04.05.2021

Im April 2021 fiel der Startschuss für das neue europäische Projekt MICROCARD,  an dem Experten von zehn europäischen Partnern beteiligt sind, darunter die  ZIB-Forschungsgruppen "Computational Anatomy and Physiology" und "Algorithms  for Innovative Architektures". Das Projekt soll eine neue  Modellierungsplattform entwickeln, die das Herz  Zelle für Zelle simulieren kann. Das von der Europäischen Union geförderte Projekt MICROCARD ist eine  neue Möglichkeit, Herzrhythmusstörungen besser zu verstehen und zu  charakterisieren.

Anspruchsvollere Modellierung des Herzens

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache, und die  Hälfte dieser dieser Todesfälle sind auf Herzrhythmusstörungen zurückzuführen,  d.h. auf Störungen der elektrischen Aktivierung des Herzens. Diese  funktionellen Anomalien werden heute weitgehend mit Computermodellen  untersucht, die ein Schlüssel für das Verständnis von Herzrhythmusstörungen  sind. Allerdings sind die aktuellen Computermodelle nicht leistungsfähig  genug, um die Arrhythmie-Mechanismen auf der Ebene der Herzzellen zu  untersuchen. Zur Überwindung dieser Einschränkung muss das Herz Zelle für  Zelle modelliert werden, was eine wesentlich schwierigere und  weitaus größere Herausforderung darstellt als die heute üblichen  Simulationsmethoden.

Ein multidisziplinäres Projekt zur Entwicklung eines leistungsfähigen Software-Werkzeug

MICROCARD soll eine Simulationssoftware entwickeln, die in der Lage ist, die  elektrische Aktivität eines ganzen Herzens Zelle für Zelle auf  leistungsfähigsten "Exascale"-Supercomputern zu simulieren, die in den  nächsten Jahren in Europa installiert werden Um dies zu erreichen, arbeiten  Experten aus Mathematik, Informatik, Biophysik und Biomedizintechnik zusammen  und entwickeln Algorithmen, die auf das jeweilige mathematische Problem, die  Größe der Berechnungen und die zukünftigen Computerarchitekturen zugeschnitten  sind. Die Software wird mit realen Fallbeispielen in Zusammenarbeit mit  experimentellen und klinischen Forschern.

Die Plattform wird für viele Benutzer zugänglich sein, sowohl im Code als auch  über ein Web-Interface, und sich für ähnliche biologische Systeme wie das  Nervensystem erweitern lassen.

"Das MICROCARD-Projekt ist ein Testfall für fortschrittliche Methoden in der  Computersimulation und direkt Teil des Kampfs gegen Herzkrankheiten", sagt  Mark Potse, Forschungsprofessor an der Universität von Bordeaux und  wissenschaftlicher Koordinator des Projekts.