Gehirnforschung

Die moderne Gehirnforschung begann mit der Phrenologie, als Franz Joseph Gall Zusammenhänge zwischen Arealen des Gehirns und kognitiven Funktionen herstellte.

Die Rolle langsamer Erregungswellen im Schlaf bei der Gedächtniskonsolidierung

Die Frage, wie Erinnerungen im menschlichen Gehirn langfristig gespeichert werden, ist seit langem ein zentrales Thema der Neurowissenschaften. Eine neue Studie liefert nun entscheidende Erkenntnisse darüber, wie langsame Erregungswellen im Schlaf – sogenannte „Slow Waves“ – die synaptische Konsolidierung von Gedächtnisinhalten fördern. Slow Waves, auch als Slow Oscillations bezeichnet, sind im EEG messbare, langsame Erregungswellen, die typischerweise im Tiefschlaf auftreten. Sie werden mit der Gedächtniskonsolidierung und der Erhöhung der neuronalen Plastizität in Verbindung gebracht. Der Begriff „Deltawellen“… Weiterlesen »Die Rolle langsamer Erregungswellen im Schlaf bei der Gedächtniskonsolidierung

Wie schnell können Menschen denken?

Erst in jüngster Zeit gelang die Entdeckung der begrenzten Geschwindigkeit des menschlichen Denkens, wobei neue Studien zeigen, dass der menschliche Informationsdurchsatz bei etwa 10 Bits pro Sekunde liegt, was im Vergleich zu den enormen 1 Milliarde Bits pro Sekunde, die die sensorischen Systeme aufnehmen, extrem langsam erscheint. Es gibt daher das Paradoxon, dass der menschliche Verstand so langsam denkt, obwohl wir mit Milliarden von Neuronen ausgestattet sind, die weit mehr als 10 Bits pro Sekunde verarbeiten könnten.… Weiterlesen »Wie schnell können Menschen denken?

Mögliche Erklärung für das Paradox der langsamen menschlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit

Zheng & Meister (2024) haben sich mit dem Paradox der langsamen menschlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zur hohen Datenrate unserer Sinnesorgane beschäftigt. Der menschliche Informationsdurchsatz wird auf etwa 10 Bits pro Sekunde geschätzt, während unsere Sinneswahrnehmung Daten mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Milliarde Bits pro Sekunde erfasst. Diese enorme Diskrepanz wirft grundlegende Fragen zur Funktionsweise des menschlichen Gehirns auf, insbesondere bezüglich der Rolle der Neuronen und der Frage, warum das Gehirn trotz seiner enormen neuronalen Ressourcen nur… Weiterlesen »Mögliche Erklärung für das Paradox der langsamen menschlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit

Die Rolle der Deltawellen bei der Gedächtnisbildung

In einer Studie von Mittermaier et al. (2024) konnten neue Erkenntnisse über die Rolle langsamer Gehirnwellen (Slow Waves) bei der Gedächtnisbildung während des Tiefschlafs gewonnen werden. Als „Slow Waves“ oder auch „Slow Oscillations“ werden langsame Erregungswellen im Tiefschlaf bezeichnet. Der Begriff „Deltawellen“ bezeichnet ein bestimmtes Frequenzband im EEG und beschreibt damit langsame Erregungswellen, die auch außerhalb des Schlafs im Rahmen von Erkrankungen auftreten können. Insofern stellt er einen Überbegriff dar, der jedoch teilweise synonym mit „Slow Waves“… Weiterlesen »Die Rolle der Deltawellen bei der Gedächtnisbildung

Neue Erkenntnisse zur inneren Uhr

Innere Uhren steuern in nahezu allen Lebewesen physiologische Prozesse sowie das Verhalten. Diesbezüglich weisen alle Tiere, einschließlich des Menschen, tägliche Rhythmen hinsichtlich ihrer Aktivität, ihres Schlafes, ihres Hungers, ihres Stoffwechsels sowie ihrer Fortpflanzung auf. Das System, welches die biologischen Rhythmen reguliert, wird als circadiane Uhr bezeichnet und steuert sämtliche Vorgänge im Körper innerhalb eines 24-Stunden-Zeitraums. Die zentrale Steuereinheit, die „Hauptuhr“, ist bei Wirbeltieren im Gehirn in einem Bereich lokalisiert, der als suprachiasmatischer Nukleus (SCN) bezeichnet wird. Die… Weiterlesen »Neue Erkenntnisse zur inneren Uhr

Die Struktur von Axonen

Griswold et al. (2024) haben eine überraschende Entdeckung zur Struktur von Nervenzellen gemacht. Entgegen der bisherigen Annahme, dass Axone glatte, röhrenförmige Strukturen sind, zeigt die Studie, dass sie in Mäusegehirnen eher einer Perlenkette ähneln. Diese neue Erkenntnis wurde durch eine spezielle Kryokonservierungsmethode ermöglicht, bei der die Proben in flüssigem Stickstoff eingefroren wurden. Dies erlaubte eine detailliertere Beobachtung der natürlichen Struktur im Vergleich zu herkömmlichen Präparationsmethoden. Nicht-myelinisierte Axone des Zentralnervensystems der Maus wiesen nicht-synaptische, nanoskopische Varicositäten mit einem… Weiterlesen »Die Struktur von Axonen

Wie Hunde menschliche Sprache verarbeiten

Das menschliche Gehirn verarbeitet bei einem Zuruf die lexikalische Bedeutung getrennt von der emotionalen Prosodie der Sprache auf höheren Ebenen der Verarbeitungshierarchie. Prosodie ist dabei die Gesamtheit der lautlichen Merkmale beim Sprechen, die nicht an den Laut bzw. ans Phonem sondern an umfassendere lautliche Einheiten gebunden sind (Intonation, Tempo, Rhythmus, Akzent etc). Gábor et al. (2020) haben nuzn gezeigt, dass auch Hundegehirne lexikalische und emotionale prosodische Informationen in menschlichen gesprochenen Worten auseinanderhalten können. Bekanntlich beherrschen manche Hunde… Weiterlesen »Wie Hunde menschliche Sprache verarbeiten

Wie affektive Reize die Wahrnehmung von Gesichtern beeinflussen

In wiederholten Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass visuell präsentierte Reize durch ihre Assoziation mit affektiven Reizen eine zusätzliche Bedeutung erlangen können. Für Menschen stellen etwa Stimmen und Gesichter bedeutsame Quellen sozialer und emotionaler Informationen dar. Des Weiteren wird die Wahrnehmung durch situative Faktoren und mit ihnen verknüpfte Inhalte beeinflusst. In ihrer Studie untersuchten Ziereis & Schacht (2023), wie erlernte emotionale Kontextreize die Wahrnehmung von Gesichtern auf verschiedenen Verarbeitungsstufen beeinflussen. Im ersten Schritt wurden die Versuchsteilnehmenden instruiert, zu… Weiterlesen »Wie affektive Reize die Wahrnehmung von Gesichtern beeinflussen

Die neuronale Netzwerke der Theory of Mind

Edmonds et al. (2024) haben in einer umfangreichen Studie mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht, welche Hirnaktivität beim menschlichen Perspektivwechsel und der sogenannten „Theory of Mind“ auftritt. Die Ergebnisse zeigen, dass beim Nachdenken über die Gedanken anderer mehrere Hirnregionen des „sozialen kognitiven Netzwerks“ sowie die Amygdala aktiv werden. Interessant ist, dass diese evolutionär unterschiedlich alten Hirnareale in ständiger Kommunikation miteinander stehen, wobei die Amygdala als Teil des „Reptiliengehirns“ dem sozialen Netzwerk wichtige emotionale Informationen zukommen lässt. Diese Erkenntnisse… Weiterlesen »Die neuronale Netzwerke der Theory of Mind

Ursachen von Gang-Freezing bei Parkinson

Klocke et al. (2024) haben in einer Studie bedeutende Fortschritte im Verständnis des Gang-Freezings bei Parkinson-Patienten erzielt. Gang-Freezing ist ein sehr häufiges und problematisches Symptom der Parkinson-Erkrankung, bei dem die Betroffenen plötzlich „einfrieren“ und nicht mehr in der Lage sind, weiterzugehen. Mithilfe einer neuen Generation hochauflösender Hirnstimulationselektroden konnten die Wissenschaftler erstmals die Aktivität einzelner Nervenzellen im Gehirn während des Auftretens von Gang-Freezing in Echtzeit präzise messen und analysieren. Die Studie zeigt, dass spezifische Fehlaktivierungen des Nucleus subthalamicus,… Weiterlesen »Ursachen von Gang-Freezing bei Parkinson

Die Rolle inhibitorischer Neurone im Gehirn

Die neuronalen Netzwerke in unserem Gehirn befinden sich in einem fein abgestimmten Gleichgewicht. Dieses wird durch die Wechselwirkung von anregenden und hemmenden Nervenimpulsen aufrechterhalten, welche gemeinsam stabil regulierte Netze bilden. Diese Netze dienen der Speicherung von Information und der Kontrolle von Emotionen und Körperfunktionen. Eine Störung dieser fein abgestimmten Balance kann zu schwerwiegenden Erkrankungen wie Epilepsie oder Autismus führen. Obgleich die genaue Rolle der hemmenden oder auch inhibitorischen Neuronen in neuronalen Netzwerken sowie die Ursachen für deren… Weiterlesen »Die Rolle inhibitorischer Neurone im Gehirn

Das Gehirn als Vorhersagemaschine

Das menschliche Gehirn ist ein erstaunliches Organ, das weit mehr leistet, als nur Informationen zu verarbeiten. Es baut ständig ein aktives Modell der Umwelt auf, das es kontinuierlich an die Realität anpasst. Dieser dynamische Prozess des „Verstehens“ und Lernens involviert verschiedene Hirnregionen, die zusammenarbeiten, um unsere Wahrnehmung und unser Verhalten an die jeweilige Situation anzupassen. In einer Studie von Greco et al. (2024), bei der Magnetenzephalographie (MEG) verwendet wurde, hörten die Teilnehmer eine Reihe von Tönen mit… Weiterlesen »Das Gehirn als Vorhersagemaschine