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Verdrahtung des Gehirns und Kultur der Mehrdeutigkeit


Neue Erkenntnisse über Nervenfaserverbindungen

Neue Erkenntnisse zur 'Verdrahtung' des Gehirns, gewonnen durch Wissenschaftler an der International University Bremen

04. August 2006 - Die Wissenschaftler Claus Hilgetag, Professor of Neuroscience an der International University Bremen (IUB) und Marcus Kaiser, Academic Fellow an der University of Newcastle upon Tyne (UK), haben neue Erkenntnisse über die Organisation des Gehirns gewonnen. Den Wissenschaftlern gelang der Nachweis, dass lange Nervenfaserverbindungen für die Gehirnfunktion ebenso unerlässlich sind wie kurze Verbindungen. Langfristig können diese Erkenntnisse die Diagnose und Behandlung von Erkrankungen wie Alzheimer oder Autismus erleichtern.

Nach der bisherigen Theorie ist die Effizienz des Nervensystems auf möglichst kurze Verbindungen zwischen Nervenzellen zurückzuführen. Kaiser und Hilgetag kommen in ihrer Studie zu neuen Erkenntnissen: lange Verbindungen sind für eine effiziente Gehirnfunktion teilweise sogar besser. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe von PLoS Computational Biology ("Nonoptimal Component Placement, but Short Processing Paths, due to Long-Distance Projections in Neural Systems", Volume 2 | Issue 7 | JULY 2006) veröffentlicht.

Die Untersuchung basiert auf umfangreichen Analysen quantitativer neuro-anatomischer Daten von Primaten- und Wurmgehirnen. Meist werden in der Gehirnforschung Primatengehirne untersucht, wegen ihrer evolutionären Vergleichbarkeit mit dem menschlichen Gehirn. Die vorliegende umfassende Studie bezieht auch das Nervensystem eines wirbellosen Tieres ein. Die Forscher demonstrieren, dass viele kurze hintereinandergeschaltete Nervenfasern gegenüber längeren Fasern in Bezug auf Effizienz und Zuverlässigkeit in der Informationsübertragung im Nachteil sind.

Marcus Kaiser erklärt das Prinzip: "Es ist wie beim Zugfahren, mit einer Direktverbindung kommt man schneller an. Häufiges Umsteigen verlängert die Reise, und es besteht die Gefahr, einen Anschluss zu verpassen. Dasselbe gilt im Gehirn." Gehirnscans von Alzheimerpatienten und Autisten zeigen beispielsweise einen deutlichen Mangel an weitreichenden funktionellen Interaktionen.

In langwierigen Computerrechnungen wurde der weltweit umfangreichste Datenbestand zur Länge von Nervenfasern und neuronalen Verbindungen (Axonen) im Primatengehirn und im Nervensystem des Wurms Caenorhabditis elegans untersucht. Überprüft wurde, wie weit sich die Gesamtlänge vorhandener Nervenverbindungen durch eine Reorganisation verringern ließe. Dazu führte ein Programm Milliarden Rechenschritte aus, in denen potenzielle Neuanordnungen der verbundenen neuronalen Komponenten überprüft wurden. Es zeigte sich, dass aufgrund der überraschend großen Anzahl langer Nervenfasern eine bis zu 50 prozentige Verkürzung der neuronalen Verdrahtung möglich wäre.

"Im Allgemeinen wird das Gehirn mit einem Computer verglichen, dessen optimale Wirksamkeit durch eine Vielzahl kurzer Verbindungen zwischen den Nervenzellen bestimmt wird. Unsere Forschung zeigt jedoch, das die Kombination unterschiedlicher Verbindungslängen zwischen den neuronalen Komponenten wichtig ist," erklärt Claus Hilgetag. Diese Beobachtung bestätigt auch eine Vermutung, die der Computerpionier John von Neumann bereits vor 50 Jahren zur Arbeitsweise des Gehirns aufgestellt hat.

Langfristig können diese Erkenntnisse bei der Diagnose und Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer oder Autismus helfen, bei denen funktionelle Interaktionen im Gehirn gestört sind.

Fragen zur Studie beantworten:
Prof. Claus C. Hilgetag, PhD
International University Bremen
E-Mail: c.hilgetag[@]iu-bremen.de
Tel. (0421) 200 3542

Dr. Marcus Kaiser, PhD
Newcastle University
E-Mail: m.kaiser[@]ncl.ac.uk
Tel.: +44 191 222 8161

Quelle: International University Bremen www.iu-bremen.de

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Kultur der Mehrdeutigkeit


Arabist Prof. Dr. Thomas Bauer forscht am Wissenschaftskolleg Berlin

Münster (upm), 04. August 2006 - Für Forscher in aller Welt ist das Wissenschaftskolleg zu Berlin ein Paradies: Besonders herausragende und viel versprechende Gelehrte erhalten hier Gelegenheit, für ein Jahr frei von den Verpflichtungen und Ablenkungen des universitären Alltags und im Austausch mit anderen hervorragenden Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen ein Forschungsvorhaben voranzutreiben oder zu vollenden. Zu den 41 "Fellows", die für das akademische Jahr 2006/2007 in das Wissenschaftskolleg Berlin eingeladen wurden, gehört der Arabist und Islamwissenschaftler Prof. Dr. Thomas Bauer von der Westfälischen Wilhelms-Universität.

Prof. Bauer, der in Münster seit dem Jahr 2000 Direktor des Instituts für Arabistik und Islamwissenschaft ist, wird am Wissenschaftskolleg ein Forschungsprojekt über die Kultur der Mehrdeutigkeit (Ambiguität) betreiben. Die vormoderne arabisch-islamische Kultur vom achten bis 19. Jahrhundert zeichnet sich nach Ansicht des Arabisten gegenüber dem Abendland durch eine weit größere Toleranz gegenüber Mehrdeutigkeiten (Ambiguitätstoleranz) aus. Dies zeige sich in vielen Bereichen der islamischen Wissenschaften, etwa in Korantexten, im islamischen Recht oder in der Rhetorik, aber auch in der Mentalität der Menschen und in den sozialen Verhältnissen. Prof. Bauer nennt in diesem Zusammenhang die Toleranz gegenüber religiösen Minderheiten, die Wahrnehmung von Fremdheit und eine hohe soziale Mobilität.

Bezeichnend ist für den künftigen Fellow des Berliner Wissenschaftskollegs das weitgehend konfliktfreie Nebeneinander religiöser und säkularer Diskurse in der klassischen islamischen Kultur, die in auffälligem Kontrast zur heute verkündeten Untrennbarkeit zwischen Islam und weltlicher Sphäre stehe. Bauer: "Unter diesen spezifischen Voraussetzungen blieben dem Islam viele Krisen des Abendlandes erspart, doch liegt hierin auch eine wichtige Ursache für die aktuellen Konflikte zwischen Islam und westlicher Moderne".

Der Zusammenstoß des Islam mit einer Kultur, die eine solche Toleranz gegenüber Mehrdeutigkeiten kaum kannte und tendenziell ablehnte, habe zu einer Neuformulierung der Grundlagen des Islam in Form von Ideologien geführt, die sich sowohl in ihrer liberalen prowestlichen Ausprägung als auch in ihrer aggressiven islamistischen Variante gleichermaßen durch die weitgehende Ablehnung der eigenen kulturellen Tradition auszeichnen.

Von der intensiven und ungestörten Forschungsarbeit im Wissenschaftskolleg zu Berlin verspricht sich Prof. Bauer nicht nur Einsichten in andere Kulturen, sondern auch "ein besseres Verständnis der eigenen kulturellen Grundlagen, deren Relativität anders als kulturvergleichend nicht erkannt werden kann".


Institut für Arabistik und Islamwissenschaft der WWU Münster

Quelle: www.uni-muenster.de

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Weitere Themen: 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61

Sie haben einige Fragen zum Thema "Funktionsweise des Gehirns" oder Sie möchten wissen, was sind effiziente Gehirnfunktion, was sind Nervenfaserverbindungen oder was versteht man unter Grundlagenforschung? Einige Antworten auf häufig gestellte Fragen aus dem großen Bereich Wissenschaft und Forschung finden Sie unter dem Stichpunkt Glossar, welches stetig erweitert wird.