Kleine Gehirne im Labor – was sie können, was sie dürfen

Kleine Gehirne im Labor –

was sie können, was sie dürfen

In einem fensterlosen Labor irgendwo in Kalifornien schwimmt ein winziges Gebilde in einer Nährlösung. Es ist kaum größer als ein Stecknadelkopf, sieht aus wie ein blassrosa Klümpchen – und enthält doch Millionen von Nervenzellen, die miteinander kommunizieren. Vor zehn Jahren hätte man das für unmöglich gehalten. Heute wachsen solche Mini-Gehirne in Hunderten von Labors weltweit, und sie werden immer komplexer. Ein Blick in die faszinierende Welt der Mini-Gehirne, die Wissenschaft und Ethik gleichermaßen herausfordern.

Überblick

Aus menschlichen Stammzellen gezüchtete Mini-Gehirne revolutionieren derzeit die medizinische Forschung. Diese wenige Millimeter großen Zellgebilde ermöglichen es Wissenschaftlern, Gehirnkrankheiten wie Alzheimer oder seltene Erbkrankheiten zu erforschen und neue Medikamente zu testen – ohne Tierversuche und mit menschlichem Gewebe. Gleichzeitig öffnen sie die Tür zu völlig neuen Technologien: Forscher experimentieren bereits damit, Mini-Gehirne als biologische Computer einzusetzen, die tausendmal energieeffizienter arbeiten könnten als herkömmliche Rechner. Parallel dazu.

Worum es geht

Wissenschaftler züchten aus menschlichen Zellen winzige Gehirn-Modelle, die bei der Erforschung von Krankheiten helfen und die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen könnten. Gleichzeitig arbeiten Firmen wie Neuralink daran, das menschliche Gehirn direkt mit Computern zu verbinden – erste Patienten steuern bereits Geräte allein mit der Kraft ihrer Gedanken. Diese Entwicklungen versprechen medizinische Durchbrüche, werfen aber auch grundlegende Fragen darüber auf, was uns als Menschen ausmacht.

Stell dir vor, man könnte aus ein paar menschlichen Zellen winzige Gebilde wachsen lassen, die aussehen wie Mini-Gehirne. Nur ein paar Millimeter groß, aber erstaunlich komplex. Was nach Science-Fiction klingt, passiert heute täglich in Forschungslabors auf der ganzen Welt. Diese winzigen Zellhaufen sind keine echten Gehirne – sie denken nicht, sie fühlen nicht, sie träumen nicht. Und doch werden sie von Jahr zu Jahr realistischer. „Es ist verblüffend, wie schnell wir hier Fortschritte machen“, sagt der Soziologe John Evans von der Universität San Diego. Und er hat recht: Die Entwicklung geht rasend voran.

Warum Forscher Mini-Gehirne züchten

Für die Medizin sind diese Labor-Gehirne ein echter Glücksfall. Sie helfen zu verstehen, wie unser Gehirn wächst, wie Krankheiten entstehen – und wie man sie vielleicht eines Tages behandeln kann. Ein gutes Beispiel ist das Zika-Virus, das vor einigen Jahren weltweit für Schlagzeilen sorgte. Forscherinnen konnten mithilfe der Mini-Gehirne zeigen, wie genau der Erreger die Entwicklung des Gehirns stört und warum Babys betroffener Mütter manchmal mit zu kleinen Köpfen zur Welt kamen.

Doch die kleinen Zellgebilde dienen nicht nur zum Beobachten – sie helfen auch bei der Suche nach neuen Therapien. Ein besonders hoffnungsvoller Fall ist eine seltene Erbkrankheit, bei der Kinder unter schweren Herzrhythmusstörungen und neurologischen Problemen leiden. Ein Forscherteam hat mit Mini-Gehirnen neue Wirkstoffe gefunden, die die fehlerhaften Eiweißstoffe bei diesen Patienten reduzieren. Erste Tests an Ratten verliefen vielversprechend – ein Versuch am Menschen wird bereits vorbereitet.

Inzwischen gehen die Wissenschaftler noch einen Schritt weiter: Sie verbinden verschiedene Mini-Gehirne miteinander, sodass diese Signale weiterleiten können – fast wie echte Nervenbahnen. Im vergangenen Jahr gelang einem Team sogar ein Durchbruch: Sie züchteten erstmals ein Mini-Gehirn mit einer funktionierenden Schutzbarriere, wie sie auch unser echtes Gehirn hat. Diese Barriere verhindert normalerweise, dass Schadstoffe ins Gehirn gelangen – ist aber auch der Grund, warum viele Medikamente nicht wirken. Mit dem neuen Modell könnte sich das ändern.

Die unbequemen Fragen

Mit jedem Fortschritt wächst aber auch das Unbehagen. Kann so ein Mini-Gehirn Schmerzen empfinden? Könnte es eines Tages ein Bewusstsein entwickeln? Drehen wir an einem Schalter, der besser unangetastet bliebe?

Besonders brisant wird es, wenn Forscher mehrere dieser Zellhaufen miteinander verbinden. In einem Versuch reagierte das Mini-Gehirn am Ende einer solchen Kette auf einen Reiz am anderen Ende – ein sehr vereinfachter „Sinnesweg“. Heißt das, es fühlte etwas? Nein, sagen Experten – denn echtes Schmerzempfinden braucht zwei Wege: einen für den Reiz und einen für das unangenehme Gefühl. Die Labor-Gehirne haben nur den ersten. Aber das Thema bleibt heikel, denn sollten diese Gebilde eines Tages auch nur ansatzweise empfindungsfähig sein, müssten wir ihnen möglicherweise einen besonderen Schutz zugestehen.

Weil die Fragen immer drängender werden, trafen sich kürzlich Wissenschaftler, Ethiker und Patientengruppen im kalifornischen Asilomar – dem historischen Ort, an dem vor 50 Jahren die ersten Regeln für die Gentechnik formuliert wurden. Dieses Mal sollte kein Regelwerk entstehen, sondern ein Austausch: Wie weit soll die Forschung gehen? Brauchen wir internationale Leitlinien? Wie holt man die Öffentlichkeit ins Boot? Eine klare Antwort gab es am Ende nicht. Viele finden, dass noch Zeit bleibt, bevor Grenzen überschritten werden. Andere warnen: Wenn nur Forscher entscheiden, fühlen sich Bürger schnell übergangen. Führende Wissenschaftler fordern deshalb eine internationale Aufsichtsbehörde – denn derzeit gibt es weltweit keine rechtlichen Grenzen für solche Forschung.

Für Familien, die auf neue Therapien angewiesen sind, sind die Mini-Gehirne trotz aller Bedenken ein Hoffnungsschimmer. „Wir wollen, dass die Wissenschaft vorankommt“, sagt Alison Singer von einer amerikanischen Stiftung für Autismus-Forschung. „Aber wir brauchen klare Regeln.“

Wenn Gehirnzellen rechnen lernen

Während die medizinische Forschung voranschreitet, entwickelt sich parallel ein völlig neues Feld: Wissenschaftler wollen Mini-Gehirne als biologische Computer nutzen. Die Idee klingt zunächst verrückt, hat aber einen ernsten Hintergrund. Herkömmliche Computer stoßen an ihre Grenzen – vor allem durch ihren enormen Stromverbrauch. Rechenzentren für Künstliche Intelligenz verschlingen inzwischen mehr Strom als ganz Frankreich in einem Jahr. Das menschliche Gehirn hingegen leistet Vergleichbares mit etwa 20 Watt – der Leistung einer schwachen Glühbirne.

„Biologisches Rechnen könnte schneller, effizienter und leistungsfähiger sein als herkömmliche Computer“, erklärt ein führender Forscher der Johns Hopkins University. „Und das bei einem Bruchteil des Energieverbrauchs.“ Ein erstes Experiment machte Schlagzeilen: Forscher verbanden Mini-Gehirn-Gewebe mit einem Computerchip und trainierten den winzigen Bio-Computer, verschiedene menschliche Stimmen zu erkennen – mit überraschender Genauigkeit. In einem anderen Versuch lernten gezüchtete Nervenzellen sogar, ein einfaches Videospiel zu spielen – ganz ohne klassische Programmierung.

Der direkte Draht zum Denken

Parallel dazu macht auch eine andere Technologie Schlagzeilen: Gehirn-Computer-Schnittstellen. Hier geht es nicht darum, Gehirnzellen im Labor zu züchten, sondern winzige Elektroden direkt in menschliche Gehirne einzupflanzen. Im Januar 2024 setzte das Unternehmen Neuralink erstmals einen solchen Chip bei einem Menschen ein. Der Patient, von den Schultern abwärts gelähmt, kann seitdem allein mit seinen Gedanken einen Computer steuern, Schach spielen und im Internet surfen.

Inzwischen haben bereits mehrere Menschen solche Implantate erhalten. Im Sommer 2025 erteilte die amerikanische Gesundheitsbehörde die vollständige Zulassung für das Gerät – ein Meilenstein. Der weltweite Markt für solche Technologien soll sich in den nächsten zehn Jahren mehr als verfünffachen. Was heute noch wie Zukunftsmusik klingt, könnte bald Alltag werden.

Wenn alles zusammenwächst

Die spannendste – und vielleicht auch beunruhigendste – Entwicklung liegt dort, wo diese Technologien zusammentreffen. Statt stromfressender Rechenzentren könnten Netzwerke aus Mini-Gehirnen eines Tages komplexe Aufgaben für Künstliche Intelligenz übernehmen. Die Chips im Kopf werden immer besser darin, Gedanken nicht nur zu lesen, sondern auch Informationen ans Gehirn zurückzusenden – eine Tür zu echten Mensch-Maschine-Verbindungen. Und bereits jetzt verpflanzen Forscher menschliche Mini-Gehirne in Rattenhirne, wo sie sich erfolgreich einfügen und funktionierende Verbindungen bilden. In ferner Zukunft könnten ähnliche Verfahren dazu dienen, geschädigtes Hirngewebe bei Menschen zu ersetzen.

All das wirft Fragen auf, die weit über die klassische Medizin-Ethik hinausgehen. Einige Wissenschaftler fordern bereits neue Menschenrechte für das Zeitalter der Gehirntechnologie: das Recht auf gedankliche Privatsphäre, das Recht auf geistige Freiheit, das Recht darauf, man selbst zu bleiben. Wenn ein Chip Gedanken lesen und beeinflussen kann, wenn Computersysteme Entscheidungen unterstützen oder gar übernehmen – wer ist dann noch „ich“? Und sollten geistige Erweiterungen eines Tages Wirklichkeit werden: Droht dann eine Spaltung der Gesellschaft in jene, die sich solche Technologien leisten können, und jene, die es nicht können?

Was nun?

Die Wahrheit ist: Niemand weiß genau, wohin die Reise geht. Mini-Gehirne sind zu jung, zu neu, zu voller Möglichkeiten – und Risiken. Sicher ist nur: Sie werden unsere Medizin verändern, sie werden unsere Vorstellung vom menschlichen Gehirn erweitern, und sie werden Diskussionen auslösen, die weit über die Labore hinausgehen.

Die Verschmelzung von biologischer und digitaler Intelligenz ist keine ferne Zukunftsvision mehr – sie hat bereits begonnen. Ob wir in zehn Jahren Bio-Prozessoren in unseren Geräten haben, ob wir mit Gedanken im Internet surfen, ob Labor-Gehirne Bewusstsein entwickeln: All das liegt im Bereich des Möglichen.

„Die große Frage ist, was wir als Nächstes tun“, sagt Soziologe Evans. „Und das ist noch völlig offen.“ Was nicht offen sein darf, ist die gesellschaftliche Debatte darüber. Denn diesmal entscheiden wir nicht nur über eine neue Technologie – sondern möglicherweise über das, was es bedeutet, Mensch zu sein.

Zum Mitnehmen

Mini-Gehirne aus dem Labor sind keine Science-Fiction mehr, sondern Realität – und sie werden unsere Medizin in den kommenden Jahren grundlegend verändern. Für Patienten mit bisher unheilbaren Krankheiten könnten sie zum Hoffnungsträger werden. Gleichzeitig sollten wir als Gesellschaft wachsam bleiben: Die Grenzen zwischen Mensch und Maschine, zwischen Gehirn und Computer verschwimmen zunehmend. Noch haben wir die Chance, die Spielregeln mitzubestimmen – aber dafür müssen wir uns jetzt in die Debatte einschalten. Die Wissenschaft wartet nicht.

• Inspiration und Quelle: Lab-grown models of human brains are advancing rapidly. Can ethics keep pace? Whether neural organoids feel pain or should be placed in animals are among the questions swirling around biology’s hot new technology.  By Mitch Leslie.     doi: 10.1126/science.zpaeptw
• Bildmaterial: KI-generiert. Microsoft Copilot. Dieser Artikel wurde unter Verwendung mehrerer redaktioneller KI-Werkzeuge erstellt.

Über den Autor:

Der Autor ist geprüfter psychologischer Berater (vfp), Heilpraktiker für Psychotherapie, hat ein postgraduiertes Studium in Psychologie zum Ph.D. (philosophy doctor) absolviert und erfolgreich an der Fortbildung zur Qualifikation ‚Psychosomatische Grundversorgung‘ der Landesärztekammer Hessen teilgenommen.

Er schreibt u.a. über die Übergänge zwischen Nähe und Autonomie, Bindung und Freiheit. Seine Texte verbinden psychologische Tiefe mit dem Blick auf den Menschen, der beides ist: verletzlich und fähig zur Wandlung.