzips (Reduce, Replace, Refine) aus? Diese Fragen beantwortet der Film „Wie Computersimulationen Tierversuche reduzieren“ an einem erfolgreichen Beispiel.
Dr. Hermann Cuntz vom Ernst-Strüngmann-Institut in Frankfurt, Prof. Thomas Deller vom Institut für Anatomie der Goethe-Universität Frankfurt und Prof. Peter Jedlicka vom 3R-Zentrum der Universität Gießen haben mit ihren Forschungsteams einen bestimmten Typ von Nervenzellen (Körnerzellen) untersucht. Die Hirnforscher wollten herausfinden, wie sich diese Zellen von schädigenden Reizen erholen. Mit Hilfe von lebenden Nervenzellen im Reagenzglas sammelten die Hirnforscher aus Frankfurt und Gießen Daten und ließen diese in eine Simulation am Computer einfließen. Dieser Methodenmix verhalf zu einem großen Forschungserfolg: Sie entdeckten dadurch das Prinzip der Dendritischen Konstanz.
Dendritische Konstanz auf künstliche Nervenzellen übertragbar
Dendriten sind Fortsätze an den Nervenzellen. Sie leiten die Reize zur Nervenzelle. Und zwar immer gleichbleibend, unabhängig von ihrer Größe und Form. Die Dendritische Konstanz verhindert teilweise Schäden, die aufgrund von Hirnerkrankungen wie Alzheimer oder Epilepsie verursacht werden. Sie lässt sich zudem auf künstliche neuronale Netze übertragen, also Verbindungen aus künstlichen Nervenzellen, die dem menschlichen Gehirn nachempfunden sind. Hier gelingt es der Dendritschen Konstanz, die Lernleistung zu verbessern.
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Der Film zeigt auch die Grenzen der Computersimulation auf. Obwohl das Ergebnis den tatsächlichen Abläufen im Gehirn schon sehr nahe kommt, zeigt es nicht, wie sich die Nervenzellen erholen. Solche Erkenntnisse sind weiterhin nur im Tierversuch möglich. Durch die Kombination der beiden Forschungsmethoden gelang es jedoch, die Zahl der erforderlichen Tierversuche erheblich zu reduzieren.
