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.
