New York/Wien. Jede Wellenlänge des sichtbaren Lichts kann mit einer bestimmten Farbe in Zusammenhang gebracht werden. Und wir können sie uns vorstellen, schon bevor wir sie tatsächlich sehen. Auch beherrschen wir die Fähigkeit, Musik lediglich über Noten auf einem weißen Blatt Papier zu interpretieren, und lauschen im besten Fall dem ganzen Musikstück im Kopf - ohne es in Realität zu hören.

Mit dem Duft ist es allerdings anders. Der einzige Weg, um zu beschreiben, ob etwas nach Rosen, Terpentin, einer Meeresbrise oder Benzin riecht, ist, es tatsächlich zu riechen. Das macht es bis heute so schwierig, einen Roboter zu bauen, der Düfte wahrnehmen kann, schreiben Forscher um Leslie Vosshall von der Rockefeller University im Fachblatt "Science".

Der Geruch ist auch deswegen viel komplizierter, da viele chemische Komponenten und Moleküle damit verstrickt sind. Computer-Experten haben nun erstmals eine Reihe an Algorithmen entwickelt, die mittels Analyse der Moleküle deren Duft vorhersagen könnten.

Lösungsansatz

49 Versuchsteilnehmer waren dazu aufgerufen, ungefähr 500 verschiedene Gerüche in unterschiedlichen Phiolen zu bestimmen. Die Probanden wurden nach der Intensität des Dufts und seiner Annehmlichkeit gefragt und mussten sie insgesamt 19 verschiedenen Beschreibungen wie "verbrannt", "Knoblauch" oder "fischig" zuordnen. Die Studie brachte mehr als eine Millionen Datenpunkte zu Tage.

"Wir haben die Frage, wie wir einen Geruch nur anhand chemischer Eigenschaften der Moleküle voraussagen können, noch nicht gelöst", betont Vosshall, "aber wir sind nun sehr nahe an einer Erklärung dran". Die Daten der Studie flossen in die sogenannte Dream Olfaction Prediction Challenge des IBM Thomas J. Watson Research Center unter der Federführung von Pablo Meyer ein. Dort entwickelten 22 Computer-Expertenteams ihre Algorithmen. Dream Challenges sind eine Art Wettbewerb, bei dem Teams von Computer-Experten versuchen, ungeklärte biomedizinische Probleme zu lösen.

"Wir lernten, dass wir einer Duftbeschreibung spezielle Strukturen zuordnen können", betont Meyer. Moleküle, die Sulfurgruppen beinhalten, tendieren dazu, nach Knoblauch zu riechen, und Moleküle ähnlich der Struktur von Vanille erzeugen den Geruch nach frischem Süßgebäck.

Die Erkenntnisse geben Einblick in die immens komplexe Biologie der Geruchswahrnehmung. Nach wie vor ist nicht bekannt, was eigentlich geschieht, wenn ein Molekül in unsere Nase dringt und dieses elektrische Signale verursacht, die zu unserem Gehirn gelangen, so die Studie.