{"id":640,"date":"2015-04-08T12:54:19","date_gmt":"2015-04-08T10:54:19","guid":{"rendered":"http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=640"},"modified":"2025-09-15T10:39:20","modified_gmt":"2025-09-15T08:39:20","slug":"goethe-deine-forscher","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/menschen\/goethe-deine-forscher\/","title":{"rendered":"Goethe, Deine Forscher: Gillian Queisser, Angewandter Mathematiker"},"content":{"rendered":"
\"Gillian
Gillian Queisser, Angewandter Mathematiker; Foto: Lecher<\/figcaption><\/figure>\n

Gillian Queisser mag Herausforderungen: Nicht nur, wenn er und seine Frau ihre drei Kinder im Alter von sechs, vier und einem Jahr gro\u00dfziehen, oder wenn er im Schwimmbad, auf der Laufstrecke und auf dem Rennrad f\u00fcr einen Triathlon trainiert. Er lehrt und forscht als Juniorprofessor f\u00fcr \u201eComputational Neuroscience\u201c am Goethe-Zentrum f\u00fcr wissenschaftliches Rechnen (G-CSC, Goethe Center for Scientific Computing) des Fachbereichs Informatik\/Mathematik.<\/p>\n

Auf die Frage, was ihn an seinem Fach fasziniert, antwortet er spontan: \u201eDass wir noch so wenig \u00fcber unser Gehirn wissen. In den Neurowissenschaften gibt es noch unglaublich viel Neuland zu entdecken und zu betreten, hier stehen wir noch ganz am Anfang\u201c, und nach einigem Z\u00f6gern f\u00fcgt er hinzu: \u201eDaf\u00fcr lassen sich nur sehr schwer Zahlen angeben, aber ich glaube nicht, dass wir schon mehr als zehn Prozent dessen herausgefunden haben, was es \u00fcber das menschliche Gehirn zu wissen gibt, das spornt mich an.\u201c<\/p>\n

Um das Neuland zu erkunden, gehen Wissenschaftler in drei Schritten vor: Zun\u00e4chst brauchen sie eine neurowissenschaftliche Basis; daher sch\u00e4tzt Queisser bei der Forschung an der Goethe-Universit\u00e4t\u00a0vor allem die N\u00e4he zu Institutionen wie etwa dem Frankfurter Max-Planck-Institut f\u00fcr Hirnforschung und dem Interdisziplin\u00e4ren Zentrum f\u00fcr Neurowissenschaften. Zweiter Schritt ist es, Gleichungen aufzustellen, die das Verhalten eines Systems beschreiben: Nach welchen Gesetzm\u00e4\u00dfigkeiten entwickelt sich eine Messgr\u00f6\u00dfe, welchen zeitlichen Verlauf nimmt sie?<\/p>\n

Nur in ganz wenigen, unrealistischen Spezialf\u00e4llen haben diese Gleichungen L\u00f6sungen, mit denen sich das Ergebnis direkt aus dem Ausgangswert berechnen l\u00e4sst. Im Allgemeinen muss auch der dritte Schritt gegangen werden: F\u00fcr jeden einzelnen von typischerweise zehn Millionen Freiheitsgraden muss explizit eine L\u00f6sung ermittelt werden, nachdem zun\u00e4chst eine geeignete Auswahl der Ausgangswerte getroffen wurde; Queisser und seine Kollegen entwickeln daf\u00fcr schnelle und effiziente Rechenverfahren.<\/p>\n

Elektrische Signale und Calcium-Ionen<\/h3>\n

Neuroscience m\u00f6chte Queisser dreidimensionale, zeitabh\u00e4ngige Prozesse beschreiben, die in den Nervenzellen des Gehirns ablaufen. \u201eIch m\u00f6chte beispielsweise untersuchen, wie im Gehirn die elektrischen Signale verarbeitet werden, mit denen der K\u00f6rper seine Bewegungen steuert oder die aus der Wahrnehmung von Sinneseindr\u00fccken resultieren\u201c, erl\u00e4utert er. \u201eAu\u00dferdem interessiert mich, wie sich eine Verteilung von Calcium-Ionen in einer Nervenzelle zeitlich entwickelt.<\/p>\n

Calcium reguliert in den Nervenzellen n\u00e4mlich verschiedene biochemische Kaskaden, das hei\u00dft Abfolgen von biochemischen Reaktionen. Mit denen kann eine Nervenzelle sich ver\u00e4ndern, so dass zum Beispiel neue Synapsen entstehen, wenn die daf\u00fcr n\u00f6tigen Proteine gem\u00e4\u00df den Informationen auf der DNA gebildet werden.\u201c Umgekehrt wird auch der Calcium-Haushalt einer Nervenzelle von der Anzahl an Synapsen beeinflusst: \u201eWir fragen uns zum Beispiel, welche Calcium-Signale den Zellkern erreichen, wenn Synapsen verlorengehen\u201c, sagt Queisser, \u201eso wie das zum Beispiel bei Alzheimer-Patienten der Fall ist.\u201c<\/p>\n

Die Herausforderung, die in der Verbindung von Biochemie, Medizin und Neurowissenschaften einerseits und Mathematik\/Informatik auf der anderen Seite steckt, hat es ihm schon sein ganzes akademisches Leben angetan. So schrieb er seine Mathematik-Diplomarbeit an der Universit\u00e4t Heidelberg \u00fcber das Thema \u201eRekonstruktion und Vermessung der Geometrie von Neuronen-Zellkernen\u201c, und in seiner Dissertation in Mathematik ging er der Frage nach, wie in Nervenzellen einer bestimmten Hirnregion die Weiterleitung von Signalen von der exakten Gestalt des Zellkerns abh\u00e4ngt.<\/p>\n

Von 2008 bis 2010 hatte er eine Postdoc-Position am Heidelberger Exzellenz-Cluster \u201eZellul\u00e4re Netzwerke\u201c inne, seither ist er zus\u00e4tzlich zu der Junior-Professur an der Goethe-Universit\u00e4t einer der leitenden Wissenschaftler am Bernstein-Zentrum f\u00fcr Computational Neuroscience in Heidelberg\/Mannheim.<\/p>\n

Effiziente Rechnernutzung<\/h3>\n

In der Verbindung von Neurowissenschaften und Informatik sieht Queisser zugleich eine Chance: \u201eJe mehr wir \u00fcber die Funktionsweise des Gehirns wissen, desto effizienter werden wir Probleme angehen k\u00f6nnen \u2013 auch solche, die heute vielleicht noch als unl\u00f6sbar gelten. Daraus erw\u00e4chst wieder neues Wissen \u00fcber das Gehirn und so weiter. Daf\u00fcr sind Fortschritte in der Numerik mindestens genauso wichtig wie die Konstruktion von H\u00f6chstleistungsrechnern. Die meisten der heute existierenden Supercomputer werden allerdings nicht effizient genutzt.\u201c<\/p>\n

Seine Arbeitsgruppe verwendet f\u00fcr ihre Rechnungen beispielsweise die beiden Rechnerverb\u00fcnde (\u201eCluster\u201c), die im Untergeschoss des G-CSC-Geb\u00e4udes im Kettenhofweg stehen, sowie den Supercomputer der Forschungszentrums J\u00fclich, immerhin der schnellste Rechner in Deutschland und der zweitschnellste in Europa. \u201eAber wenn Sie ohne geeignete Rechenverfahren und Algorithmen diese unvorstellbar gro\u00dfen Gleichungssysteme l\u00f6sen wollen, die schon die einfachen Vorg\u00e4nge in Nervenzellen beschreiben, dann k\u00f6nnen Sie Supercomputer mit Hunderttausenden oder gar Millionen Prozessoren bauen, und Sie werden doch nie so schnell rechnen k\u00f6nnen, dass Sie weitergehende Probleme in akzeptabler Zeit l\u00f6sen.\u201c [Autorin: Stefanie Hense]<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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