ISTA-Forscher Tim Vogels erhält 3 Millionen Dollar für Gehirnforschung

Obwohl das menschliche Gehirn nur einen Bruchteil des gesamten Körpergewichts ausmacht, beansprucht es enorme Ressourcen: Rund 20 % der gesamten Körperenergie und eine Leistung von etwa 20 Watt entfallen auf das Denkorgan. Wie das Gehirn diesen gewaltigen Energiebedarf deckt und wie es auf Defizite reagiert, steht im Zentrum eines großangelegten Forschungsvorhabens.

Im Rahmen der Initiative „Simons Collaboration on Brain Energetics“ (SCOBE) unter Leitung von Thomas Clandinin an der Stanford University widmet sich ein weltweites Konsortium der Erforschung dieser Mechanismen. Das Vorhaben ist auf zehn Jahre angelegt und verfügt über ein Gesamtvolumen von 80 Mio. Dollar.

Wie das Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in einem Bericht vom 02.11.2026 mitteilte, erhält der Forscher Tim Vogels vom ISTA in Klosterneuburg dafür eine Fördersumme von 3 Mio. US-Dollar.

Internationale Kooperation und vier Forschungsschwerpunkte

Dem Konsortium der Simons Foundation gehören laut einem Bericht vom 02.11.2026 insgesamt 26 Forschende aus den USA, Österreich, Großbritannien und Norwegen an. Das Projekt gliedert sich in vier zentrale Forschungsschwerpunkte:
* die zelluläre Energetik,
* neuronale Schaltkreise,
* die neurovaskuläre Kopplung sowie
* Anpassungsmechanismen an Energiemangel.

Um die energetischen Grundlagen umfassend zu analysieren, untersuchen die beteiligten Forschungsteams verschiedene Modellorganismen. Das Spektrum reicht von einfachen Lebewesen wie Würmern und Fliegen über Mäuse bis hin zum Menschen.

Computermodelle zu Mitochondrien und kognitiven Prozessen

Am ISTA in Klosterneuburg entwickelt das Team um Tim Vogels Computermodelle, die den Energiestoffwechsel in den Mitochondrien und die damit verbundene neuronale Aktivität simulieren.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Frage, wie sich neuronale Netze an Phasen von Energiemangel oder Energieüberschuss anpassen. Dies ist unter anderem bei Erkrankungen wie Diabetes sowie bei Sauerstoffmangel oder in physiologischen Ausnahmesituationen wie einer Schwangerschaft von Bedeutung. Zusammen mit Chintaluri modelliert Vogels zudem die konkreten Energiekosten verschiedener Zustände, darunter Lernen, Denken, Ruhen und Träumen.

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Kognitive Ermüdung und neuronale Erschöpfung im Fokus

Die Frage, wie sich der Energieverbrauch auf mentale Prozesse auswirkt, beschäftigt die Hirnforschung auch auf anderen Ebenen. An der Universität München untersuchten Forschende in einer im Journal PNAS veröffentlichten Studie den Einfluss transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS) über dem dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) bei 31 gesunden Freiwilligen während eines 20-minütigen Tests im MRT.

Die Reaktionszeit verbesserte sich bei Stimulation auf 0,98 s im Vergleich zu 1,12 s bei einer Sham-Stimulation. Nach der Stimulation wurden höhere Glutamatwerte im dlPFC gemessen.

Je höher diese Werte lagen, desto eher wählten die Probanden im Anschluss eine leichtere Aufgabe mit 1 Euro Vergütung statt einer anspruchsvolleren für 2 Euro. Forschende diskutieren dabei, ob kognitive Ermüdung direkt mit einem erhöhten Energieverbrauch zusammenhängt.

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Parallel dazu rückt die Rolle der Mitochondrien bei neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen zunehmend in den Mittelpunkt. Forschende der Universität Nanjing stellten in einer Studie fest, dass Störungen des mitochondrialen Gleichgewichts in Astrozyten zu einer verminderten Glutamat-Beseitigung und neuronalen Fehlfunktionen führen können.

Am Hertie-Institut der Universität Tübingen zeigte sich zudem in früheren Untersuchungen, dass eine form von Vitamin B3, Nicotinamid-Ribosid, den Energiestoffwechsel in Nervenzellen ankurbeln und diese vor dem Absterben bewahren kann.

In Deutschland sind rund 220.000 Personen von Parkinson betroffen, weshalb derartige Stoffwechselansätze für neue Therapiestrategien relevant sind. Die internationalen Großprojekte wie SCOBE zielen darauf ab, diese grundlegenden energetischen Netzwerke nun über verschiedene Organismen hinweg systematisch zu kartieren.