Science-Story ➜ Neuronales Netzwerk

Wir untersuchen den Einfluss elektrischer Felder auf das menschliche Gehirn und berücksichtigen dabei verschiedene Größenskalen.

In der Abbildung oben links sieht man die Anwendung der Tiefen Hirnstimulation, bei der eine Elektrode in die tieferen Teile des Gehirns eingeführt wird.

Die Simulation oben rechts zeigt die elektrische Feldverteilung rund um die Elektrode. „Zoomt“ man in das Gehirn hinein, kann man immer kleinere Strukturen betrachten und auch mittels Computersimulationen nachmodellieren.

In der Mitte links erkennt man, wie ein Signal von einer Nervenzelle (Neuron) zur anderen weitergeleitet wird.

Die Abbildung Mitte rechts zeigt entsprechend das Computermodell eines Neurons.

Auf noch kleinerer Skala (Abbildung links unten) erkennt man, dass die Neuronen von der sogenannten Zellmembran begrenzt werden. Diese besitzt Ionenkanäle, die sich durch verschiedene Reize öffnen können und somit an der Erzeugung eines elektrischen Signals, des sogenannten Aktionspotentials beteiligt sind.

Mithilfe von Simulationen können wir solche neuronalen Aktionspotentiale modellieren (rechts unten) und so die Signalweiterleitung im Gehirn besser verstehen.

Bilder und Text: Dr.-Ing. Revathi Appali
Text: M.Sc. Hendrikje Raben