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Ein einzigartiges Gehirnsignal könnte der Schlüssel zur menschlichen Intelligenz sein

6. April 2021 | Bewusstsein | Spiritualität | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

Wissenschaftler, die menschliche Neuronen erforschen, lernen direkt einige bemerkenswerte Dinge.

Obwohl Fortschritte gemacht werden, bleibt unser Gehirn ein Organ mit vielen Rätseln. Dazu gehört die genaue Funktionsweise der Neuronen, von denen es im menschlichen Gehirn etwa 86 Milliarden gibt. Neuronen sind in komplizierten, labyrinthartigen Netzwerken miteinander verbunden, über die sie Informationen in Form von elektrischen Signalen austauschen. Wir wissen, dass Signale ein einzelnes Neuron durch eine Faser, die Axon genannt wird, verlassen, und auch, dass Signale von jedem Neuron durch Eingangsfasern, die Dendriten genannt werden, empfangen werden.

Das Verständnis der elektrischen Fähigkeiten von Dendriten im Besonderen – die schließlich zu jedem Zeitpunkt Signale von unzähligen anderen Neuronen empfangen können – ist grundlegend für die Entschlüsselung der Kommunikation von Neuronen. Es mag Sie jedoch überraschen zu erfahren, dass vieles von dem, was wir über menschliche Neuronen annehmen, auf Beobachtungen an Dendriten von Nagetieren basiert – es gibt einfach nicht viel frisches, noch funktionsfähiges menschliches Hirngewebe für eine gründliche Untersuchung.

Für eine neue Studie, die am 3. Januar in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, bekamen Wissenschaftler jedoch die seltene Gelegenheit, einige Neuronen aus der äußeren Schicht des menschlichen Gehirns zu untersuchen. Sie entdeckten verblüffende Verhaltensweisen der Dendriten, die möglicherweise einzigartig für den Menschen sind und sogar erklären können, wie unsere Milliarden von Neuronen die riesige Menge an Informationen verarbeiten, die sie austauschen.

 

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Ein Rätsel, gelöst?

Elektrische Signale werden mit zunehmender Entfernung schwächer, und das stellt diejenigen, die das menschliche Gehirn verstehen wollen, vor ein Rätsel. Es ist bekannt, dass menschliche Dendriten etwa doppelt so lang sind wie die Dendriten von Nagetieren, was bedeutet, dass ein Signal, das einen menschlichen Dendriten durchläuft, viel schwächer an seinem Ziel ankommen könnte als eines, das den viel kürzeren Dendriten eines Nagers durchläuft. Der Biologe Matthew Larkum von der Humboldt-Universität in Berlin, der die Studie mitverfasst hat, sagt gegenüber LiveScience: „Wenn sich die elektrischen Eigenschaften zwischen Nagetieren und Menschen nicht ändern, würde das bedeuten, dass dieselben synaptischen Eingänge beim Menschen ein ganzes Stück schwächer sein würden.“ Ein weiterer Schlag gegen den Wert der Forschung an Tieren und Menschen. Die einzige Möglichkeit, dass dies nicht zutrifft, ist, dass die Signale, die in unseren Gehirnen ausgetauscht werden, nicht die gleichen sind wie die in einem Nagetier. Genau das haben die Autoren der Studie herausgefunden.

Die Forscher arbeiteten mit Hirngewebe, das zu therapeutischen Zwecken aus den Gehirnen von Tumor- und Epilepsiepatienten geschnitten wurde. Reseziert wurden Neuronen aus den überproportional dicken Schichten 2 und 3 der Großhirnrinde, einer Besonderheit des Menschen. In diesen Schichten befinden sich unglaublich dichte neuronale Netzwerke.

Ohne Sauerstoffzufuhr über das Blut überleben solche Zellen allerdings nur etwa zwei Tage, so dass Larkums Labor in dieser Zeit rund um die Uhr arbeiten musste, um die meisten Informationen aus den Proben zu gewinnen. „Man bekommt das Gewebe nur sehr selten, also muss man einfach mit dem arbeiten, was man vor sich hat“, sagt Larkum. Das Team machte Löcher in Dendriten, in die sie Glaspipetten einführen konnten. Durch diese schickten sie Ionen, um die Dendriten zu stimulieren, wodurch die Wissenschaftler ihr elektrisches Verhalten beobachten konnten.

Bei Nagetieren wurden zwei Arten von elektrischen Spikes in Dendriten beobachtet: ein kurzer, eine Millisekunde dauernder Impuls bei der Einführung von Natrium und Impulse, die 50- bis 100-mal länger dauern, als Reaktion auf Kalzium.

In den menschlichen Dendriten wurde eine Art von Verhalten beobachtet: superkurze Spikes, die in schneller Folge nacheinander auftreten. Dies deutet für die Forscher darauf hin, dass menschliche Neuronen „deutlich erregbarer“ sind als Neuronen von Nagetieren, was es ihnen ermöglicht, unsere längeren Dendriten erfolgreich zu durchqueren.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die menschlichen neuronalen Spikes – obwohl sie sich ähnlich wie die Spikes von Nagetieren verhielten, die durch die Einführung von Natrium angeregt wurden – durch Kalzium erzeugt wurden, also im Wesentlichen das Gegenteil von Nagetieren.

 

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Eine noch größere Überraschung

Die Studie berichtet auch von einem zweiten wichtigen Ergebnis. Um besser zu verstehen, wie das Gehirn diese Impulse nutzt, programmierte das Team Computermodelle, die auf ihren Ergebnissen basieren. (Die Gehirnscheiben, die sie untersucht hatten, konnten natürlich nicht wieder zusammengesetzt und irgendwie eingeschaltet werden.)

Die Wissenschaftler konstruierten virtuelle neuronale Netzwerke, deren Neuronen jeweils an Tausenden von Punkten entlang ihrer Dendriten stimuliert werden konnten, um zu sehen, wie jedes einzelne mit so vielen Eingangssignalen umging. Frühere, nicht-menschliche Forschungen legten nahe, dass Neuronen diese Eingänge addieren und so lange festhalten, bis die Anzahl der erregenden Eingangssignale die Anzahl der hemmenden Signale übersteigt, woraufhin das Neuron die Summe dieser Signale von seinem Axon aus in das Netzwerk abfeuert.

Das ist jedoch nicht das, was Larkums Team in ihrem Modell beobachtete. Der Output der Neuronen war umgekehrt zu ihren Inputs. Je mehr erregende Signale sie erhielten, desto geringer war die Wahrscheinlichkeit, dass sie abfeuerten. Jedes Neuron hatte einen scheinbaren “ optimalen Wert“, wenn es um die Stärke des Inputs ging.

Die Forscher vermuten, dass Dendriten und Neuronen intelligenter sind als bisher vermutet und die eingehenden Informationen verarbeiten, sobald sie ankommen. Mayank Mehta von der UC Los Angeles, der nicht an der Forschung beteiligt ist, erläutert gegenüber LiveScience. „Es sieht nicht so aus, als würde die Zelle nur Dinge addieren – sie wirft auch Dinge weg.“ Das könnte bedeuten, dass jedes Neuron den Wert eines jeden Signals für das Netzwerk bewertet und “ Störfaktoren “ aussortiert. Es könnte auch sein, dass verschiedene Neuronen für verschiedene Signale und damit Aufgaben optimiert sind.

Ähnlich wie Kraken die Entscheidungsfindung über ein dezentrales Nervensystem organisieren, deuten die neuen Forschungsergebnisse darauf hin, dass – zumindest beim Menschen – nicht nur das neuronale Netzwerk intelligent ist, sondern alle einzelnen Neuronen darin. Das wäre genau die Art von rechnerischer Superleistung, die man irgendwo im erstaunlichen menschlichen Gehirn zu finden hofft.

 

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Natural Sound Systeme

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Worin besteht eigentlich der Unterschied zwischen den Natural Sound Systeme der Firma idealsound und herkömmlichen Lautsprechern? Was macht die Natural Sound Systeme so besonders?

Als erstes fällt einem das ungewöhnliche Design auf. Man sieht auf den ersten Blick, dass hier etwas „anders“ ist. Doch worin liegt nun der grundlegende technische Unterschied zu anderen Lautsprechersysteme?

Donner und Vogelgesang

Hier ist es nun wichtig, sich die Funktionsweise einer Lautsprecherbox etwas näher anzuschauen.

Bei herkömmlichen Lautsprechern wird der Schall, in einen konstruktionsbestimmten Abstrahlwinkel, nach vorne in eine Richtung abgegeben. Bei einem Stereosignal (zwei Lautsprecherboxen) sitzt der Zuhörer idealerweise dann im sogenannten Stereodreieck, was bedeutet, dass er mehr oder weniger stark oder laut „etwas“ auf die Ohren bekommt.

Ein Blick in der Natur erklärt den Unterschied

Wirft man einen Stein in ruhiges Gewässer, so wird eine gleichmäßige Wellenausbreitung sichtbar. In der Natur breitet sich zum Beispiel der Gesang eines Vogels „kugelförmig“ aus, wodurch er sehr gut und weit hörbar ist.

Die Natural Sound Systeme von idealsound erreichen nun unter zu Hilfenahme eines Campanoiden, welcher oberhalb des Breitbandlautsprechers – beziehungsweise bei den Zwei und Dreiwegesystemen zwischen dem Mittel- und Hochtöner – platziert ist. Dadurch kommt es zu einer gleichmäßigen, 360 Grad Schallabstrahlung in kugelförmiger Charakteristik.  sind Sie in der Lage, mit nur zwei Lautsprecherboxen ein dreidimensionales Klangbild zu erzeugen.

Aufgrund dieser Konstruktion wird das „natürliche Hören“, also das „Hineinhören“ in eine Klangwelt, gefördert, wodurch sich diese Systeme auch sehr gut für die therapeutische Arbeit eignen. Die Zuhörer nehmen die Musik plötzlich vollkommen anders war, da das Gehör sich zunehmend „öffnet“ und förmlich nach „Informationen“ sucht. Positioniert man sich genau zwischen zwei Natural Sound Lautsprechern, entsteht der Klangeindruck eines Surroundklangsystems. Man fühlt sich mitten drin im Klanggeschehen.

Der wichtigste Informationsanteil einer musikalischen Darbietung liegt im Mitteltonbereich – hier spielt sich im wahrsten Sinne des Wortes die Musik ab. Genau da liegen auch die Stärken der Natural Sound Systeme von idealsound und überzeugen mit transparenter Wiedergabe sowie detailreicher Tiefenstaffelung.

Daher entdeckt man beim mehrmaligen Anhören eines Musikstückes auch immer wieder neue Details, die zuvor anscheinend nicht dagewesen sind. Der Hochtonbereich rundet den hervorragenden Gesamteindruck ab und lässt das Musikmaterial im richtigen Licht erstrahlen.

Mit Natural Sound Systeme von idealsound öffnen sich neue faszinierende Klangwelten.

 

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