Prof. Dr. Petra Ritter, Charité – Universitätsmedizin Berlin

Brain City Botschafterin Prof. Dr. Petra Ritter ist eine der führenden Forscherinnen auf dem Gebiet der Computational Neuroscience. Als Johanna-Quandt-Professorin auf Lebenszeit leitet sie die Arbeitsgruppe Gehirnsimulation am Berlin Institute of Health (BIH) der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Seit 2017 ist sie außerdem Direktorin der Sektion Gehirnsimulation (CCM) an der Klinik für Neurologie mit Experimenteller Neurologie der Charité.  

„Ich bin keine typische Medizinerin und kein typischer Techie. Das charakterisiert zugleich unser gesamtes Team. Wir sind ausgesprochen interdisziplinär aufgestellt. Auch Medizinerinnen und Mediziner können bei uns programmieren und mathematische Modelle beschreiben.“ Prof. Dr. Petra Ritter leitet die Arbeitsgruppe Gehirnsimulation am Berlin Institute of Health (BIH) der Charité – Universitätsmedizin Berlin und gilt international als ein führender Kopf auf dem Gebiet der „Computational Neuroscience“. Einem Forschungsfeld, das Computersimulationen und theoretische Ansätze nutzt, um zu verstehen, wie unser Nervensystem funktioniert. Ihr Forschungsfokus liegt dabei auf dem Thema Digitale Gesundheit.  

Eines der international aufgespannten Projekte, an dem die Brain City Botschafterin im Rahmen des von ihr koordinierten EU-Projekts „eBRAIN-Health“ arbeitet, ist das Open-Source-Projekt „The Virtual Brain Cloud“ (TVB-Cloud). „Diese cloudbasierte Plattform ermöglicht es uns, Wissen systematisch in mathematische Modelle zu integrieren und somit Theorien zur Funktionsweise des Gehirns zu generieren“, so Petra Ritter. „Prozesse, die im Gehirn ablaufen, werden durch mathematische Gleichungen beschrieben. Mit Hochleistungsrechnern können wir so komplexe Berechnungen in Gehirnnetzwerken simulieren. Die Computermodelle können dann mit individuellen Messdaten angereichert und personalisiert werden, um auf einzelne Personen zugeschnittene Vorhersagen zu generieren.“ Rohdaten aus der Bildgebung des Gehirns verwandelt das Team inzwischen sogar in virtuelle Avatare von Patientinnen und Patienten, sogenannte Digitale Zwillinge.  

Die anhand solcher Simulationen gewonnenen Erkenntnisse könnten Diagnostiken und Therapieformen für Krankheiten wie Parkinson, Demenzen, Schizophrenie, Psychosen und auch Schlaganfälle revolutionieren, erläutert Petra Ritter: „Es gibt viele verschiedene Arten der Bildgebung, mit denen man etwa Faserverbindungen zwischen verschiedenen Gehirnregionen oder die Aktivität von Nervenfasern messen kann. Die gemessenen Multi-Level-Daten stellen wir anschließend mithilfe von mathematischen Modellen in Computersimulationen dar, um Rückschlüsse auf die komplexen Prozesse in den Gehirnaktivitäten und ihre Dysfunktionen ziehen zu können.“ Das Spektrum der untersuchten Krankheiten ist dabei weit gesteckt. „Wir betrachten zum Beispiel auch Epilepsie, die nicht wirklich auf medikamentöse Therapien anspricht und neurochirurgisch behandelt werden muss.“ Auch wie kognitive Prozesse entstehen, beleuchtet das Team. „Wir zeigen am Digitalen Zwilling, wie komplexe Wechselwirkungen im Gehirn unter unterschiedlichen Bedingungen ablaufen, etwa wenn Personen Entscheidungen treffen.“ Auch in die Entwicklung biologisch-inspirierter Künstlicher Intelligenz fließen die Forschungsergebnisse der Arbeitsgruppe Gehirnsimulation ein.  

Lang ist die Liste der Digital-Health-Projekte, die Petra Ritter leitet, koordiniert und mitbegründet hat. Das aktuell größte ist „TEF-Health“, eine europaweite „Test- und Experimentiereinrichtung für KI und Robotik im Gesundheitswesen“. Um sicherzustellen, dass KI-basierte Anwendungen für den Gesundheitsbereich sicher und vertrauenswürdig sind, können sie über die Plattform länderübergreifend unter realen Bedingungen getestet und validiert werden. Um Anbietern intelligenter Technologien im Gesundheitsbereich den Marktzugang zu erleichtern, werden sie mit passenden Unternehmen gezielt verknüpft. „TEF-Health hat viele Aspekte, die wir mit unseren Entwicklungen und unserer Expertise bedienen und bereichern können“, so Ritter. 

Zugang zum Thema Digital Health fand Petra Ritter bereits während des Medizinstudiums an der Charité und in den USA. „Ich war danach einige Jahre lang an der Charité klinisch tätig. Diese Erfahrung hilft mir natürlich heute. Aber bereits während meiner Doktorarbeit habe ich mich mit der Bildgebung des Gehirns beschäftigt und angefangen, meine Beobachtungen mit mathematischen Modellen zu beschreiben.“  Schnell wurde Petra Ritter dabei klar, dass man Computermodelle braucht, um die extrem komplexen Vorgänge im Gehirn charakterisieren zu können. „Das geht nur über Mathematik und Simulationen. Auf Konferenzen traf ich dann Menschen mit ähnlichen Interessen und knüpfte weltweit Kontakte. So entwickelten sich relativ früh international ausgerichtete Kooperationen und Plattformen wie „The Virtual Brain“. 

Ihre Geburtsstadt Berlin ist für Petra Ritter nach wie vor der „Place to be“. Denn die Brain City Berlin eröffnet ihr die Freiheit, sich zu entfalten. „Wo sonst auf der Welt findet man schon eine Professur für Gehirnsimulation? In Berlin kann man kreativ sein und über vorhandene Grenzen hinweg denken. Diese Offenheit ist sehr in meinem Sinne. Und deswegen bin ich gern hier.“ 

Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern empfiehlt Petra Ritter daher aus voller Überzeugung: „Kommt einfach her. Ihr werdet Berlin lieben!“ Ihren zweiten Tipp formuliert sie in eigener Sache: „Überlegt, ob ihr nicht unser Lab besuchen möchtet. Wir sind immer auf der Suche nach kreativen Köpfen aus fast allen Disziplinen, die neugierig und motiviert sind.“ (vdo)