Hertie AI “We improve early diagnosis and prevention of diseases of the nervous system using artificial intelligence.”
Hertie Institute for AI in Brain Health
Das Hertie Institute for AI in Brain Health (Hertie AI) wurde 2023 in Tübingen zusammen mit der medizinischen Fakultät der Universität gegründet und verbindet Künstliche Intelligenz mit Hirnforschung und klinischen Neurowissenschaften. Im Mittelpunkt stehen neue Methoden, die dazu beitragen sollen, Erkrankungen des Nervensystems früher zu erkennen, Krankheitsverläufe besser vorherzusagen und Prävention und Behandlung gezielter zu gestalten.
KI und „Big Data“ zur Prävention von Hirnerkrankungen
Das Hertie AI verbindet methodische Forschung in Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen mit konkreten Fragestellungen aus Neurowissenschaften und Medizin. Ziel ist es, die Möglichkeiten moderner KI für ein besseres Verständnis des gesunden und erkrankten Nervensystems nutzbar zu machen und neue Ansätze für Prävention, Diagnostik und Therapie zu entwickeln.
Dafür nutzen die Forschenden große und komplexe Datensätze aus Grundlagenforschung und klinischer Praxis – etwa Bildgebungs-, Verhaltens- oder biologische Daten. Mit Methoden des maschinellen Lernens untersuchen sie darin Muster und Zusammenhänge, die dazu beitragen können, Erkrankungen früher zu erkennen, Krankheitsverläufe vorherzusagen und Behandlungen stärker auf einzelne Patienten zuzuschneiden.
Eine besondere Herausforderung besteht darin, KI-Methoden so zu entwickeln, dass sie auch unter den anspruchsvollen Bedingungen des klinischen Einsatzes verlässlich funktionieren. Die Forschung am Hertie AI beschäftigt sich deshalb unter anderem mit der Genauigkeit, Robustheit, Nachvollziehbarkeit und Übertragbarkeit von KI-Modellen sowie mit der Verknüpfung unterschiedlicher medizinischer Daten.
Gründungsdirektor Prof. Philipp Berens, Professor im Bereich Data Science
Gründungsdirektor Prof. Philipp Berens, Professor im Bereich Data Science
Einbettung in den Forschungsstandort Tübingen
Das Institut besteht aus den beiden Abteilungen Data Science und Machine Learning und bietet darüber hinaus derzeit fünf unabhängigen Forschungsgruppen Raum für eigene wissenschaftliche Projekte. So verbindet das Hertie AI methodische Grundlagenforschung mit klinisch relevanten Fragestellungen und fördert zugleich junge Forschende beim Aufbau eigenständiger Forschungsprofile. Die Hertie-Stiftung unterstützt den Aufbau des Instituts mit 10 Millionen Euro über fünf Jahre.
Geleitet wird das Hertie AI von Prof. Dr. Philipp Berens, Professor für Data Science an der Universität Tübingen und Gründungsdirektor des Instituts, sowie Prof. Dr. Kerstin Ritter, Professorin für Machine Learning for Clinical Neuroscience. Berens ist außerdem Sprecher des Exzellenzclusters „Machine Learning – New Perspectives for Science“ und Mitglied der Core Faculty des Tübingen AI Centers; Ritter gehört dem Vorstand des Tübingen AI Centers an. Darüber hinaus ist sie Sprecherin des Medical Scientist Kollegs „ClinBrAIn: Artificial Intelligence for Clinical Brain Research“, Principal Investigator im Exzellenzcluster „Machine Learning – New Perspectives for Science“ und Mitglied im Deutschen Zentrum für Psychische Gesundheit am Standort Tübingen.
Das Hertie AI ist Teil des international sichtbaren Forschungsstandorts Tübingen und eng mit der Universität, der Universitätsmedizin und dem dortigen KI-Ökosystem verbunden. Die unmittelbare Zusammenarbeit von KI-Forschung, Neurowissenschaften und klinischer Medizin schafft dabei besondere Voraussetzungen, um neue methodische Entwicklungen schneller auf medizinische Fragestellungen zu übertragen.
Hertie AI kurz erklärt
Was ist das Hertie AI?
Das Hertie Institute for AI in Brain Health (Hertie AI) ist ein 2023 in Tübingen gegründetes Forschungsinstitut, das Künstliche Intelligenz mit Hirnforschung und klinischen Neurowissenschaften verbindet. Im Mittelpunkt stehen neue Methoden, die dazu beitragen sollen, Erkrankungen des Nervensystems früher zu erkennen, Krankheitsverläufe besser vorherzusagen sowie Prävention und Behandlung gezielter zu gestalten.
Am Hertie AI werden neue Methoden entwickelt, um Erkrankungen des Nervensystems früher zu erkennen, Krankheitsverläufe vorherzusagen und Therapien gezielter einzusetzen. Dafür nutzen die Forschenden große, multimodale Datensätze – sowohl aus der Grundlagenforschung als auch aus dem klinischen Alltag. Besonderer Wert wird dabei auf KI-Methoden gelegt, die nicht nur genau, sondern auch robust und nachvollziehbar sind.
Die wissenschaftliche Leitung liegt bei Prof. Dr. Philipp Berens und Prof. Dr. Kerstin Ritter. Berens ist Gründungsdirektor des Hertie AI und Professor für Data Science an der Universität Tübingen. Er ist Sprecher des Exzellenzclusters „Maschinelles Lernen: Neue Perspektiven für die Wissenschaft“ und forscht unter anderem an Methoden des maschinellen Lernens für neuromedizinische Fragestellungen und die Augenheilkunde.
Ritter ist Direktorin des Hertie AI und Professorin für Machine Learning for Clinical Neuroscience an der Universität Tübingen. Ihr Forschungsfokus liegt auf KI-Methoden zur Bewertung der Hirngesundheit, unter anderem anhand von Bildgebungs-, klinischen, genetischen und Verhaltensdaten.
Dr. Christina Bürger ist Managing Director des Hertie AI. Sie verantwortet das Wissenschaftsmanagement und den Institutsbetrieb und arbeitet gemeinsam mit der wissenschaftlichen Leitung an der strategischen Weiterentwicklung des Instituts.
Die Forschenden am Hertie AI beschäftigen sich unter anderem mit der Früherkennung von Alzheimer, Multipler Sklerose und Depressionen, mit der Vorhersage von Krankheitsverläufen bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Schlaganfall sowie mit der Vorhersage von Behandlungsergebnissen bei psychischen Erkrankungen wie Depressionen, Angst- und Zwangsstörungen.
Wie hilft KI konkret bei der Erforschung und Diagnose von Erkrankungen?
Am Hertie AI werden KI-Methoden eingesetzt, um große und komplexe medizinische Datensätze auszuwerten – beispielsweise Hirnaufnahmen, klinische Daten oder Bilddaten aus der Augenheilkunde. In der Augenforschung entwickeln die Forschenden etwa interpretierbare Algorithmen, die Fundusbilder und OCT-Daten analysieren. Sie sollen dabei helfen, Erkrankungen wie die diabetische Retinopathie oder die altersbedingte Makuladegeneration frühzeitig zu erkennen und ihre Entwicklung besser vorherzusagen.
Was unterscheidet das Hertie AI von anderen Forschungsinstituten?
Das Hertie AI verbindet methodische Grundlagenforschung in Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen eng mit Fragestellungen aus Neurowissenschaften und klinischer Medizin. Eine Besonderheit ist die enge Zusammenarbeit von KI-Forschenden und klinischen Partnern. Ziel ist es, Methoden zu entwickeln, die nicht nur im Forschungskontext funktionieren, sondern perspektivisch auch für Prävention, Diagnostik, Prognose und Therapie nutzbar werden.
Gibt es auch Forschung zu psychischen Erkrankungen?
Ja. Die Forschungsgruppe „Computational Neuropsychiatry“ entwickelt computergestützte Modelle des Gehirns, um Mechanismen hinter veränderten Verhaltensweisen bei psychiatrischen Erkrankungen besser zu verstehen und daraus neue Ansätze für die Behandlung abzuleiten. Weitere Forschungsarbeiten untersuchen unter anderem, wie maschinelles Lernen individuelle Risiko- und Schutzfaktoren für die Hirngesundheit sichtbar machen oder Behandlungsergebnisse bei psychischen Erkrankungen besser vorhersagen kann.
Wie werden die Forschungsergebnisse in die Praxis übertragen?
Das Hertie AI arbeitet eng mit klinischen Partnern unter anderem in Neurologie, Psychiatrie und Augenheilkunde zusammen. Ziel ist es, die entwickelten Methoden unter realistischen klinischen Bedingungen zu untersuchen und langfristig für Diagnostik und Therapie nutzbar zu machen.
Darüber hinaus vermittelt das Institut Wissen über KI in der Medizin. Ein Beispiel ist „Dr. med. KI“: Das Bildungsangebot richtet sich insbesondere an Medizin- und Informatik-Studierende sowie Ärzte, ist CME-zertifiziert und wurde bereits mehr als 20.000-mal in über 70 Ländern heruntergeladen.
Wie hängt das Hertie AI mit der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung zusammen?
Das Hertie AI ist ein Projekt der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung im Bereich „Gehirn erforschen“. Die Stiftung hat das Institut gemeinsam mit der Universität Tübingen gegründet und fördert seinen Aufbau mit 10 Millionen Euro über fünf Jahre. Damit stärkt sie die Verbindung von Künstlicher Intelligenz, Hirnforschung und klinischer Medizin und verfolgt das Ziel, neue Ansätze für Prävention, Diagnostik und Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems zu ermöglichen.
Hertie Network & Academy. Das Hertie Network of Excellence in Clinical Neuroscience und die Hertie Academy of Clinical Neuroscience fördern und vernetzen exzellente Neurowissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler. Das Programm ist ein einzigartiges Forschungsnetzwerk und Nachwuchsförderprogramm für die klinischen Neurowissenschaften.
Eric Kandel Prize. Mit dem Eric Kandel Young Neuroscientists Prize möchte die Hertie-Stiftung herausragenden wissenschaftlichen Nachwuchs im Bereich der Neurowissenschaften für seine Leistungen auszeichnen und zum Fortkommen in der Forschendenlaufbahn beitragen.
