ETH-News

Forschende der ETH Z¨¹rich setzen auf k¨¹nstliche Intelligenz, um das Verhalten von Laborm?usen effizienter zu analysieren und die Zahl der Versuchstiere zu reduzieren.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben ultraflexible Hirnsonden entwickelt. Damit l?sst sich die Hirnaktivit?t genau und gewebeschonend messen. Das er?ffnet der Therapie verschiedener neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen neue M?glichkeiten.

Schmerz ist nicht gleich Schmerz. Je nach Ursache erfordert er andere Therapien. Ein Team unter der Leitung der ETH Z¨¹rich entwickelte nun eine Methode, mit der ?rztinnen und ?rzte k?rperlichen und psychosozialen Schmerz besser unterscheiden k?nnen.

Der Hirnbotenstoff Orexin ist essenziell f¨¹r unsere Wahl zwischen Bewegung und den leckeren Versuchungen, denen wir st?ndig ausgesetzt sind. Diese Forschungsergebnisse k?nnten auch Menschen helfen, die sich nur schwer zum Sport motivieren k?nnen.

Seit einigen Jahren gibt es Prothesen, die an das Nervensystem angeschlossen sind. Nun legen Forschende an der ETH Z¨¹rich nahe, dass solche Neuroprothesen besser funktionieren, wenn sie Signale verwenden, die der Natur nachempfunden sind.

Der Verlust der Myelinscheiden im Gehirn ist ein wichtiges Merkmal der Multiplen Sklerose. ETH-Forschende haben nun ein MRT-Verfahren entwickelt, das den Zustand dieser Isolationsschicht genauer als bisher abbildet.

Ger?t die nat¨¹rliche Stressreaktion aus dem Gleichgewicht, f¨¹hrt dies zu k?rperlichen und psychischen St?rungen. Forschende der ETH Z¨¹rich haben einen Wirkstoff entwickelt, der diese Reaktion spezifisch unterbinden kann.

Das Guillain-Barr¨¦-Syndrom ist eine seltene Krankheit, bei der das Immunsystem die peripheren Nerven angreift. Betroffene leiden an Muskelschw?che und L?hmungen. Ein Forschungsteam unter Leitung der ETH Z¨¹rich hat nun den Mechanismus dieser Autoimmunreaktion aufgekl?rt.

Forschende haben erstmals gezeigt, dass sich Mikrovehikel ¨¹ber Ultraschall durch die Blutgef?sse des Gehirns von M?usen steuern lassen. Dies soll dereinst neue Therapien erm?glichen, mit denen punktgenau Medikamente verabreicht werden.

Der Erregungszustand des Gehirns ist der Schl¨¹ssel zu vielen stressbedingten Erkrankungen oder Angstst?rungen. ETH-Forschende haben nun einen Weg gefunden, wie man diesen mit einer neuen Biofeedback-Methode beeinflussen kann.

Wird das Gehirn w?hrend des Tiefschlafs mit leisen T?nen stimuliert, verbessert sich die Herzfunktion deutlich. Das k?nnte unter anderem bei Herzkreislauferkrankungen und f¨¹r Leistungssportler:innen interessant sein, wie eine neue Studie aufzeigt.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben eine Methode entwickelt, mit der sie in Tieren jede Zelle anders genetisch ver?ndern k?nnen. Damit k?nnen sie in einem einzigen Experiment untersuchen, wozu fr¨¹her viele Tierversuche n?tig waren. Die Forschenden haben damit Gene entdeckt, die relevant sind f¨¹r eine schwere, seltene Erbkrankheit.

Mit der Genschere Crispr/Cas k?nnen Forschende die genetischen und zellul?ren Ursachen von Autismus im Labor untersuchen ¨C direkt an menschlichem Gewebe.

Das Gehirn reguliert die Pupillengr?sse anders als bisher vermutet: Wesentlich mitverantwortlich ist der Neurobotenstoff Orexin, wie Forschende der ETH Z¨¹rich zeigen konnten. Dies k?nnte auch unser Verst?ndnis des Bewusstseins sowie von Krankheiten wie der Schlafkrankheit und von Alzheimer ver?ndern.

Unsere visuelle Wahrnehmung orientiert sich st?rker am Nutzen von Informationen als bisher angenommen. Dies zeigen Forschende der ETH Z¨¹rich und der Universit?t Z¨¹rich in einer Reihe von Experimenten. Kognitive Verzerrungen k?nnen bereits auf der Netzhaut beginnen.

ETH-Forscher haben einen smarten Ohrst?psel entwickelt, der Menschen nach einem Schlaganfall dabei hilft, Bewegungen einfacher und schneller wieder zu erlernen. Er stimuliert das Gehirn, wodurch Schaltkreise neu vernetzt werden.

Leben heisst, sich immer wieder zu entscheiden. Dabei trifft n¨¹chternes Denken auf grosse Emotionen, bewusstes Wahrnehmen auf intuitives Handeln. Wie das genau zusammenspielt, ergr¨¹nden ETH-Forschende mit komplexen Modellen und raffinierten Experimenten.

Psychische Krankheiten lassen sich nur anhand von Symptomen diagnostizieren und individuelle Verl?ufe nicht genau vorhersagen.?Ein ETH-Wissenschaftler m?chte das mithilfe mathematischer Modelle ?ndern.

Emotionale Verletzungen k?nnen weite Kreise ziehen und sich sogar auf Nachkommen auswirken. Die Professorinnen Isabelle Mansuy und Katharina Gapp erforschen, wie die Folgen eines Traumas epigenetisch vererbt werden.

ETH-Forschende z¨¹chten aus Stammzellen menschliches gehirn?hnliches Gewebe und kartieren die Zelltypen, die in verschiedenen Hirnregionen vorkommen, sowie die Gene, die deren Entwicklung regulieren. Das hilft bei der Erforschung von Entwicklungsst?rungen oder Nervenerkrankungen.

ETH-Forschende haben ein Modell entwickelt, wie sich Nervenzellen im Gehirn bei der Entwicklung vernetzten. Der entscheidende Faktor ist demnach die Zellteilung. Sie f¨¹hrt dazu, dass ein molekulares Adressverzeichnis entsteht, das den Neuronen Orientierung gibt.

Seismologen und Seismologinnen rekonstruieren mit den Informationen, die seismische Wellen liefern, den Aufbau des Planeten. Das Team um ETH-Professor Andreas Fichtner nutzt dieses Wissen nun f¨¹r die medizinische Bildgebung.

Forschende von ETH Z¨¹rich, Universit?t Z¨¹rich und Empa entwickelten ein neues Material f¨¹r ein Computerbauteil, das flexibler einsetzbar ist als seine Vorg?nger. Damit sollen elektronische Schaltungen gebaut werden, die sich am menschlichen Gehirn orientieren, und die Aufgaben des maschinellen Lernens effizienter l?sen k?nnen.

Der Unternehmer und Philanthrop Hansj?rg Wyss ist einer der wichtigsten privaten Donatoren fu?r die Schweizer Wissenschaft. Heute wurde Wyss als Preistr?ger des Gallatin-Awards 2022 gefeiert.

ETH-Forschende untersuchten im Detail, wie sich w?hrend der Embryonalentwicklung das Neuralrohr formt. Sie kommen zum Schluss: Dies geschieht weniger aktiv als bisher angenommen. Auswirkungen hat das auch f¨¹r das Verst?ndnis von Fehlbildungen wie einem offenen R¨¹cken.

Forschende entwickelten eine neue Methode, die mit k¨¹nstlicher Intelligenz das Verhalten von Tieren auswertet. Damit sind in der Verhaltensforschung detailliertere Untersuchungen und solche ¨¹ber lange Zeitr?ume m?glich. Ausserdem hilft die Methode, das Tierwohl zu st?rken. Bereits getestet wird sie im Zoo Z¨¹rich.

Forschende entwickelten ein tragbares Ger?t, das Schlafenden gezielt bestimmte T?ne einspielt, um den Tiefschlaf zu verst?rken. Die erste klinische Studie damit zeigt nun: Es wirkt, aber nicht bei allen gleich gut.

Johannes Bohacek erl?utert, warum es irref¨¹hrend ist zu behaupten, man k?nne die Tierforschung komplett durch alternative Methoden ersetzen. Und warum man die hohen administrativen H¨¹rden in der Tierforschung abbauen sollte, anstatt sie weiter aufzustocken.

Forschende um ETH-Professor Rafael Polan¨ªa zeigen erstmals, dass sich Entscheidungen dann richtig anf¨¹hlen, wenn wir die Optionen m?glichst aufmerksam verglichen haben und uns dar¨¹ber auch bewusst sind. Daf¨¹r braucht es die F?higkeit zur Introspektion.

Stanisa Raspopovic bringt die digitale Welt von Sensoren und elektrischen Schaltkreisen mit dem Nervensystem und seinen zellul?ren Schaltkreisen in Verbindung. Nun wurde er mit dem Latsis-Preis der ETH Z¨¹rich ausgezeichnet.

Dauerstress mindert unsere Lebensqualit?t. Mit m?glicherweise irreversiblen Folgen: Denn Stress wirkt sich langfristig auf die Gesundheit aus. Das neue Flagship-Projekt ?Stress? von Hochschulmedizin Z¨¹rich will Ursachen erforschen und Behandlungsm?glichkeiten aufzeigen.

Mit moderner Technologie gewinnt die Forschung neue Erkenntnisse, wie Angst mit Wechselwirkungen zwischen Gehirn und K?rper zusammenh?ngt. Erstmals zeigt sich, wie das Gehirn ver?nderte Atemzust?nde wahrnimmt und vorhersagt, und wie sich diese Prozesse bei verschiedenen Angstpegeln ver?ndern.

Nako Nakatsuka hat sich einen Rang auf der diesj?hrigen Liste der ?Innovators Under 35? der ?MIT Technology Review? erworben. Grund daf¨¹r ist ihre Erfindung eines pr?zisen chemischen Biosensors, der es erm?glicht, molekulare Vorg?nge im Gehirn und Erkrankungen wie Alzheimer, Depressionen und Parkinson besser zu verstehen.

Von Genetik ¨¹ber personalisierte Medizin bis hin zu Krankenversicherung und Klimawandel: An der ETH-Woche 2021 setzten sich 120 Studierende aller Studieng?nge aus 31 L?ndern mit dem grossen Themenkomplex ?Gesundheit von morgen? auseinander.

Forschende der ETH Z¨¹rich und Universit?t Z¨¹rich haben eine neue Mikroskopietechnik entwickelt, die Prozesse im Gehirn in hochaufl?senden Bildern sichtbar macht. Damit k?nnen kognitive Funktionen und Krankheiten auch ohne operative Eingriffe besser untersucht werden.

ETH-Fellow Rodrigo Arzate-Mejia untersucht, wie sich traumatische Lebenserfahrungen auf unser Gehirn auswirken. Dabei hat er epigenetische Ver?nderungen in den Gehirnzellen im Blick.

Nervenzellen kommunizieren miteinander via Synapsen. Deren Leistung und die der gesamten Grosshirnrinde d¨¹rfte viel h?her sein, als bisher vermutet, wie Neurowissenschaftler der Universit?t Z¨¹rich und ETH Z¨¹rich zeigen.

Psychische Krankheiten erhalten nicht die Beachtung, die ihnen geb¨¹hrt, und sie werden tabuisiert, schreibt Gerhard Schratt. In Anlehnung an den Green New Deal schl?gt er einen Grey New Deal vor.

Ein aussergew?hnliches Jahr geht zu Ende. ETH-News blickt zur¨¹ck auf Lichtblicke in schwierigen und unruhigen Zeiten, auf geniale Einf?lle, spannende Wissenschaft und gelebte Solidarit?t w?hrend und abseits der Corona-Pandemie.

Fokussierte Ultraschallwellen helfen ETH-Forschenden, Medikamente im Gehirn punktgenau zu platzieren, also nur dort, wo ihre Wirkung erw¨¹nscht ist. Die Methode soll k¨¹nftig psychiatrische, neurologische und onkologische Behandlungen mit weniger Nebenwirkungen erm?glichen.

ETH-Forschende entwickelten eine neue Generation von Mikroelektrodenchips zur Messung von Nervenimpulsen. Damit l?sst sich untersuchen, wie tausende Nervenzellen miteinander wechselwirken.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben ¨C in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der EPF Lausanne und der Harvard Medical School ¨C ein System entwickelt, mit dem sich einzelne Nervenstr?nge in lebenden M?usen optisch stimulieren lassen. Und damit gezeigt, dass das Nervensystem direkt auf das Immunsystem einwirkt.

Er steuert ein Computerspiel einzig mit seinen Gedanken. Der querschnittgel?hmte Samuel Kunz trainiert derzeit mit Forschenden aus Z¨¹rich und Singapur f¨¹r den diesj?hrigen Cybathlon.

Mit der Reha-?Initiative will die ETH Forschung und Ausbildung zur Rehabilitation ausbauen. Wie aber wird man Betroffenen am besten gerecht? Ein Arzt, ein Forscher und?eine Betroffene im Gespr?ch.

Guy Landolt?startete gerade als Komiker mit einem Soloprogramm durch, als er v?llig unerwartet zwei Schlaganf?lle innerhalb von 24 Stunden hatte. Er verlor unter anderem seine Sprache. Dank hartem Training steht er nun wieder auf der B¨¹hne.

Heinz Frei ist einer der erfolgreichsten Schweizer Sportler aller Zeiten. Seit einem Unfall vor mehr als 40 Jahren sitzt er im Rollstuhl. Heute arbeitet er unter anderem am Schweizer Paraplegiker-Zentrum in Nottwil und ist Botschafter des Cybathlons.

H?nde sind unser wichtigstes Werkzeug. Bei vielen Schlaganfall-?berlebenden ist die Funktion der Hand stark eingeschr?nkt. ETH-Forschende entwickeln neuartige L?sungen, die Betroffenen bei der Therapie helfen ¨C und im Alltag.

Die Wahrscheinlichkeit, mit welcher Betroffene nach dem Absetzen von Antidepressiva in eine Depression zur¨¹ckfallen, l?sst sich teilweise voraussagen. Personen, die einen solchen R¨¹ckfall erleiden, ben?tigen n?mlich l?nger, um sich zu entscheiden, wie viel Anstrengung sie f¨¹r eine Belohnung investieren. Dies zeigt eine Studie mit ETH-Beteiligung.

Zebrafinken sind sehr effizient beim Erlernen ihres Balzgesangs, wie Forschende der ETH Z¨¹rich und der Universit?t Z¨¹rich zeigen konnten. Die V?gel erinnern sich am Morgen jeweils an die positiven Lernfortschritte des Vortags, vergessen ¨¹ber Nacht jedoch die Fehlschl?ge.

Wissenschaftler der ETH Z¨¹rich und des Biozentrums der Universit?t Basel zeigten, dass sich in Zellen ?Leibw?chter-Proteine? auf dynamische Weise mit dem Parkinson-Protein ¦Á-Synuclein verbinden. Ist diese Verbindung gest?rt, kommt es zu Zellsch?den und zur Bildung von f¨¹r Parkinson typischen Ablagerungen.

Erstmals sp¨¹ren zwei Personen mit Beinamputation oberhalb des Knies ihren k¨¹nstlichen Fuss und ihr k¨¹nstliches Bein in Echtzeit. Erm?glicht wird dies durch eine neuartige bionische Prothese mit Sensoren, die mit den Nerven im Oberschenkel verbunden sind. Dank dem Neurofeedback leiden Patienten weniger unter Phantom?schmerzen.

Forschende der ETH Z¨¹rich zeigen erstmals, dass eine gezielte Aussch¨¹ttung des Stress-Botenstoffs Noradrenalin die Kommuni?kation zwischen grossfl?chigen Netzwerken im Gehirn reorganisiert. Ihre Ergebnisse geben Einblicke in die neuronalen Prozesse, die im Gehirn bei akuten Stresssituationen automatisch ablaufen.

ETH-Forscher nutzen Stimulationen des Hirns, um die Folgen von Stress zu erforschen, aber auch, um neue Therapien dagegen zu entwickeln. Vielleicht wird es dereinst sogar m?glich, Hirnerkrankungen ohne Pillen buchst?blich im Schlaf zu heilen.

ETH-Forschende haben einen neuen Mechanismus gefunden, mit dem sich Hirnzellen vor Proteinanh?ufungen sch¨¹tzen. Die Anh?ufungen spielen eine Rolle bei der Parkinson-Krankheit und weiteren neurodegenerativen Leiden. Darauf aufbauend liessen sich nun neue Therapieans?tze entwickeln.

ETH-Forscher um Rafael Polan¨ªa entwickelten ein Computermodell, das gewisse Entscheidungen eines Menschen voraussagen kann. Damit k?nnen die Wissenschaftler beispielsweise Prognosen erstellen, welche Nahrungsmittel jemand in einem Supermarkt kaufen wird ¨C f¨¹rs Marketing oder die Gesundheit eine wertvolle Information

Singv?gel k?nnen sowohl durch Beobachten als auch mittels Experimentieren neue F?higkeiten erlernen. Durch Experimentieren erworbene F?higkeiten k?nnen sie allerdings besser an neue Situationen anpassen, wie Wissenschaftler der ETH und der Universit?t Z¨¹rich zeigen konnten. Die Forscher sehen auch Parallelen zum Lernen bei Kindern.

Eine neue Substanz macht bestimmte Molek¨¹le im Gehirn mittels Bildgebung sichtbar. Damit k?nnen neurologische Erkrankungen besser erforscht werden.

ETH-Professor Petros Koumoutsakos wollte eigentlich eine Karriere bei den Vereinten Nationen machen. Heute ist er einer der weltweit f¨¹hrenden Forscher im Bereich der Fluiddynamik, der Simulation von Str?mungsprozessen mit Hilfe von Supercomputern.

Ein internationales Team unter Leitung von ETH-Forschenden hat eine Technik entwickelt, um den Effekt von Wirkstoffen am Gehirn mithilfe von elektrischen Hirnsignalen genauer zu beurteilen. Das k?nnte besonders in der fr¨¹hen Entwicklungsphase von Medikamenten gegen Epilepsie von Nutzen sein.

ETH-Wissenschaftler widerlegten ein jahrzehntealtes Dogma: Gehirnfl¨¹ssigkeit verl?sst den Hirnraum nicht via Blutgef?sse, sondern via Lymphsystem. Diese Erkenntnis hat eine weitreichende Bedeutung f¨¹r neue Behandlungsmethoden gegen Demenzerkrankungen.

Singv?gel sind Minimalisten, wenn es um das Erlernen eines neuen Gesangs geht, zeigte ein internationales Forscherteam. Die Lernmethode der V?gel ?hnelt einer Strategie, die Computerwissenschaftler beim Sprachvergleich anwenden.

Hirnforscherinnen und -forscher der ETH Z¨¹rich und weiterer Universit?ten zeigen erstmals auf, dass autistische Personen eine Hirnregion f¨¹r Empathie ungew?hnlich schwach aktivieren. Diese Erkenntnis k?nnte helfen, neue Therapien f¨¹r Autismus-Betroffene zu entwickeln.

Neuste Erkenntnisse von Forschern der ETH und Universit?t Z¨¹rich deuten darauf hin, dass fettreiches Essen die Reifung eines Teils der Hirnrinde bei Heranwachsenden massiv st?ren k?nnte. Dadurch drohen im Erwachsenenalter Defizite bei Lernprozessen, der Pers?nlichkeit und der Impulskontrolle.

Forschende der ETH Z¨¹rich entwickelten eine neue Markersubstanz f¨¹r die Positronen-Emissions-Tomografie (PET). Es d¨¹rfte damit m?glich werden, das Fortschreiten der degenerativen Muskelkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) im Hirn von Patienten nachzuverfolgen.

Forschende der Universit?t Z¨¹rich und der ETH Z¨¹rich konnten zeigen, dass eine anregende Umgebung traumabedingte Symptome bei M?usen r¨¹ckg?ngig machen kann. Damit konnten die Wissenschaftler erstmals nachweisen, dass positive Umweltfaktoren Verhaltens?nderungen korrigieren k?nnen, die sonst an die Nachkommen vererbt w¨¹rden.

Bei Verletzungen des R¨¹ckenmarks werden die Nervenbahnen zwischen Hirn und den Gliedmassen ganz oder teilweise unterbrochen. Das hat f¨¹r die Repr?sentation der betroffenen Gliedmasse im Gehirn teils drastische Konsequenzen. ETH-Forscher haben nun gemessen, wie sehr die korrekte Repr?sentation eingeschr?nkt ist.

Ende 2015 gegr¨¹ndet, f¨¹hrt das Turing Centre der ETH Z¨¹rich Forschende und Studierende aus Natur-, Ingenieur- und Geisteswissenschaften zusammen. Im Interview legen der Leiter Giovanni Sommaruga und die Co-Leiter Diane Proudfoot und Jack Copeland dar, wie das Zentrum die freie Grundlagenforschung anregt und was ?Kind-Maschinen? damit zu tun haben.

Eine Polybahnfahrt vom Central hoch zum ETH-Hauptgeb?ude mit Nicole Wenderoth: Die ETH-Professorin f¨¹r Neuronale Bewegungskontrolle und Leiterin des Instituts f¨¹r Bewegungswissenschaften und Sport erkl?rt im neuen Polybahn-Pitch, wie sie das Gehirn anderer beeinflussen kann.

Wissenschaftler entdeckten einen neuen Mechanismus, mit dem ein fluoreszierendes Protein seine Farbe ?ndern kann. Damit k?nnen sie in lebenden Organismen individuelle Zellen in ihrem dreidimensionalen Umfeld mikroskopisch sichtbar machen.

Schmerzsignale werden ¨¹ber das R¨¹ckenmark ins Gehirn geleitet. Allerdings kommen nicht alle Impulse an: Gewisse Nervenzellen agieren als Kontrollstellen und entscheiden dar¨¹ber, ob ein Reiz weitergeleitet wird oder nicht. Forschende der ETH und der Universit?t Z¨¹rich haben nun die hemmenden Zellen identifiziert. Mit einer gezielten Aktivierung lassen sich Schmerzen vermindern ¨C und erstaunlicherweise auch Juckreiz lindern.

Die ETH Z¨¹rich beteiligt sich am neuen EU-Grossforschungsvorhaben ?EIT Health?. In dem Projekt suchen mehr als 140 europ?ische Unternehmen und Forschungsinstitutionen L?sungen f¨¹r Probleme im Bereich Gesundheit und Altern.

Thomas W?lchlis Ziel ist es, das Wachstum von Hirntumoren zu bremsen. In seiner Doktorarbeit an der ETH Z¨¹rich besch?ftigte sich der Mediziner mit der Entstehung von Blutgef?ssen im Gehirn. Denn diese unterst¨¹tzen auch das Tumorwachstum. Der Wissenschaftler entwickelte eine Methode, die neue Einblicke in die einzelnen Entwicklungsschritte von Blutgef?ssen im Gehirn erm?glicht.