Quelltext der Seite Neurowissenschaften und Supercomputing

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= Neurowissenschaften und Supercomputing =
== Abstract ==
[[Datei:User-FastFission-brain.gif|thumb|250px|Aufnahmen eines menschlichen Gehirns]]
Die moderne Hirnforschung steht an der Schnittstelle zwischen Neurowissenschaften, Informationstechnologie und Künstlicher Intelligenz. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, die Verknüpfung von biologischen und technischen Systemen am Beispiel des [[Forschungszentrum Jülich|Forschungszentrums Jülich]] darzustellen. Mithilfe von Supercomputern und digitalen Plattformen wie ''EBRAINS'' gelingt es, die Struktur und Funktionsweise des menschlichen Gehirns mit bisher unerreichter Präzision zu erfassen. Diese Entwicklungen eröffnen neue Perspektiven für Medizin, Informatik und das Verständnis menschlicher Kognition.

== 1. Einleitung ==
Das menschliche Gehirn gilt als eines der komplexesten Systeme der Natur. Etwa ''86 Milliarden Nervenzellen'' und unzählige ''Synapsen'' bilden ein hochvernetztes System, das Denken, Fühlen und Handeln ermöglicht. Das Ziel der Neurowissenschaften ist es, die Struktur, Funktion und Dynamik dieses Organs zu verstehen.|Forschungszentrum Jülich werden hierzu interdisziplinäre Ansätze aus Medizin, Physik, Informatik und Chemie kombiniert. Neben der Grundlagenforschung sollen die Erkenntnisse zu neuen Therapieansätzen bei neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Epilepsie führen.

== 2. Methodik ==
Die Forschungsmethoden im Bereich der Hirnforschung basieren auf einer Kombination aus bildgebenden Verfahren, molekularbiologischen Analysen und Hochleistungsrechnen.  
Am ''Institut für Neurowissenschaften und Medizin'' werden mithilfe von ''Magnetresonanztomographie (MRT)'' und ''nuklearchemischen Methoden'' anatomische und funktionelle Strukturen des Gehirns sichtbar gemacht. ''Supercomputer'' ermöglichen es, die gewonnenen Daten in digitalen Modellen zu verarbeiten. ''Künstliche Intelligenz (KI)'' dient dabei zur Erkennung von Mustern und Zusammenhängen in den Datenmengen.

Ein zentrales methodisches Ergebnis dieser Arbeiten ist der ''[[Julich Brain Atlas]]''. Er basiert auf ''24.000 digitalisierten Hirnschnitten'' und bildet eine hochauflösende dreidimensionale Karte des Gehirns. Diese Karte verknüpft mikroskopische Strukturen mit funktionellen Daten und bietet eine Grundlage für medizinische Diagnostik und Forschung.

== 3. Ergebnisse ==
Ein bedeutendes internationales Forschungsprojekt war das ''[[Human Brain Project]]'', das bis 2023 lief und maßgeblich vom Forschungszentrum Jülich geprägt wurde. Es führte zur Entwicklung der digitalen Plattform ''[[EBRAINS]]'', die als offene Forschungsumgebung dient. Sie ermöglicht die Speicherung, Analyse und Simulation großer Datensätze über das menschliche Gehirn.  
Mittlerweile wird ''EBRAINS'' von über ''400 Forschungseinrichtungen weltweit'' genutzt. Die Plattform bietet Werkzeuge zur computergestützten Modellierung neuronaler Prozesse, zur Simulation kognitiver Funktionen sowie zur Entwicklung neuer Ansätze in der Neuroinformatik.

== 4. Interpretation der Ergebnisse ==
Die Kombination von Neurowissenschaften und Supercomputing führt zu einem neuen Verständnis der Informationsverarbeitung im Gehirn. Die Erkenntnis, dass das menschliche Gehirn mit minimalem Energieaufwand enorme Rechenleistungen erbringt, dient als Inspiration für die Entwicklung ''energieeffizienter Computerchips'' und ''künstlicher neuronaler Netze''.  
Diese Technologie orientiert sich an biologischen Prinzipien – ein Ansatz, der als ''neuromorphes Computing'' bezeichnet wird. Hierbei wird versucht, die Architektur und Arbeitsweise des Gehirns in technologische Systeme zu übertragen, um maschinelles Lernen und autonome Informationsverarbeitung zu verbessern.  

Gleichzeitig fördert die wachsende Datenmenge in der Hirnforschung den Bedarf an neuen Algorithmen, Rechenkapazitäten und ethischen Richtlinien im Umgang mit Gehirndaten. Das Zusammenspiel von KI, Medizin und Supercomputing markiert damit einen Wendepunkt in der wissenschaftlichen Erforschung des menschlichen Geistes.

== 5. Schlussfolgerung ==
Die Forschung am Forschungszentrum Jülich zeigt exemplarisch, wie moderne Technologie die Neurowissenschaft revolutioniert. Die Kombination von Supercomputern, Künstlicher Intelligenz und biologischer Forschung erlaubt es, die komplexe Funktionsweise des Gehirns schrittweise zu entschlüsseln.  
Diese Erkenntnisse tragen nicht nur zur Medizin bei, sondern auch zur Weiterentwicklung von Computertechnologien, die sich an der Natur orientieren. Damit bildet die Verbindung von Neurowissenschaften und Supercomputing einen zentralen Pfeiler zukünftiger Wissenschaft und Technik.

== 6. Autorenschaft ==
* Siehe [https://scientia.wiki/index.php?title=Neurowissenschaften_und_Supercomputing&action=history Versionsgeschichte]

== ''wikiscientiae.org''-Brainstorming ==
* ''Folgt noch …''

== Wissenschafliche Primärquelle ==
* [https://www.fz-juelich.de/de/forschung/unsere-forschung/information/neurowissenschaften Neurowissenschaften: Geheimnisse des Gehirns] | Forschungszentrum Jülich, Stand: 22. Oktober 2024.

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