Epigenetische Vererbung an einem Beispiel.

aus derStandard.at, 14. Juli 2017, 18:37

Wie epigenetische Vererbung wirklich funktioniert

Bis vor kurzem galt es als undenkbar, erworbene Eigenschaften weiterzuvererben. Eine neue Studie dokumentiert nun ganz konkret, wie das passiert

Freiburg/Wien – Obwohl jede Zelle in unserem Körper genau dieselbe DNA-Sequenz enthält, besitzen wir mehr als 250 verschiedene Zelltypen: Hautzellen, Knochenzellen oder Nervenzellen sehen nicht nur sehr verschieden aus, sie erfüllen auch ganz andere Funktionen. Für diese Unterschiede sorgen sogenannte epigenetische Modifikationen, die letztlich dazu führen, dass Gene an- oder abgeschaltet werden.

Anders als die fixierten Buchstaben der DNA können sich diese epigenetischen Markierungen während unseres Lebens – etwa in Reaktion auf unsere Umwelt oder unseren Lebensstil – verändern. Mit anderen Worten: Stress, Krankheit oder die Ernährung wirken sich auf das epigenetische Gedächtnis der Zellen aus.

Unüberwindliche Barriere?

In den Lebenswissenschaften war man im 20. Jahrhundert überzeugt, dass solche epigenetischen Veränderungen nicht vererbt werden können: Sie würden bei der Entwicklung von Spermien und Eizellen völlig gelöscht. Das entsprechende Konzept dazu hat der deutsche Biologe August Weismann bereits 1883 formuliert: in Gestalt der nach ihm benannten, unüberwindlichen Barriere zwischen Körper- und Keimzellen.

Doch in den letzten Jahren mehrten sich Hinweise, dass epigenetische Markierungen tatsächlich an folgende Generationen weitervererbt werden und sich nicht an die Weismann-Barriere halten. So etwa zeigten neuere epidemiologische Studien eine Korrelation zwischen der Ernährung von Großvätern und einem erhöhten Risiko für Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei deren Enkeln.

Wie das genau passiert, blieb bisher aber weitgehend unklar. Ein Team um Nicola Iovino (Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik) hat nun in einer neuen Studie im Fachblatt Science etwas mehr Licht in die Frage gebracht, wie epigenetische Veränderungen von der Mutter auf den Embryo übertragen werden.

Lebenswichtige epigenetische Instruktionen

Die Studie wurde zwar an Fruchtfliegen durchgeführt, man konzentrierte sich dabei aber auf eine epigenetische Modifikation namens H3K27me3, die es auch beim Menschen gibt. H3K27me3 wirkt auf die Verpackung der DNA im Zellkern ein und damit auch auf das Stilllegen bestimmter Gene. Wie Iovino und seine Kollegen herausfanden, sind die H3K27me3-Modifikationen in den Eizellen der Mutter auch noch nach der Befruchtung im Embryo vorhanden.

Eikammer eines Fruchtfliegen-Weibchens mit der Eizelle, in der H3K27me3 durch eine grüne Anfärbung sichtbar gemacht wurde. Diese Zelle wird gemeinsam mit den Spermium zur Entstehung der nächsten Fliegengeneration beitragen. In der oberen rechte Ecke sind ein mütterlicher und väterlichen Vorkern vor ihrer Fusion während der Befruchtung abgebildet. Die grüne Färbung von H3K27me3 erscheint ausschließlich im mütterlichen Vorkern, was darauf hinweist, dass ihre epigenetischen Instruktionen in die nächste Generation vererbt werden.

Damit ließen es die Forscher aber nicht bewenden: Sie wollten zudem noch wissen, ob die epigenetischen Modifikationen auch Funktionen in der Embryonalentwicklung erfüllen. Tatsächlich zeigte sich, dass diese vererbten epigenetischen Instruktionen einen genau abgestimmten Mechanismus darstellen, um die Genaktivierung während des Prozesses der frühen Embryonalentwicklung zu regulieren.

Wir (ver-)erben eben nicht nur Gene

Damit zeigt die Studie erstmals ganz handfest, dass wir von unseren Eltern nicht nur Gene, sondern auch epigenetische Mechanismen erben, welche die Aktivität unseres Erbguts steuern. "Es ist somit durchaus denkbar", so Iovino, "dass zumindest in einigen Fällen erworbene Umweltanpassungen über die Keimbahn auch an die Nachkommen weitergegeben werden könnten." (tasch)

maxplancksociety

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Link
Science: "Germ line–inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition"

Hypnose gibts wirklich.

aus scinexx

Wie Hypnose unsere Wahrnehmung manipuliert
Hypnotische Suggestion kann die Verarbeitung von Reizen im Gehirn blockieren

Faszinierender Effekt: Forscher haben entschlüsselt, wie die Hypnose unsere Sinneswahrnehmung verändert. Demnach blockiert eine hypnotische Suggestion zwar nicht das Registrieren eines Reizes, wohl aber dessen weitere Verarbeitung im Gehirn. Das enthüllten Hirnstrommessungen bei hypnotisierten Probanden. Durch diese Blockade der Verarbeitung dringen Wahrnehmungen dann nicht bis ins Bewusstsein vor, wie die Forscher im Fachmagazin "Scientific Reports" erklären.

Hypnose galt lange als fauler Zauber und unseriöser Jahrmarktstrick. Doch inzwischen hat sich das Bild gewandelt. Studien belegen, dass Hypnose nachweisbare Veränderungen im Gehirn bewirkt. Dies wiederum kann dazu beitragen, dass Menschen beispielsweise beim Zahnarzt weniger Schmerzen empfinden oder besser schlafen können. Doch wie genau die Hypnose unser Denken und Fühlen beeinflusst, ist bisher erst in Ansätzen erforscht. 

Brett vorm Kopf 

Mehr Einblick liefert nun ein Hypnose-Experiment von Barbara Schmidt und ihren Kollegen von der Universität Jena. Sie haben untersucht, wie sich die visuelle Wahrnehmung bei einer entsprechenden Hypnose verändert. Dafür ließen sie 60 Versuchspersonen zunächst auf einem Bildschirm bestimmte Symbole zählen – inmitten vieler Dreiecke sollten die seltener auftauchenden Quadrate gezählt werden.
 
Dann hypnotisierten sie die Teilnehmer. "Wir suggerierten ihnen, dass sie ein hölzernes Brett vor ihren Augen sehen würden, das ihre Sicht auf den Monitor behindert", berichtet Schmidt. Dennoch sollten die Probanden weiterhin versuchen, die Symbole zu zählen. Bereits in Vortests waren die Probanden so ausgewählt worden, dass ein Drittel von ihnen besonders gut hypnotisierbar waren, ein Drittel mittelmäßig und der Rest nur schwach auf die Hypnose ansprach. 

Suggestion hat reale Auswirkungen 

Das Ergebnis: "Durch die suggerierte Sichtbehinderung stieg die Anzahl der Zählfehler erheblich", berichten die Forscher. Während zuvor mehr als 90 Prozent der Quadrate entdeckt und korrekt gezählt worden waren, sank die Trefferquote bei den nur schwach auf Hypnose ansprechenden Probanden auf unter 80 Prozent, bei den gut hypnotisierbaren sogar auf nur noch gut 50 Prozent. "Je realer den Probanden dabei das Brett vor dem Kopf erschien, desto stärker sank ihre Zählleitung ab, berichten Schmidt und ihre Kollegen. Die hypnotisierten Teilnehmer schienen viele der Symbole auf dem Bildschirm nicht mehr sehen zu können – so als würde tatsächlich ein Holzbrett ihnen die Sicht versperren. "Dies illustriert die Wirkung von Suggestionen und die Macht des Geistes", betonen sie. 

Hirnwellen abgeschwächt 

Aber warum und wie funktioniert die Sichtblockade durch das suggerierte "Brett vor dem Kopf"? Um das herauszufinden, analysierten die Wissenschaftler die Hirnströme der Probanden mittels Elektroenzephalo- gramm (EEG). Dabei zeigte sich: Die frühen Hirnreaktionen auf die Symbolwahrnehmung waren noch nicht beeinträchtigt. Hirnwellen, die typischerweise 200 Millisekunden nach einem visuellen Reiz auftreten, waren bei den hypnotisierten Probanden noch normal.
 
Anders dagegen die Hinströme, die durch die Verarbeitung des Reizes im Gehirn entstehen: Die dafür typischen Wellen waren unter Hypnose signifikant abgeschwächt, wie die EEG-Auswertung ergab. "Die Amplitude dieser P3b-Reaktion lag unter Hypnose bei nur 37 Prozent der normalen Amplitude unter Kontrollbedingungen", berichten die Forscher. Je ausgeprägter diese Hemmung war, desto mehr Symbole übersahen die Probanden. 

Blockade in der Verarbeitung 

Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die einfache Wahrnehmung durchaus noch stattfindet: Die Teilnehmer konnten die Symbole sehen. Aber weil die weitere Verarbeitung dieser Wahrnehmung durch die Hypnose blockiert wurde, waren sie sich dessen nicht bewusst und konnten die Symbole daher auch nicht gezielt zählen, wie die Forscher erklären. 

"Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren Verständnis der Mechanismen, die für die Effekte der Hypnose verantwortlich sind", konstatieren Schmidt und ihre Kollegen. "Denn sie stützen die Hypothese, dass Suggestionen unter Hypnose eine Dissoziation zwischen der primären Sinneswahrnehmung und der Verarbeitung dieser Reize im Gehirn verursachen." 

Tests auch mit anderen Reizen geplant 

Die Wissenschaftler wollen diesen Effekt der Hypnose nun auch bei anderen Sinneswahrnehmungen untersuchen, darunter akustischen Reizen und Schmerz. "Wir müssen nicht mehr zeigen, dass Hypnose wirksam ist, denn das ist bewiesen. Es gilt vor allem herauszufinden, warum und wie solche merkwürdigen Wahrnehmungsveränderungen bei hypnotisierten Menschen möglich sind", sagt Seniorautor Wolfgang Miltner. (Scientific Reports, 2017; doi: 10.1038/s41598-017-05195-2)

(Friedrich-Schiller-Universität Jena, 11.07.2017 - NPO)


Nota. - Nicht das sinnliche Empfinden wird blockiert, nicht die Aufnahme der Reize, sondern deren Reflxion. Der Ort des Geschehens - der Blockade - ist das Bewusstsein. Aber wie kommt es zur Blockade? Wie und wodurch geschieht die Suggestion? Mit andern Worten: Was ist es, das den Expeerimentatoren eerlaubt, vorab zwischen leicht und schwer Hypnotisierbaren zu unterscheiden? Das ist das eigentliche Rätsel.
JE

Nicht wegen mangelndem Speicherplatz müssen wir vergessen können.

aus Tagesspiegel.de, 1. 7. 2017

Vergessen will gelernt sein  

Löschtaste im Hirn

Paradoxer Effekt: Damit das Gedächtnis richtig funktioniert, muss es zunächst vergessen.

 

von Hartmut Wewetzer

Über ein schlechtes Gedächtnis musste sich Solomon Schereschewski zeit seines Lebens nicht beklagen. Der Russe, Jahrgang 1886, besaß eine phänomenale Merkfähigkeit. Der Journalist prägte sich einmal gehörte Ansprachen Wort für Wort ein, ebenso wie Formeln und Zahlentafeln oder Texte in fremden Sprachen. Einfach alles, was man ihm vorlegte. Ein Traum? Eher ein Albtraum.

Schereschewski konnte nicht vergessen, und das wurde für ihn zum Fluch. Er wurde von Details seiner Erinnerungen regelrecht überschwemmt, von einer Lawine der Banalitäten am Denken gehindert. Ungefähr so, als wenn wir jederzeit rekapitulieren könnten oder müssten, wo wir unser Auto oder Fahrrad in den letzten zwei Jahren abgestellt haben, welches Wetter vor 71 Tagen herrschte und was wir vor 28 Tagen zum Frühstück hatten.

Wer im Alltag bestehen will, muss Unwichtiges tilgen

Eine furchtbare Vorstellung! Das bedeutet im Umkehrschluss: Um im Alltag zu bestehen, muss man ständig Unwichtiges vergessen. Mehr noch: Die Löschtaste im Gehirn sorgt dafür, dass man geistig auf der Höhe bleibt. 

Für die Hirnforscher Blake Richards und Paul Frankland von der Universität Toronto ist inzwischen gut belegt, dass Vergessen genauso wichtig für unser Gedächtnis ist wie Erinnern. „Wir haben etliche wissenschaftliche Belege gefunden, dass es Mechanismen für Gedächtnisverlust gibt und dass diese sich von denen unterscheiden, die am Speichern von Information beteiligt sind“, sagte Frankland laut einer Pressemitteilung. Im Fachblatt „Neuron“ breiten die beiden Forscher ihre These aus, dass Merken und Vergessen notwendige Pole eines intakten Gedächtnisses sind. 

Warum muss das Gehirn vergessen? Um Platz für neue Erinnerungen zu schaffen, lautet eine intuitive Erklärung. Doch sie stimmt nicht, wie die Wissenschaftler ausführen. Das Gehirn besitzt 80 bis 90 Milliarden Nervenzellen. Wenn man nur ein Zehntel von ihnen für das Speichern persönlicher Erlebnisse reservieren würde, könnte man eine Milliarde dieser Episoden „abheften“, bei sparsamem Speichern sogar weitaus mehr.

Vergessen ist also kein Problem mangelnden Speicherplatzes.

Die Vergangenheit darf nicht zum Gefägnis werden

Warum hat die Evolution dann den Menschen mit einem so lückenhaften und ungenauen Gedächtnis ausgestattet? Wäre es nicht viel besser, alles haarklein auf der biologischen Festplatte registriert zu haben? Richards und Frankland widersprechen. In einer sich rasch ändernden und verwirrenden Welt ist es eher von Nachteil, viele konkrete Erinnerungen parat zu haben. „Vergessen dient der Anpassung an eine wechselvolle Umgebung, weil es flexibles Verhalten ermöglicht“, schreiben sie. Schereschewski, der Gedächtniskünstler, war dagegen von seiner Vergangenheit eingemauert.


Strömen viele Informationen auf das Gehirn ein, sind auf spezielle Situationen zugeschnittene Denk- und Verhaltensvorgaben eher von Nachteil. In solchen Situationen ist geistige Beweglichkeit wichtig. Entscheidungen sollten dann eher von allgemeinen Grundsätzen und Erfahrungen geleitet werden, nicht von Kleinigkeiten aus der Vergangenheit. Entscheidend ist das Wesentliche, die Essenz des Erlebten, nicht seine Details.

Anders sieht es aus, wenn die Umgebung „zuverlässig“ ist und sich wenig ändert. Dann haben detailreiche und konkrete Gedächtnisinhalte ihren Platz. Nach dem Motto: Das haben wir immer so gemacht! In jedem Fall ist es das Wechselspiel von Beständigkeit und Vergänglichkeit, das ein funktionierendes Gedächtnis ausmacht. Es wird damit zur wichtigen Entscheidungshilfe.

Gelerntes wird in Netzwerken gespeichert

Was geschieht beim Erinnern im Gehirn? Die Erinnerung selbst ist in einem Netzwerk von miteinander über Kontakte (Synapsen) verbundenen Nervenzellen gespeichert. Das Netzwerk wurde im Moment des Lernens geknüpft. Wird das Gelernte ins Bewusstsein geholt, wird es wieder aktiviert. Stark vereinfacht gesagt: Je stärker die Kontakte zwischen den Netzwerk-Nervenzellen, umso vitaler die Erinnerung.

Beim Vergessen geschieht das Umgekehrte. Nervenkontakte und Netzwerke werden geschwächt. Zusätz- lich treten neu gebildete Nervenzellen auf den Plan, etwa im Hippocampus („Seepferdchen“), einer in den Tiefen des Schläfenlappens gelegenen Gedächtniszentrale. Sie „stören“ die bereits existierenden Nerven-Netze und schwächen Erinnerungen.

„Wir erinnern uns nicht an Tage, sondern an Momente“, zitieren die Wissenschaftler den italienischen Dichter Cesare Pavese. „Der Reichtum des Lebens beruht auf Erinnerungen, die wir vergessen haben.“ Das Gedächtnis ist kein perfekter Speicher des Erlebten und Gelernten. Eher ist es ein Haus, das ständig um- und ausgebaut wird: Und zwar je nachdem, wer gerade in ihm wohnt.


Nota. - Nicht erst um den Unterschied zwischen heute und gestern geht es, sondern um die Unterscheidung zwischen wichtig und unwichtig. Weil Jetzt im Leben wichtiger ist als Vorhin, muss man sie von einander trennen können. Und weil das Wichtige in der Regel meine Tätigkeit herausfordert, und zwar nicht irgend- eine, sondern diese bestimmte, muss ich vom Unwichtigen absehen können. Spurlos vergessen darf ich aber auch das andere nicht, denn es könnte eines Tages doch noch wichtig werden.
JE

PS. für Sprachpuristen: Wir sagen "Dem Regen zum Trotz", "ich trotze dem Regen" - und trotzdem soll es heißen: "Trotz des Regens"? Das ist doch Unfug. - Daher muss es auch heißen: Wegen dem fehlenden Speicherplatz. (Die Neue Zürcher hat schon immer so geschrieben.)
JE

Dein Gedächtnis trügt.

wetter-photo

aus Der Standard, Wien, 7. Juni 2017,

"Sich falsch zu erinnern ist keine Lüge"

Unglaubwürdige Zeugen, unschuldige Schuldige: Julia Shaw erforscht, wie das Gehirn uns beim Erinnern austrickst

Interview von Peter Mayr

STANDARD: Der britische Schriftsteller Oscar Wilde hat einmal gesagt: "Das Gedächtnis ist das Tagebuch, das wir immer mit uns herumtragen." Schenkt man Ihnen Glauben, ist es damit nicht weit her: Wir erinnern uns ständig falsch, oder?
Shaw: Ja, das ist richtig. Wobei nicht unbedingt die gesamte Erinnerung falsch ist. Wir erinnern uns oft aber an Details, die nicht stimmen oder etwas verändert sich, seitdem wir es erlebt haben.

STANDARD: Warum ist das so?
Shaw: Unser Gehirn ist nicht perfekt, es ist gut genug. Das gilt auch für das Gedächtnis. Die wichtigsten Details werden sehr oft in ihrer Essenz mitgenommen. Das heißt, dass Details gut genug gespeichert werden, an denen wir uns orientieren können. Das Gehirn filtert automatisch die wichtigsten Informationen raus.

STANDARD: Aufs Kurzzeitgedächtnis darf schon gar nicht gesetzt werden, weil das nur rund 30 Sekunden hält.
Shaw: Das Kurzzeitgedächtnis ist tatsächlich sehr kurz. Da wir vieles länger behalten wollen, ist es wichtig, Informationen im Langzeitgedächtnis zu speichern – und dorthin schaffen es nur wenige Sachen.

STANDARD: Wie kann ich selbst wissen, ob meine Erinnerung stimmt?
Shaw: Schwierig. Es kann der Prozess hinterfragt werden, wieso man sich an etwas erinnert. Habe ich mit Freunden gesprochen, die diese Situation mit mir erlebt haben? Das kann einen Einfluss haben.

STANDARD: Ein Klassiker ist: Einer sagt, die Oma trug bei dem Fest ein blaues Kleid. Ein anderer besteht darauf, dass es rot war. Als Zeuge ist man nicht verlässlich, oder?
Shaw: Wenn man am Familientisch sitzt, und alle erzählen ihre Version einer Erinnerung von Erlebtem, dann ist es am Ende meistens so, dass alle mit der gleichen Erinnerung rauskommen. Man einigt sich auf eine Realität. Diese wird also sozial verhandelt.

STANDARD: Gewinnt dann die Wahrheit jener Person, die am gewandtesten reden kann?
Shaw: Das kann sein. Jemand, der mehr Selbstsicherheit hat, kommt eher durch. Das gilt auch für jene Person, die mehr Details präsentieren kann, selbst wenn die gar nicht stimmen müssen.

STANDARD: Wann weiß man, ob jemand die Wahrheit sagt?
Shaw: Das weiß man nicht. Wichtig ist: Eine falsche Erinnerung ist für die Person die Wahrheit. Sich falsch zu erinnern ist keine Lüge. Das passiert auch völlig ungewollt. Es ist eine unabsichtliche Fälschung. Selbst ein perfekt funktionierender Lügendetektor, den es nicht gibt, würde nicht anschlagen.

STANDARD: Sie selbst arbeiten auch mit der Polizei zusammen.
Shaw: In meinem Bereich geht es um Polizeibefragungen – ob die Befragungsmethode angemessen oder suggestiv war. War es Letzteres, heißt es aufpassen, weil die Erinnerung womöglich falsch ist. Man muss in Befragungssituationen reingehen, mit dem Wissen, dass falsche Erinnerungen ziemlich einfach zu kreieren sind. Menschen können leicht dazu verleitet werden, Dinge zu sagen, die gar nicht passiert sind. Deshalb gehören Zeugen sofort isoliert. Sie sollen nicht miteinander reden. Weil wir wissen, dass Zeugen sich untereinander beeinflussen.

STANDARD: Sie zitieren in Ihrem Buch "Das trügerische Gedächtnis" den Spruch: Ein Zeuge ist kein Zeuge.
Shaw: Es gibt Situationen, wo es nur einen Zeugen gibt, das muss auch weiterhin als relevant betrachtet werden. Aber: Nur weil jemand eine klare Erinnerung hat, heißt es für mich nicht unbedingt, dass es so passiert ist. Ich suche immer nach eigenständigen Beweisstücken.

STANDARD: In Experimenten haben Sie nachgewiesen, wie leicht falsche Erinnerungen in ein Gehirn gepflanzt werden können. Heißt das auch, dass geständige Täter vielleicht zu Unrecht in Haft sind?
Shaw: Ich konnte zeigen, dass wir Menschen sehr einfach einreden können, sie hätten Straftaten begangen, obwohl diese nie passiert sind. Und das muss die Polizei wissen und einsehen. Benutzen sie so ähnliche Befragungsmethoden wie ich, kann es zu falschen Erinnerungen kommen. Es gibt Menschen, die sich für schuldig halten, obwohl sie es gar nicht sind. Das möchte ich gerne verhindern.

STANDARD: Warum glaubt der Mensch so schnell etwas – Stichwort Fake-News?
Shaw: Zwei Punkte: Erstens nehmen wir Nachrichten, die mit unserem eigenen politischen Vorstellungen zusammenpassen, viel schneller auf. Wir sind unkritisch gegenüber Informationen, die unserem Weltbild entsprechen. Und zweitens gibt es das Phänomen der Quellengedächtnistäuschung. Wir können uns sehr oft nicht erinnern, woher wir etwas wissen. Dass die Quelle völlig unseriös war, wissen wir zwar beim Lesen – nur wenn wir später die Information abrufen, haben wir vergessen, woher sie kam.

STANDARD: Was tun?
Shaw: Je mehr Menschen wissen, wie einfach es ist, unser Gehirn auszutricksen, desto mehr können wir uns davor schützen. Sagt jemand "So war es!", können Sie sagen: "Nein, beweisen Sie es doch. Ich glaube das so nicht."

STANDARD: Zum Schluss: Können Sie als Gedächtnisforscherin drei Punkte aufklären? Erstens: Erinnerungen an die früheste Kindheit ...
Shaw: ... gibt es nicht. Im Alter bis zu zweieinhalb Jahren kann das Gehirn noch keine autobiografischen Erinnerungen speichern.

STANDARD: Auch wenn es geglaubt wird: Multitasking geht gar nicht.
Shaw: Richtig. Das kann niemand. Es fühlt sich vielleicht so an, aber was tatsächlich passiert, ist, dass wir schnell zwischen zwei Aufgaben hin und her hüpfen. Viel besser ist es, sich auf eine Sache zu konzentrieren. Eines nach dem anderen. Das ist sowohl für die Erinnerung als auch die Produktivität besser.

STANDARD: Und: Wird man im Schlaf klüger?
Shaw: Nein. Wir brauchen zwar Schlaf, um unsere Erinnerung zu verfestigen. Aber im Schlaf lernen, das funktioniert leider nicht. 

Julia Shaw, 1987 in Köln geboren und aufgewachsen in Kanada, ist Rechtspsychologin. Sie lehrt an der London South Bank University und berät unter anderem die Polizei. Das Buch "Das trügerische Gedächtnis" ist im Hanser-Verlag erschienen.

Was geschieht bei einer Narkose?

Frettchen

aus derStandard.at, 5. Juni 2017, 11:00

Warum genau verliert man unter Narkose eigentlich das Bewusstsein?

Deutsche Forscher: Es wird nicht die Signalübertragung unterbrochen, sondern weniger Information produziert

Frankfurt – Schmerzempfinden und auch Bewusstsein bei einem schweren Eingriff in den Körper auszuschalten, ist das Ziel einer Narkose. Wie genau dieser Effekt zustande kommt, liegt aber gar nicht so selbstverständlich auf der Hand, wie man vielleicht glauben würde, berichtet die Universität Frankfurt am Main.

Bisher seien Forscher davon ausgegangen, dass Narkosemittel die Signalübertragung zwischen verschiedenen Hirnarealen unterbrechen. Frankfurter Neurowissenschafter fanden jetzt zusammen mit Kollegen vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation aber heraus, dass bestimmte Areale unter Narkose weniger Informationen produzieren. Die oft gemessene Reduktion von Informationstransfer unter Narkose könnte also eine Folge dieser reduzierten Produktion sein und nicht eine Folge gestörter Signalübertragung.

Zwei Möglichkeiten für das große Schweigen

Um den Unterschied zu verdeutlichen, ziehen die Forscher folgenden Vergleich: Wenn in einer Stadt kaum noch Telefongespräche geführt werden, kann es sein, dass mehrere Telekommunikationssysteme zusammengebrochen sind – oder es ist Nacht und die meisten Leute schlafen.

In einem narkotisierten Gehirn sei es ähnlich: Findet auffallend wenig Informationsübertragung zwischen verschiedenen Gehirnarealen statt, ist entweder die Signalübertragung in den Nervenfasern gehemmt, oder bestimmte Gehirnareale sind weniger aktiv bei der Erzeugung von Informationen.

Überprüfung an Frettchen

Die zweite Hypothese hat nun das Team um Patricia Wollstadt untersucht. Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe von "PLOS Computational Biology" mitteilen, untersuchten sie im Gehirn von Frettchen "Quellareale" des Gehirns, aus denen unter Narkose weniger Informationen übermittelt wurden als im Wachzustand. Sie fanden, dass dort die Informationsproduktion unter Narkose stärker beeinträchtigt war als in den "Zielarealen", in die Information übertragen wird.

Dies deute darauf hin, dass die in der Quelle verfügbare Information den Transfer bestimmt und nicht eine gestörte Signalübertragung. Wäre Letzteres der Fall, würde man eine stärkere Reduktion in Zielarealen erwarten, da hier weniger Information ankommt. (red.)

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Link
PLOS Computational Biology: "Breakdown of local information processing may underlie isofflurane anesthesia effects"


Nota. - Was ist an der Studie interessant? - Will man wissen, was Bewusstsein ist, knipst man es am besten aus und sieht zu, was dann passiert.
JE 


 

Dein Gehirn traut deinen Sinnen nicht.

aus scinexx

Gehirn traut selbstmanipulierten Eindrücken mehr
Visuelle Sinnesreize werden als weniger verlässlich eingestuft als vom Gehirn erschaffene 

Das überrascht selbst Forscher: Unser Gehirn stuft selbsterzeugte Pseudo-Informationen als verlässlicher ein als echte Sinneseindrücke – zumindest wenn es um die optische Wahrnehmung geht. Belege dafür liefert ein Experiment zum blinden Fleck – dem blinden Bereich in unserem Sehfeld, den das Gehirn selbst mit Inhalt füllt. Probanden erschien ein Muster vollständiger, wenn es dort leer war und erst vom Gehirn ergänzt wurde – entgegen den Erwartungen der Wissenschaftler. 

Unsere Wahrnehmung ist manipuliert – von unserem eigenen Gehirn. Denn wie wir beispielsweise Gesichter, Objekte, Farben oder Bewegung sehen, hängt von unseren Erwartungen und Vorurteilen, den Hormonen und auch von unserem Geschlecht ab. Unser Gehirn ergänzt zudem unvollständige oder undeutliche Informationen und erzeugt so eher eine Interpretation als ein reales Abbild der Wirklichkeit. Im Extremfall gaukelt es uns so sogar Sinnesreize vor, die nicht da sind – bei Halluzinationen.

Ganz konkret zeigt sich dies an unserem blinden Fleck – der Stelle, an der der Sehnerv in die Netzhaut einmündet. Weil wir an dieser Stelle blind sind, füllt das Gehirn diese Stele in unserem Sehfeld auf: Es füllt ihn durch Sehinformationen der umliegenden Netzhautbereiche. "Dadurch fällt uns keine Lücke auf", erläutert Peter König von dem Institut für Kognitionswissenschaften der Universität Osnabrück.

Blinder Fleck im Test

Unklar war aber bisher, wie unser Gehirn solche selbstergänzten Informationen bewertet: Stuft es sie als weniger verlässlich ein - weil sie ja schließlich nicht auf realen Reizen beruhen – oder tut es das nicht? "Ob wir uns überhaupt bewusst sind, dass so eine Information nicht vertrauenswürdig ist, war bisher vollkommen unklar", erklärt König.

In einem Experiment haben er und seine Kollegen dies nun getestet. Die Probanden sahen dabei auf einem Bildschirm jeweils zwei Kreise, die mit einem Streifenmuster gefüllt waren. Nur bei einem war dieses Muster vollständig, der andere besaß genau im Bereich des blinden Flecks der Betrachter eine leere Stelle – ohne dass die Teilnehmer dies wussten. Sie sollten nun den Kreis auszählen, der ihrer Ansicht nach durchgängig gestreift war.

Vorzug für manipulierten Seheindruck

"Wir hatten angenommen, dass die Probanden, weil sie ja vom blinden Fleck nichts wussten, sich gleich häufig für den einen und den anderen Kreis entscheiden, oder aber bevorzugt den lückenlosen, wirklich durchgängig gestreiften auswählen würden", erklärt Königs Kollege Benedikt Ehinger.

Doch das Gegenteil war der Fall – auch zur Überraschung der Forscher: "Die Probanden wählten bevorzugt den Kreis aus, der teilweise im blinden Fleck angezeigt wurde - den sie also gar nicht zu hundert Prozent sehen konnten", berichten die Forscher. "Das war ein verblüffendes Ergebnis." Denn dies bedeutet, dass das Gehirn die von ihm selbst erzeugte Information als verlässlicher bewertet als echte Sinnesreize aus der Außenwelt. 

Damit stellen sich neue spannende Fragen: Lässt sich dieser Effekt auch bei anderen vom Gehirn konstruierten Sinneseindrücken beobachten? Wie genau wird die Verlässlichkeit gewichtet? Was sind die genauen Mechanismen, wonach im Gehirn solche Entscheidungen getroffen werden? "Dass subjektive Wahrnehmung bezüglich der Vertrauenswürdigkeit manchmal über die Wirklichkeit gestellt wird, sollte genauer untersucht und beachtet werden", sagt König. (eLife, 2017; doi: 10.7554/eLife.21761)

(Universität Osnabrück, 01.06.2017 - NPO)


Nota. -  Nicht die physikalischen Eigenschaften der Dinge selbst drücken sich "ganz von alleine" in unseren Sinneswahrnehmungen ab; sondern immer nur das, was zuerst die Sinneszellen und dann die sinngebende Instanz in unserm Gehirn daraus machen. Und letztere ist rechthaberisch, wie wir jetzt erfahren.

JE

 

Bin ich mein Genom? Oder: Individualität ist angeboren, aber nicht vererbt.

aus derStandard.at, 28. Mai 2017, 17:56                                                              Amazonaskärpflinge

Verschiedene Persönlichkeiten trotz gleicher Gene und gleicher Umwelt

Versuche mit Amazonenkärpflingen zeigen, dass Wesensunterschiede von kleinsten Faktoren beeinflusst werden

Berlin – Welche Persönlichkeitsmerkmale jemand besitzt, ist – wie man mittlerweile weiß – keine ausschließliche Frage der genetischen Ausstattung. Dass das auch für Fische gilt, hat eine aktuelle Untersuchung gezeigt: Werden genetisch identische Amazonenkärpflinge einzeln und unter den selben Umweltbedingungen aufgezogen, entwickeln sich die Fische dennoch zu unterschiedlichen Charaktertypen. Die Differenzen sind dabei ähnlich stark ausgeprägt wie bei Artgenossen, die in Gruppen aufwachsen. Die Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Frage, welche Faktoren für die Individualität bei Wirbeltieren verantwortlich sind.

Umwelt oder Genetik oder beides?

Sowohl die genetische Ausstattung als auch die Umwelt wirken auf das individuelle Verhalten von Tieren ein – so lautet die gängige Lehrmeinung. Doch was passiert, wenn Individuen, deren Erbgut identisch ist, einzeln und unter gleichen Bedingungen aufgezogen werden – entwickeln sie dann identische Verhaltensmuster? Dieser Frage ging ein Team um David Bierbach und Kate Laskowski vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) nach.

Das IGB-Team nutzte für seine Untersuchungen den Amazonenkärpfling, eine lebendgebärende Zahnkarpfenart. Diese pflanzt sich natürlicherweise klonal fort, weshalb alle Nachmkommen einer Mutter das exakt gleiche Erbgut besitzen. Neugeborene Amazonenkärpflinge wurden in drei unterschiedlichen Versuchsaufbauten beobachtet: In der ersten Gruppe wurden die Tiere von Beginn an einzeln und unter identischen Bedingungen gehalten. In zwei Kontrollgruppen lebten die Fische für eine bzw. drei Wochen in Gruppen von jeweils vier Individuen und wurden anschließend getrennt. Nach sieben Wochen untersuchten die Forschenden alle Amazonenkärpflinge daraufhin, ob und wie sie sich in Aktivität und Erkundungsverhalten unterscheiden.

Erstaunliche Unterschiede

"Wir waren doch sehr erstaunt, bei genetisch identischen Tieren, die unter nahezu gleichen Umweltbedingungen aufgewachsen sind, so deutliche Persönlichkeitsunterschiede zu finden", sagt Bierbach, einer der Erstautoren der im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlichten Studie. Die Fische, die sich zunächst in kleinen Gruppen entwickelten, wiesen ebenfalls und in etwa gleicher Ausprägung Verhaltensunterschiede auf – egal, ob die Entwicklungsphase mit sozialen Interaktionen eine oder drei Wochen dauerte.

"Wir vermuten, dass bereits minimale Unterschiede in den Umweltbedingungen, die immer auftreten, zur Ausbildung von Persönlichkeitsunterschieden führen. Außerdem könnten epigenetische Entwicklungsprozesse, also zufällige Veränderungen von Chromosomen und Genfunktionen, eine entscheidende Rolle spielen", erklärt die Verhaltensbiologin Kate Laskowski. Die Studie lasse insgesamt vermuten, dass die Entwicklung von Individualität bei Wirbeltieren generell ein unausweichlicher, aber schwer vorherzusagender Prozess ist. (red.)

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Abstract
Nature Communications: "Behavioural individuality in clonal fish arises despite near-identical rearing conditions."