Henrik Quintel ist ein deutscher Diplom-Informatiker mit einer Vision: Bereits seit Jahren befasst er sich in seiner Freizeit mit einem Modell, welches das Verständnis von Gehirnerkrankungen verbessert. Bei seiner ehrgeizigen und schwierigen Aufgabe wird er durch die Simulations-Software AMUSE des Wiener Unternehmens LieberLieber Software GmbH untersützt.
In einem persönlichen Gespräch hat sich Henrik Quintel sehr schnell als Wien-Fan geoutet, indem er sagte, dass er auf sein Projekt eigentlich durch die Arbeiten von Sigmund Freud gestoßen ist. Herr Freud wollte mit den psychologischen Methoden mehr über das Bewusstsein erfahren und Herr Quintel benutzt ebenfalls technische Hilfsmittel, um mehr über die komplexen Abläufe im Gehirn zu lernen! Das Ziel seines Projektes ist, die Bewegungsstörungen, die aus den Erkrankungen des Gehirns hervorgehen, auf einem Roboter darzustellen, nachdem diese zuvor mit der Simulations-Software AMUSE auf dem PC dargestellt wurden.
Der Diplom-Informatiker Henrik Quintel, der hauptberuflich in der Software-Qualitätssicherung tätig ist, hält diesbezüglich engen Kontakt mit dem Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience in Deutschland. Diese Vereinigung fördert die neue Disziplin der Computational Neuroscience, in welcher die Biologen, die Mediziner, die Psychologen, die Physiker, die Mathematiker und die Informatiker zusammenarbeiten. Dieser interdiziplinäre Ansatz verbindet das Experiment, die Datenanalyse, die theoretische Modellierung sowie die Computersimulation und ermöglicht somit den Sprung von der Grundlagenforschung zu der zielgerichteten Anwendung.
Die beste Leistung zum besten Preis
Aufgrund der Tatsache, dass Henrik Quintel seine Arbeit ausschließlich in der Freizeit fortführt, war für ihn bei der Wahl der eingesetzten Mittel ebenso das Preis-Leistungs-Verhältnis entscheidend. Er hatte bereits vor 11 Jahren mit einer Software gestartet, mit welcher er jedoch aufgrund der Komplexität der Gehirn-Daten nach kurzer Zeit an seine Grenzen stieß. Sodann wurde er auf das australische Unternehmen Sparx Systems aufmerksam und hat im Jahr 2005 zu deren inzwischen weit verbreitetem und kostengünstigem UML-Software-Entwicklungswerkzeug Enterprise Architect (EA) gewechselt. Nachdem die Forschungsarbeit immer weiter fortgeschritten ist, hat sich der Hobby-Gehirnforscher sogleich auf die Suche nach einer Software für die Simulation gemacht. Auch diesbezüglich ist er zunächst auf eine teure Lösung gestoßen, bis er im Jahr 2009 das EA-Plug-In AMUSE des Wiener Unternehmens LieberLieber Software GmbH entdeckt hat. Henrik Quintel zeigte sich begeistert und erklärte, dass diese Lösung äußerst preiswert ist, hervorragende Simulationsmöglichkeiten bietet sowie seine Arbeit extrem erleichtert. Des Weiteren hat Henrik Quintel gesagt, dass ihm seit dem Jahr 2010 freundlicherweise sogar eine akademische Lizenz zur Verfügung steht. Daniel Siegl, der Geschäftsführer des Wiener Unternehmens LieberLieber Software GmbH, hat betont, dass das Unternehmen LieberLieber Software GmbH stolz darauf ist, dass dessen Simulationslösung AMUSE infolge des unermüdlichen Einsatzes von Henrik Quintel Fortschritte bei der medizinischen Aufklärung von Gehirnerkrankungen ermöglicht. Ferner hat Daniel Siegl erklärt, dass das Unternehmen LieberLieber Software GmbH diese Arbeit selbstverständlich sehr gerne durch die Vergabe einer akademischen Lizenz unterstützt.
Der Einsatz von EA und AMUSE hat sich zur Darstellung von neurowissenschaftlichen Daten als besonders geeignet erwiesen, weil diese Lösung auch hervorragende Möglichkeiten bietet, die Daten optisch ansprechend zu präsentieren. Der Diplom-Informatiker, Henrik Quintel, erklärte, dass die hohe Integrationsqualität von AMUSE und EA eine zügige Arbeitsweise, angefangen von der Modellierung bis hin zur Umsetzung des Modells in einen Code und dessen Ausführung, erlaubt und dass dem Außenstehenden dadurch außerdem ermöglicht wird, sich schnell einen Projektüberblick zu verschaffen.
Eine Roboter-Raupe aus dem Baukasten
Im EA ist eine Datenbank (Name im Projekt: „BrainUML“) vorhanden, die ein Datenmodell beinhaltet , mit dem es möglich ist, unterschiedliche Erkrankungen des Gehirns, welche die Bewegungsstörungen nach sich ziehen, aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Henrik Quintel erläuterte unter dem Verweis auf die immer weiter anwachsende Datensammlung, dass dieses Datenmodell inzwischen bereits 95.000 Elemente mit einem Datenvolumen von 200 MB umfasst. Das Ziel dieser Datenbank ist, die klinische und pharmazeutische Forschung zu unterstützen. Diese Datenbank beinhaltet ein teilhypothetisches Modell von Erkrankungen des Zentralnervensystems, wie Schlaganfall, Alzheimer, Parkinson, Neurotrauma, Verletzungen des Rückenmarks und Multiple Sklerose.
Des Weiteren verfügt diese Datenbank über eine Schnittstelle, um die Daten, die mit den Bewegungsstörungen zusammenhängen, auf einen Roboter in der Gestalt einer Schmetterlingsraupe (Name im Projekt: „Evolving Possibilities“) zu übertragen. Auf diese Weise ist es möglich, die Auswirkungen der Erkrankungen des Gehirns an einem Modell zu beobachten und gleichzeitig die neuronalen Prozesse mit AMUSE am PC zu simulieren.
Bei der Suche nach einem passenden Roboter zeigte sich der Hobby-Forscher ebenfalls sparsam, indem er sagte, dass er die Schmetterlingsraupe aus einem im Handel erhältlichen Arexx Baukasten für knapp über 100,00 Euro zusammengebaut hatte. Mit ihren acht Servomotoren bietet ihm diese die größtmögliche Freiheit bei der Darstellung der durch die Gehirnerkrankungen hervorgerufenen Bewegungsstörungen. Das komplette System, die Datenbank und der Roboter, repräsentiert einen integralen Ansatz der biologischen Grundlagenforschung und der klinischen Erforschung von Erkrankungen des Zentralnervensystems mit der Hilfe von Computational Neuroscience.
Durch AMUSE wird die Modell-Verifizierung erleichtert
Die neuronalen Modelle sind sehr komplex. Diese verfügen über eine hohe Schachtelungstiefe und sind stark mit anderen Modellen verbunden, mit denen sie im gegenseitigen Austausch stehen. Demzufolge ist der Zeitaufwand entsprechend hoch, um derartige Modelle zu verifizieren. AMUSE unterstützt den Entwickler nicht nur bei der Erstellung komplexer Modelle, sondern ebenso bei der automatischen Generierung der Dokumentation. Die konsistente Beschaffenheit eines Modells wird durch die intensiven Prüfungen gewährleistet, beispielsweise durch das Verständnis hinsichtlich der vielfältigen Möglichkeiten der Simulation mittels Single-Step (Durchführung der Simulation Schritt für Schritt).
Henrik Quintel erläuterte, dass man angesichts der hohen Komplexität eines Modells leicht den Überblick über die Zusammenhänge verliert und dass auf diese Weise die logischen oder funktionalen Fehler entstehen, die man ohne eine Simulation nicht oder viel zu spät erkennen würde. Dies würde entsprechend einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand mit sich bringen, um diese Fehlertypen zu finden und zu beheben! Durch AMUSE wird der Modellierer bei der Fehlersuche und der Fehlerbehebung unterstützt. Dieser Vorteil gilt ebenso für die Außenstehenden, die mit einem fremden Modell arbeiten müssen. Außerdem hilft AMUSE dabei, ein Modell hinsichtlich seiner Visualisierungsmöglichkeiten auch den Fachunkundigen zu erläutern. Abschließend führte der Hobby-Forscher aus, dass AMUSE ein abgehobenes Modell wieder zurück auf den Boden holt. Demnach gelingt es, die konsistente Beschaffenheit eines Modells zu wahren. Ferner ist mit einer hohen konsistenten Beschaffenheit gewährleistet, dass die Ergebnisse der Simulation mit AMUSE am PC mit den realen Ergebnissen auf dem Roboter identisch sind.
Link: http://www.lieberlieber.com