Selbstkorrigierend, d. h. öffentlich...

Dieter Schütz  / pixelio.de

aus NZZ, 29. 1. 2014

Verifizieren und falsifizieren
Die Wissenschaft als selbstkorrigierendes System stärken 

von Alan Niederer 

Die amerikanische Gesundheitsbehörde NIH will die Reproduzierbarkeit von Forschungsergebnissen in der Biomedizin erhöhen. Dazu schlägt sie konkrete Massnahmen vor. 

Das Problem beschäftigt Wissenschaftsgemeinde und Öffentlichkeit gleichermassen: In der biomedizinischen Forschung lassen sich zu viele Ergebnisse nicht reproduzieren. Das wäre kein Problem, solange die falschen Resultate zeitig erkannt würden. Doch genau das ist oft nicht der Fall - mit der Folge, dass die Irrtümer lange «stehen bleiben» und so manche Nachfolgestudie am Menschen auf wissenschaftlich wackeligen Beinen steht. Dabei ist nicht etwa Forschungsbetrug das Hauptproblem, sondern Fehlentwicklungen im System. Um hier korrigierend einzugreifen, schlägt Francis Collin, Direktor der amerikanischen National Institutes of Health (NIH), in der Fachzeitschrift «Nature» konkrete Massnahmen vor.¹

Heikle Tierexperimente

So sollen die von den NIH unterstützten Wissenschafter künftig einen obligatorischen Kurs in Forschungsmethodik absolvieren müssen. Ein Schwerpunkt werde dabei auf dem Planen, Durchführen, Auswerten und Rapportieren von Labor- und Tierexperimenten liegen. Diese Tätigkeiten sind für Projekte in der sogenannten präklinischen Phase zentral. Laut Collins ist diese Studienphase besonders anfällig für nichtreproduzierbare Ergebnisse. Dies deshalb, weil Arbeiten zur gleichen Frage oft mit verschiedenen Tierstämmen und bei variierenden Umgebungsbedingungen durchgeführt würden. Viele Forscher würden zudem eine «geheime Sauce» einsetzen, um ihr Experiment zum Laufen zu bringen. Dies alles erschwert eine spätere Verifizierung oder Falsifizierung der Ergebnisse durch andere Forscher.

• Wissenschaft ist öffentliches Wissen, punctum.

Um das «Nachkochen» der Experimente zu erleichtern, sollen künftig wichtige Details zur Versuchsanordnung und relevante Rohdaten publiziert werden, so eine weitere Forderung des NIH-Chefs. Hier müssten aber auch die Fachjournale Hand bieten. Diese räumten noch immer dem Methodik-Teil zu wenig Platz ein, so Collins. Wichtiger als Studiendetails sei vielen Herausgebern die Brisanz der Ergebnisse. Diese Tendenz sei der wissenschaftlichen Qualität nicht förderlich.

Die NIH suchen auch nach Wegen, um den «Peer-Review»-Prozess, also die Begutachtung von Projekten durch anerkannte Fachkollegen, zu anonymisieren. Damit sollen unbewusste Voreingenommenheit und Befangenheit verhindert werden. Mit «PubMed Commons» soll zudem eine neue Online-Plattform entstehen, auf der Forscher über publizierte Arbeiten diskutieren können.

Falsche Anreizsysteme

Das grösste Problem im Forschungsbetrieb sei allerdings das Anreizsystem, schreibt Collins weiter. So würden Universitäten und Förderagenturen bei ihren Entscheiden noch immer zu stark auf die reine Anzahl an Publikationen in hochrangigen Journalen abstellen. Hier gelte es, neue Kriterien zu finden, um die Qualität und Bedeutung von Forschungsprojekten zu beurteilen. An den NIH soll dazu das von den Forschern auszufüllende Antragsformular so abgeändert werden, dass die Begutachter rasch erkennen können, was der wissenschaftliche Beitrag einer Forschungsarbeit ist. Mit all diesen Massnahmen soll die Wissenschaft als selbstkorrigierendes System gestärkt werden.

¹ Nature 505, 612/613 (2014).

Hirnschrittmacher.

aus scinexx

Steuerungszentrale Gehirn
Wie Strom unserem Denkorgan auf die Sprünge hilft

Es verarbeitet permanent unzählige Sinneseindrücke, ist Träger unserer Persönlichkeit und der Sitz aller Erinnerungen: das Gehirn. Die rund 100 Milliarden Nervenzellen sind durch 5,8 Millionen Kilometer lange Nervenbahnen miteinander verknüpft – das entspricht 145 Erdumrundungen. Ein Neuron ist mit bis zu 30.000 anderen Neuronen vernetzt und kann in der Großhirnrinde mit höchstens zwei Zwischenschritten jedes andere Neuron erreichen.

Stromimpuls gegen die Epilepsie

Aber auch diese einzigartige Steuerzentrale des Körpers kann erkranken und dann ihre Funktion nicht mehr richtig erfüllen. In einigen Fällen kann dann Medizintechnik bei der Therapie helfen. Eine weit verbreitete Nervenkrankheit ist beispielsweise die Epilepsie - allein in Deutschland sind 800.000 Menschen betroffen. Bei ihrer Behandlung gelang Medizinern im Jahr 1988 mit der sogenannten Vagusnervstimulation ein großer Durchbruch:

Dabei wird ein kleines Gerät in die Brust eingepflanzt, davon geht eine Elektrode ab. Diese wird an den Vagusnerv am Hals angebracht und stimuliert ihn alle fünf Minuten für 30 Sekunden mit einem elektrischen Impuls, den der Nerv ans Gehirn weiterleitet. So soll den Betroffenen geholfen werden, bei denen Medikamente gegen Epilepsie nicht anschlagen. Seit wenigen Jahren ermöglicht die sogenannte transkutane Vagusnervstimulation auch eine Behandlung ohne operativen Eingriff: Der Patient bekommt einen kleinen Apparat, ähnlich einem Hörgerät, der aus einem Stimulationsgerät und einer speziellen Ohrelektrode besteht. Der Impuls wird dann vom Ohr ans Gehirn weitergeleitet. 

Hilfreich auch bei Parkinson, Depressione und sogar Magersucht 

Auch die Symptome der Parkinson-Erkrankung konnten im Jahr 1998 erstmals mit Hilfe von elektrischer Stimulation gelindert werden. Bei der Tiefen Hirnstimulation wird eine winzige Elektrode über ein Loch im Schädel in das Gehirn eingeführt und im Zielgebiet verankert. Ein Impulsgeber, der die Größe eines Herzschrittmachers hat, wird unter dem Schlüsselbein implantiert. Er gibt über die Elektrode elektrische Reize an das Zielgebiet ab und hemmt dadurch überaktive Nervenzellen.

Diese Hemmung sorgt dafür, dass der Patient wieder besser gehen und sich bewegen kann, das schwere Zittern und die Störungen der Bewegungsabläufe lassen nach. Bisher kommt die Tiefe Hirnstimulation vor allem bei schweren Parkinsonfällen zum Einsatz, bei Patienten, die nicht mehr gut auf die Medikamente ansprechen. Inzwischen aber mehren sich die Hinweise, dass ein möglichst frühzeitiger Einsatz dieser Methode auch die Lebensqualität von leicht erkrankten Parkinson-Patienten deutlich erhöhen kann.

Eletronische Hirnschrittmacher werden heute aber auch schon bei weiteren Krankheiten getestet und bereits eingesetzt. So kann die Reizung per Elektroden gegen schwere klinische Depressionen helfen. Anfang 2013 wurde sie aber auch in Pilotstudie bereits bei schweren Fällen von chronischer Magersucht eingesetzt. Die Patientinnen nahmen durch die Tiefe Hirnstimualtion über Monate hinweg an Gewicht zu und litten weniger unter Depressionen und Zwangsstörungen. Damit könnte sich zukünftig eine Möglichkeit eröffnen, auch den Magersüchtigen zu helfen, die auf die klassischen Therapien nicht ansprechen. 

 

Systemik und Emergenz.

aus derStandard.at, 29. Jänner 2014, 12:34

Forscher fanden ähnliche Hirnstruktur bei Menschen und Makaken
Einzelne Bereiche sind allerdings anders miteinander verschaltet und zumindest ein Bereich ist beim Menschen neu dazugekommen

Was sind die neuronalen Grundlagen, die den Menschen zum Homo sapiens, also zum wissenden unter den Menschenaffen machen? Forscher nahmen nun eine Gehirnregion des Menschen unter die Lupe, die unter anderem mit Sprache und komplexen Gedankenprozessen in Verbindung steht, und verglichen sie mit der entsprechenden Region bei Makaken. Die im Fachblatt "Neuron" publizierte Überraschung: In grundlegenden Strukturen sind die beiden Gehirnregionen sehr ähnlich. Einzelne Bereiche interagierten allerdings anders, und immerhin ein Bereich sei beim Menschen neu hinzugekommen.

Die Forscher um Franz-Xaver Neubert von der University of Oxford hatten die Gehirne von 25 Menschen und 25 Makaken im Magnetresonanztomographen untersucht. Sie konzentrierten sich dabei auf den sogenannten ventrolateralen frontalen Kortex (vLFC). Beim Menschen ist dieser Bereich wichtig für die Verarbeitung von Sprache, für Entscheidungsfindungen und andere komplexe kognitive Prozesse.

"Einige Experten hatten argumentiert, dass der Mensch einen völlig neuen neuralen Apparat aufstellen musste, um diese Fähigkeiten zu entwickeln", erläuterte Neubert. "Andere sind jedoch der Ansicht, dass Vorläufer dieser spezialisierten Hirnbereiche auch schon in anderen Primaten angelegt waren."

Bereits vorhandene Regionen übernehmen Steuerung von Sprache

Die Forscher fanden nun zum Beispiel, dass die funktionelle Verknüpfung einzelner Bereiche in der Region sehr ähnlich ist - obwohl die Makaken bekanntermaßen nicht sprechen. Bei der Entwicklung der Sprachen seien möglicherweise bereits etablierte neuronale Prozesse in einem neuen Zusammenhang eingesetzt worden, schreiben die Forscher.

Deutliche Unterschiede fanden die Wissenschafter bei der Verschaltung der meisten Bereiche des vLFC mit Hirnregionen, die beim Hören eine wichtige Rolle spielen. "Dies könnte erklären, warum Affen bei einigen Höraufgaben so schlecht abschneiden und könnte darauf hindeuten, dass wir Menschen Hörinformationen anders nutzen, wenn wir Entscheidungen treffen", sagte Neubert.

Für eine Region des menschlichen Gehirns fanden die Wissenschafter überhaupt keine Entsprechung im Makaken-Gehirn. Diese Region sei an strategischen Planungen und am Multitasking beteiligt. Einige Regionen wiederum, die bei beiden Arten zu finden waren, spielen eine Rolle bei psychiatrischen Erkrankungen des Menschen wie ADHS oder Zwangserkrankungen. (APA/red)

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Links

• "Neuron"
• Science Daily: "Brain regions thought to be uniquely human share many similarities with monkeys"

Gibt's gar keine Schwarzen Löcher?

aus scinexx                                                             Kasimir Malevitch 1924

Schwarzes Loch mit Wiederkehr?
Stephen Hawking widerspricht gängiger Theorie zum Ereignishorizont von Schwarzen Löchern

Bisher war die Sache klar: Einem Schwarzen Loch entkommt nichts, nicht einmal das Licht. Jetzt aber erklärt der Kosmologe Stephen Hawking, dass es den Ereignishorizont vielleicht gar nicht gibt, die magische Grenze ohne Wiederkehr. Stattdessen sorgt ein scheinbarer Horizont dafür, dass Licht und Materie zwar festgehalten werden, die Information darüber aber in sehr veränderter Form sehr wohl wieder entkommen kann. 

Schwarze Löcher sind nach geltender Lehrmeinung Singularitäten – Orte unendlicher Dichte, in deren Zentrum die Gesetze der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht mehr gelten. Die gewaltige Schwerkraft dieser Singularitäten sorgt dafür, dass Materie und selbst Licht angezogen wird und nicht mehr entkommen kann – jedenfalls sobald sie den Ereignishorizont überschreiten. Er markiert quasi die Grenze zum Bereich ohne Wiederkehr.

Unmerkliche Grenze oder Feuerwand?

Der Einstein'schen Theorie nach würde ein Astronaut, der den Ereignishorizont versehentlich passiert, dies aber zunächst nicht bemerken. Denn dieser ist unsichtbar und unterscheidet sich rein äußerlich in Nichts von dem umgebenden Raum. Die Quantenmechanik aber sieht dies anders: Ihren Grundätzen nach müsste der Ereignishorizont mehr einer Feuerwand ähneln, einer extrem energiereichen Region. Ein sie passierender Astronaut würde nach dieser Theorie sofort zu Asche verbrennen. Beide Sichtweisen standen bisher unvereinbar nebeneinander.

Der Kosmologe Stephen Hawking während eines Vortrags bei der NASA

Jetzt aber präsentiert der britische Physiker Stephen Hawking eine dritte Lösung, die sowohl Einsteins Gesetze als auch die Quantentheorie zufriedenstellen würde: In seinem Artikel "Informationserhaltung und Wetterbericht für ein Schwarzes Loch" postuliert er, dass es gar keinen Ereignishorizont gibt. Denn das Raum-Zeit-Gefüge in der Umgebung des Schwarzen Lochs fluktuiert viel zu stark, um eine klare Grenze bilden zu können, so der Forscher.

Doch kein endgültiges Aus für Materie?

"Die Abwesenheit eines Ereignishorizonts aber bedeutet, dass es auch keine Schwarzen Löcher gibt – zumindest im Sinne von Orten, denen das Licht niemals entfliehen kann", erklärt Hawking. "Es gibt aber scheinbare Horizonte, die für eine bestimmte Zeitperiode bestehen." Hinter diesen halten die Schwarzen Löcher Materie nur zeitweilig fest. Nach Hawkings Ansicht sollten Schwarze Löcher daher "als metastabile Grenzzustände des Gravitationsfelds betrachtet werden."

Das aber bedeutet, dass die Information über die gefangene Materie nicht gänzlich verloren geht, wie es gängige Theorien besagen. Sie wird nur extrem stark verändert und verzerrt und dann letztlich als die sogenannte Hawking Strahlung wieder abgestrahlt. Diese bereits 1975 von Hawking postulierte Strahlung entsteht, wenn sich Materieteilchen dem Schwarzen Loch nähern. Dabei bilden sich kurzzeitig virtuelle Paare aus diesen Teilchen und ihren Antiteilchen. Stürzt dann nur eines der beiden ins Schwarze Loch, wird die Energie des übrigbleibenden als Strahlung abgegeben.

Hawking-Strahlung als Überrest

Diese Strahlung ist umso stärker, je kleiner und masseärmer das Schwarze Loch ist. Bei mikroskopisch kleinen Löchern sorgt diese Strahlung sogar dafür, dass sie im Laufe der Zeit schrumpfen und sich dann quasi komplett in Strahlung auflösen. Die massereichen Schwarzen Löcher, die aus Sternexplosionen entstehen oder im Herzen von Galaxien sitzen, strahlen dagegen nur wenig davon aus.

Jetzt hat Hawking seine Theorie dahin erweitert, dass diese Hawking-Strahlung noch immer Informationen darüber enthalten könnte, was einst ins Schwarze Loch fiel. Damit widerspricht dies dem Konzept des Ereignishorizonts, der alles zurückhält. Denn die Informationen über die eingesaugte Materie würden in einer extrem verwandelten Form wieder abgegeben. Diese Informationen auszulesen, wäre allerdings nahezu unmöglich. Hawking vergleicht es mit dem Versuch, Wetter langfristig akkurat vorherzusagen: Das ist zwar in der Theorie machbar, in der Realität aber nahezu unmöglich, zumindest bisher.

Reaktionen skeptisch bis vorsichtig

Ob Hawking mit seinem neuesten Wurf Recht hat, bleibt abzuwarten. Das Echo unter seinen Physikerkollegen ist bisher geteilt bis vorsichtig. Einige halten es für durchaus möglich, dass es Schwarze Löcher ohne Ereignishorizont geben könnte. Andere sind eher skeptisch, denn die Raumzeit-Fluktuationen, die den Ereignishorizont aufheben sollen, wurden bisher zumindest bei den Schwarzen Löchern in unserer Umgebung nicht nachgewiesen.

Und auch Raphael Bousso von der University of California in Berkeley, ein ehemaliger Hawking-Schüler, äußerst sich in "Nature News" eher vorsichtig: "Die Idee, dass es bei einem Schwarzen Loch gar keinen Punkt mehr gibt, von dem es keine Wiederkehr gibt, ist noch radikaler und problematischer als die Existenz des Ereignishorizonts als Feuerwand", so der Physiker. (High Energy Physics – Theory, 2014; arXiv:1401.5761 )

Video: Stephen Hawking erklärt seine Theorie bei einem Vortrag in Cambridge

Wozu die Welt da ist.

Die Welt ist nicht da um von uns erkannt zu werden, sondern uns 
in ihr zu bilden. Das ist eine Kantische Idee.

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Georg Christoph Lichtenberg, Sudelbücher Heft J, N°898

Homo errans.

aus NZZ, 22. 1. 2014

Lost in Orientation

Die verlorene Gabe des Verirrens

Eduard Kaeser · «Ich bin hier» - so war ein kleiner Testbericht betitelt, in dem der Journalist Matthew Honan vor ein paar Jahren seine Erfahrungen mit mobilen Geräten und ihren Apps beschrieb. Er schloss mit der Bemerkung: «Ich habe bessere 'location awareness' gefunden, aber meinen Sinn für Orte verloren (. . .). Auch wenn wir unsere Umwelt zunehmend digitalisieren, sollten wir nicht vergessen, auf altmodische Weise umherzuschauen.»

Die Bemerkung ist symptomatisch für einen schon seit einiger Zeit stattfindenden Umbau am und im Menschen. Wir rüsten unseren naturwüchsigen Orientierungsapparat mit Gadgets auf, die «Ortssinn» zeigen. Das Navi als Lotse durchs Leben. Je mehr «location awareness» es hat, desto weniger brauche ich meinen eigenen Ortssinn. Der in sein Handydisplay versunkene Mensch: Er ist nicht da, wo er ist - das emblematische Paradox unserer Zeit.

«There is no 'there' there» - Gertrude Steins Bonmot gilt immer mehr für die ganze Erde, die Terra cognita. Die Schriftstellerin meinte mit dem «there» Oakland in Kalifornien, den Ort ihrer Kindheit. Als sie Jahre später dorthin zurückkehrte, war diese «Orthaftigkeit» erodiert und damit auch das Lebenszentrum von damals. Sie konnte in diesem «there» nichts mehr finden, was sie an ihre Kindheit erinnerte. Sie hatte mit ihrer geografischen auch ihre psychografische Orientierung verloren, ihren Seelenhalt.

Wann beginnt man auf altmodische Weise umherzuschauen? Zum Beispiel dann, wenn man sich verirrt hat. Man könnte es deshalb als Ironie der totalen Kartierung unseres Daseins bezeichnen, dass auf einmal das Verirren an neuer Bedeutung gewinnt: Verirren als existenzieller Grundzustand; nicht als Defizit (unfähig, den Weg zu finden), sondern als Vermögen (fähig, sich ohne Weg zurechtzufinden). Wer sucht, der findet, weiss schon die Bibel. Aber nur wer sich irrt und verirrt, sucht überhaupt. Reisende früherer Zeiten gewannen dem Verirren durchaus seine positive, erkenntnisfördernde Bedeutung ab. So schreibt etwa der grosse Geher durch Europa, Johann Gottfried Seume, zu Beginn des 19. Jahrhunderts: «Ich verirrte mich abermals und kam, anstatt nach Syrakus, nach Lentini. Es war mir indessen nicht unlieb, die alte Stadt zu sehen.» Sollte ironischerweise ein Zeitalter, das dem Verirren den Garaus machen will, ausgerechnet dieses Verirren - das Nirgendwo- oder Anderswo-Ankommen - als menschliche Kunst und Tugend wieder aufwerten?

Statt sich also vom iPhone sagen zu lassen, wo man sich und was sich alles in der Umgebung befindet, könnte man sich ja auch einmal eingestehen, in unbekanntes Gelände geraten zu sein, das man nun auf eigene Faust erkunden möchte. Plötzlich entdeckt man selber Orte. Oder eher: Man entdeckt in sich einen neuen Typus von Reisenden in der medientechnischen Erschliessung der Welt: den Homo errans. - Er erblickt in den toten Winkeln der Navigationssysteme neue Terra incognita.

Die Erde wird zu Google-Earth. Wenn es aber keine weissen Flecken mehr gibt auf der Weltkarte, dann wirft man einfach die Karte weg, und die Welt wird wieder weiss. Der Homo errans muss heute als jener Mensch begriffen werden, der seinen Weg selber sucht, dabei vielleicht Irrwege betritt, auf Abwege gerät, Holzwege einschlägt. Er ist der Mensch, der in allem Abfragen das Fragen neu lernt. Nur wer sich verirren kann, kann sich auch verändern.

Nota. 

"Nur wer sich verirren kann, kann sich auch verändern." - Das ist nun wahrhaft das Signum einer neuen Epoche: dass sich-Verändern zum fraglosen Wesen des Menschseins selber gezählt wird. Sich treu bleiben und immer und überall derselbe-Sein galt vordem als der moralische Auftrag an einen jeden. - Ja ja, das ist eine simple Wendung: unter aller äußerlichen Veränderung im Innern doch immer... Aber das ist eine nachträgliche Ausflucht. War noch gestern das "mich-selber-Finden" so etwas wie der Sinn des Lebens, gilt heut als Paradigma: dein Selbst verändern. Ist das besser oder ist es auch nur wieder so ein eitles Modegewäsch?

JE

Dein Körper denkt mit.

aus derStandard.at, 21. 1. 2014

Der ganze Körper beeinflusst das menschliche Denken

Tom Ziemke in Wien: Verhalten, Denken und Empfinden von Gesichtsmuskeln und Darmbakterien abhängig

Wien - Geistige Prozesse sind nicht allein Aufgabe des Gehirns. Vielmehr mischt der ganze Körper von den Muskeln bis zu den Darmbakterien dabei mit, was man denkt und wie man sich verhält, wie der Kognitionsforscher Tom Ziemke von der Universität Skövde (Schweden) am Montagabend bei einem Vortrag in Wien erklärt.

Traditionell würde man in der Kognitionsforschung Körper und Geist strikt trennen, so wie etwa Hardware und Software auf einem Computer. Versuche in den Neuro- und Verhaltenswissenschaften hätten aber gezeigt, dass Denken, Empfinden und Verhalten mit Körperfunktionen wie einfachen Reflexen, dem Stoffwechsel und dem Immunsystem verknüpft sind, sagte Ziemke im Rahmen der "Bühler-Lecture" an der Universität Wien.

Botox lähmt auch die Fähigkeit, sich zu ärgern

So können etwa die Gesichtsmuskeln mitentscheiden, ob man eine Karikatur witzig findet oder nicht, erklärte Ziemke. Wenn Versuchspersonen einen Stift mit der Spitze nach vorne zwischen den Zähnen halten mussten, was Gesichtsmuskeln aktiviert, die man beim Grinsen braucht, fanden sie solche Zeichnungen lustiger als Personen, die einen Stift quer zwischen die Lippen pressten, was einem ablehnenden Gesichtsausdruck entspricht. Und wenn man mit Botox einen Gesichtsmuskel lähmt, der für eine missbilligende Miene notwendig ist, fällt es den Leuten schwer, sich zu ärgern, sagte er.

In einem anderen Versuch hätten US-Forscher Versuchspersonen mit Wörtern berieselt, bei denen Amerikaner an alte Leute denken - wie etwa "Bingo", "grau" und "Florida". Danach beobachten sie, dass die Probanden langsamer den Gang entlang zum Lift spazierten als Kontrollpersonen, die neutrale Wörter zu hören bekamen.

Mutmachende Darmbakterien

Sogar die Darmflora kann das Verhalten beeinflussen, sagte Ziemke. So hätten Darmbakterien von mutigen Mäusen ängstliche Tiere in einem Experiment kühn gemacht und die Forscher konnten sogar chemische Veränderungen in den Mäusehirnen feststellen.

Schließlich hatte der Wissenschafter noch einen Rat für Jobsuchende: "Wenn Sie sich für eine Stelle bewerben, ist es vielleicht besser, wenn Sie das Motivationsschreiben und den Lebenslauf in eine solide, schwere Mappe stecken", sagte er. Denn Passanten hätten vermeintliche Jobkandidaten besser beurteilt, wenn ihre Bewerbungsunterlagen an einem schweren Klemmbrett steckten als auf einem leichten, erklärte der Kognitionsforscher.

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Link
Universität Wien: Vortrag - Sum, Ergo Cogito – Wie der Körper unser Denken beeinflusst