Neues aus der Schlafforschung.

Canova, Endymion

aus derStandard.at, 22. Dezember 2017, 07:00

Wie sich Informationen über unseren Schlaf gewinnen lassen

Mit immer genaueren Werkzeugen lässt sich nachweisen, dass das Gehirn auch im bewusstlosen Zustand erstaunlich aktiv ist

von Alois Pumhösel 

Ein Aufschrecken beim Eindösen, Träume von Verfolgungsjagden, beim Aufwachen das Gefühl, von einem fernen Ort zurückzukehren: Der Schlaf ist nach wie vor weitgehend unbekanntes Terrain in der Ergründung der menschlichen Natur. Ein Zustand, in dem das Gehirn Körperfunktionen einschränkt, aber keineswegs inaktiv ist. Ein Prozess, der den Körper regeneriert und das Gehirn neu verschaltet. Ein Ausflug in skurrile und geheimnisvolle Traumbilder mit ihrer schwer ergründbaren Aussage über die menschliche Psyche. Und eine Katastrophe, wenn die Fähigkeit, Ruhe zu finden, auf Dauer gestört ist. Wie schaut man also in den schlafenden Kopf hinein, um die wundersame Welt darin zu entdecken?

"Hirn, Auge, Muskel", lautet die Antwort von Manuel Schabus, Leiter des Labors für Schlaf-, Kognitions- und Bewusstseinsforschung der Universität Salzburg. "Um den Schlaf professionell zu klassifizieren, benötigt man grundsätzlich Informationen über Gehirnströme, Augenbewegungen und Muskelaktivität." Traumphasen haben Auswirkungen auf Augenbewegungen. Muskeln werden vom Gehirn sozusagen gelähmt, damit Träume nicht körperlich ausgelebt werden. Bei der genauen Verortung von Gehirnaktivitäten können auch Kernspintomografen zum Einsatz kommen, die Abbilder des Organs generieren.

Der Teufelskreis des Leistungsdrucks

Bei der Diagnose von Schlafstörungen helfen weitere Werkzeuge: die Überwachung der Atmung mit Sensoren an Brust, Bauch und Nase etwa oder Infrarotkameras, die Auffälligkeiten wie das Ausleben von Träumen (REM Behavior Disorder) oder Schlafwandeln aufdecken. Die am stärksten zunehmenden Schlafstörungen haben für Schabus übrigens mit Stress zu tun. "Nicht abschalten zu können ist ein Hauptproblem unserer Gesellschaft. Man kann nicht schlafen und bekommt Panik, dass man am nächsten Tag nicht leistungsfähig sein wird, was den Schlaf erst recht verhindert – ein Teufelskreis."

Schabus und Kollegen gehen bei ihrer Arbeit aber weit über die Diagnose von Krankheiten oder das Erkennen von Schlafphasen hinaus. Beispielsweise haben sie in einer Studie untersucht, welche Informationen über die Außenwelt noch in das schlafende Gehirn einzudringen vermögen und dort verarbeitet werden. Die Antwort: erstaunlich viele.

Die Sinne des Schlafenden

"Obwohl man komplett ohne Bewusstsein ist, unterscheidet man zwischen relevanten und nichtrelevanten Reizen", erklärt Schabus. Die Sinneskanäle werden offen gehalten, die einlaufenden Informationen aber stärker gefiltert. "Wir haben herausgefunden, dass das schlafende Gehirn einen Unterschied macht, ob der Name des Schlafenden oder ein beliebiger anderer gerufen wird", gibt der Schlafforscher ein Beispiel. "Genauso macht auch die Stimme selbst einen Unterschied. Auf jene der Mutter reagiert ein schlafendes Kind anders als auf eine fremde Frauenstimme."

In einer weiteren Publikation widmete sich Schabus dem Schlaf von Menschen mit eingeschränkten Gehirnfunktionen, die aus einem Koma erwacht sind, aber keineswegs in einem voll bewussten Zustand sind. "Die Komplexität der Schlafmuster nimmt hier extrem ab", fasst Schabus zusammen. "Bei einem jungen Erwachsenen sind die Muster sehr komplex, alle Schlafphasen vom leichten Schlaf bis zum REM-Schlaf mit den schnellen Augenbewegungen werden innerhalb von 90 Minuten durchgespielt. Bei hirngeschädigten Patienten kann eine tiefschlafähnliche Aktivität 24 Stunden andauern oder praktisch gar nicht mehr variieren."

AI in der Schlafforschung

Ein Merkmal ist hier die Häufigkeit sogenannter Schlafspindeln – das Gehirnstrommuster entsteht durch die Kommunikation zweier Gehirnregionen, dem Thalamus und der Großhirnrinde, und deutet unter anderem auf eine gute "Vernetzung" des Gehirns hin. Am Elektroenzephalogramm (EEG), das die Ströme abbildet, zeigt sich dabei ein kurzes Oszillieren mit 12-15 Schwingungen pro Sekunde. Bei gesunden Menschen sind Schlafspindeln etwa beim Einschlafen zu beobachten und insgesamt häufig. Bewiesen ist, dass ein häufiges Auftreten mit einer besseren Gedächtnisleistung am Folgetag zusammenhängt. "Wir konnten aber auch sehen, dass postkomatöse Patienten ohne Schlafspindeln in einem sehr schlechten Zustand sind bzw. eine schlechtere Prognose haben", hebt Schabus die Relevanz des Phänomens hervor.

Das Erkennen von Mustern im EEG war bisher erfahrenen Ärzten vorbehalten. Immer öfter übernehmen künstliche Intelligenzen diese Aufgabe. Das Salzburger Schlaflabor kooperiert etwa, unterstützt vom Wissenschaftsfonds FWF, mit Stefan Wegenkittl und Peter Ott, Experten für Signalverarbeitung und maschinelles Lernen der FH Salzburg. "Wenn man in einem sechsstündigen EEG mit 128 Kurven nach Mustern sucht, ist das eine Sisyphusarbeit", erklärt Wegenkittl. Um sie zu automatisieren, werden mithilfe von maschinellem Lernen sowohl EEG-Daten als auch die entsprechenden Annotationen erfahrener Experten verarbeitet.

Muster erkennen

Der Computer soll ausgehend vom Gelernten die Mustererkennung so gut "generalisieren", dass er ähnliche Muster richtig zuordnet – auch wenn sie, wie bei den Postkomapatienten, stark verzerrt sind. Zuvor müssen die Daten bereinigt und von Störsignalen befreit werden, die etwa von Muskelbewegungen im Schlaf herrühren.

Die Forscher griffen bei der Signalverarbeitung bisher auf Methoden zurück, die beispielsweise Entropien nützen, also Kennzahlen, die den "Grad einer lokalen Unordnung" messen, und verbinden diese mit Ansätzen der Wahrscheinlichkeitsrechnung. "Es ist wie bei einem Brettspiel à la Mensch ärgere dich nicht: Position sowie Ziel sind bekannt, und der Zufall spielt eine Rolle", veranschaulicht es Wegenkittl. Künftig will man dank Deep Learning auf vorgegebene Kennzahlen verzichten. "Die Idee ist, dass man den Computer nur anhand der Daten selbst typische Muster erkennen lässt", sagt Wegenkittl. "Das ist dieselbe Technologie, die auch in autonom fahrenden Autos steckt."

Seismograf für Wohlbefinden

Und was ist nun mit den Träumen? Können sie auf psychische Zustände oder Störungen verweisen? "Wissenschaftlich ist das noch eine wenig beantwortete Frage, auch wenn in der Praxis öfter entsprechende Zusammenhänge auffallen – etwa wenn essgestörte Menschen von nichtpassender Kleidung träumen", sagt die Psychologin und Psychotherapeutin Brigitte Holzinger, die an der Med-Uni Wien einen postgraduellen Kurs für Schlafcoaching leitet. Der Ansatz, der Schlafstörungen vorbeugen und Heilungsprozesse anstoßen soll, basiert auf der Gestalttherapie, einer Spielart der Psychotherapie.

Schlafstörungen sind für Holzinger ein "Seismograf" für das Wohlbefinden des Menschen, gerade auch bezüglich Stress und Burnouts. Eine Säule des Schlafcoachings ist die Traumarbeit, etwa bei wiederkehrenden Albträumen. Für Holzinger ist hier das luzide Träumen ein Königsweg. Demnach ist es erlernbar, sich während des Traums bewusst zu sein, dass man träumt. Holzinger: "Man kann sich dann im Albtraum entscheiden, sich zu retten, den Traum zu beenden oder aufzuwachen."  

Das Gedächtnis des Riechhirns.

aus scinexx

Wie aus Gerüchen Erinnerungen werden
Teil des Riechhirns dient als Archiv für Langzeiterinnerungen

"Dufte" Erinnerung: Manche Gerüche können Erinnerungen an längst vergangene Zeiten wecken. Forscher haben nun herausgefunden, welche Bereiche des Gehirns für dieses Phänomen verantwortlich sind. Demnach kann eine bestimmte Region im Riechhirn als Archiv für Langzeiterinnerungen dienen. Damit ein Geruch dort tatsächlich langfristig abgespeichert wird, sind jedoch auch Signale von anderen Hirnregionen nötig. 

Ob der Duft unsere Leibspeise aus Kindertagen oder das Parfum, das wir mit einer geliebten Person verbinden: Manche Gerüche können Erinnerungen an lange zurückliegende Erlebnisse wecken. Plötzlich versetzt uns das, was unsere Nase wahrnimmt, dann in längst vergangene und mitunter schon vergessen geglaubte Zeiten zurück. Wohl kaum ein anderer unserer Sinne ist so unmittelbar mit dem Erinnern verknüpft wie der Geruchssinn.

Doch welchen Weg muss eine Duftinformation nehmen, damit sie im Gehirn als Langzeiterinnerung abgespeichert wird? Diese Frage haben sich nun Forscher um Christina Strauch von der Ruhr-Universität Bochum gestellt – und sich dabei auf den sogenannten piriformen Cortex konzentriert, einen Teil des Riechhirns: "Es war bekannt, dass der piriforme Cortex dazu in der Lage ist, kurzzeitig Dufterinnerungen zu speichern. Wir wollten wissen, ob es dort auch Langzeiterinnerungen gibt", berichtet die Neurowissenschaftlerin.

Langfristig abgespeichert?

Für ihre Studie untersuchten die Wissenschaftler an Ratten, ob dieser Teil des Gehirns zu synaptischer Plastizität fähig ist – eine wesentliche Voraussetzung für das Abspeichern von Erinnerungen in Gedächtnisstrukturen unseres Denkorgans – und ob diese Effekte über mehr als vier Stunden bestehen bleiben. Denn erst dann spricht man von einer Langzeiterinnerung. 

Um eine Geruchserinnerung zu erzeugen, lösten Strauch und ihre Kollegen durch elektrische Impulse im Gehirn künstlich eine Sinneswahrnehmung aus. Bekannt war, dass solche Stimulationen langfristige Effekte im Hippocampus bewirken können, einem Hirnareal, das für die Bildung des Langzeitgedächtnisses zuständig ist. Im piriformen Cortex hingegen löste die Stimulation zunächst keine Speicherung von Langzeitinformationen aus.

Archiv für Langzeiterinnerungen

In einem zweiten Schritt stimulierte das Team nicht den piriformen Cortex selbst, sondern eine übergeordnete Gehirnregion: den orbitofrontalen Cortex. Dieser ist für Aufgaben wie das Unterscheiden sensorischer Erlebnisse zuständig. Es zeigte sich: Durch die Stimulation dieses Bereichs entstanden tatsächlich die gewünschten Veränderungen im Riechhirn. 

"Unsere Studie zeigt, dass der piriforme Cortex sehr wohl als Archiv für Langzeiterinnerungen dienen kann, allerdings muss er erst vom orbitofrontalen Cortex – als übergeordneter Hirnregion – ein Signal bekommen, dass ein Ereignis als Langzeiterinnerung abgespeichert werden soll", erklärt Strauch. Das Abspeichern von langfristigen Geruchserinnerungen sei demzufolge ein komplexer Prozess, an dem mehrere Hirnregionen beteiligt sind. (Cerebral Cortex, 2017; doi: 10.1093/cercor/bhx315) 

(Ruhr-Universität Bochum, 20.12.2017 - DAL)

Wie chemische Elemente entstehen.

Dieses kosmische Feuerwerk zeugt von einer stellaren Katastrophe, denn es ist der glühende Überrest einer Sternexplosion, der Supernova Cassiopeia A. Das Besondere an dieser Aufnahme im Röntgenlicht sind jedoch die Farben: Sie zeigen an, wo im Supernova-Relikt welche Elemente entstanden sind.

aus scinexx

Kosmische Elementfabrik

Röntgenteleskop zeigt die in Cassiopeia A erzeugten Elemente

Cassiopeia A liegt rund 11.000 Lichtjahre von uns entfernt. Dieses sich ausdehnende Gebilde aus Millionen Grad heißen Gasen entstand, als ein massereicher Stern in einer Supernova explodierte. Wegen ihrer relativen Nähe zu uns gehört Cassiopeia A zu den am besten untersuchten Supernova-Relikten überhaupt.

Das Spannende daran: Solchen Sternenexplosionen verdanken wir die Existenz vieler schwererer Elemente – und damit der Atome, aus denen wir und unser Planet bestehen. Von Kohlenstoff bis Rubidium reicht das Spektrum der Atome, die es ohne diese Explosionen im Kosmos heute wahrscheinlich nicht gäbe.

Welche Elemente die Supernova von Cassiopeia A produzierte, enthüllen nun Beobachtungen mit dem NASA-Röntgenteleskop Chandra. In dieser Aufnahme sind die verschiedenen Elementsorten durch Farben voneinander abgesetzt: Silizium erscheint rot, Schwefel gelb, Kalzium grün und Eisen violett. Möglich wurde ihre Unterscheidung, weil die Atome dieser Elemente bei Anregung nur in einem engen, jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereich der Röntgenstrahlung leuchten.

Die Chandra-Daten verraten aber auch, wie viel von den verschiedenen Atomen die Cassiopeia A-Supernova produziert hat. Sie erzeugte rund 10.000 Erdmassen an Schwefel und rund 20.000 Erdmassen an Silizium, wie NASA-Forscher ermittelten. Noch größer ist die Menge an Eisen und Sauerstoff: Die Sternenexplosion schleuderte 70.000 Erdmassen Eisen ins Al hinaus und sogar eine Million Erdmassen Sauerstoff – das entspricht drei Mal der Masse der gesamten Sonne.

Neben den hier farbig gezeigten Elementen entstanden in Cassiopeia A aber auch Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Wasserstoff. Das aber bedeutet: Zusammen mit dem Sauerstoff hat diese Supernova letztlich alle Elemente erzeugt, die in unserem Erbmolekül DNA enthalten sind.

Toolmaking animal.

aus derStandard.at, 11. Dezember 2017, 18:42

Rätselhafter Werkzeugbauer
Die Geradschnabelkrähe ist das einzige Tier, das selbstgemachte Haken benutzt. Nun haben Biologen bei den Vögeln eine überraschende Beobachtung gemacht

von Thomas Bergmayr

St Andrews / Wien – Der Haken gilt als eine der wichtigsten Erfindungen in der Geschichte. Überraschenderweise trat dieses mächtige Werkzeug bei uns Menschen erst sehr spät in Erscheinung. Die beiden ältesten bisher entdeckten Angelhaken haben Archäologen im Vorjahr in einer Höhle auf der japanischen Insel Okinawa freigelegt. Die sorgfältig aus Schneckenschalen gefertigten Bögen waren im September 2016 auf 23.000 Jahre datiert worden.

Im Tierreich kennt man den Haken dagegen bereits wesentlich länger: Die Geradschnabelkrähe (Corvus moneduloides) ist die einzige Spezies außer dem Menschen, die weiß, wie man sich aus Zweigen Haken bastelt, um damit auf Beutefang zu gehen – und das vermutlich bereits seit mehr als drei Millionen Jahren.

Die Geradschnabelkrähe ist in der Lage, hakenförmige Werkzeuge aus Zweigen zu konstruieren, um Maden aus Löchern hervorzuholen. Unterschiedliche Methoden

Diese geflügelten "Intelligenzbestien" kommen ausschließlich auf der östlich von Australien gelegenen Inselgruppe Neukaledonien vor, und ihre bevorzugten Opfer sind die Larven eines Bockkäfers. Um die mehrere Zentimeter langen Maden aus ihren Verstecken im Holz des Lichtnussbaumes herauszufischen, biegen sich die Krähen Zweige eines bestimmten Baumes zurecht.

Nun hat ein britisches Team um Christian Rutz von der University of St Andrews festgestellt, dass nicht alle Geradschnabelkrähen ihre Haken gleichartig formen. "Wir nahmen zunächst an, dass jene von den Vögeln hergestellten Werkzeuge, die einen besonders ausgeprägten Haken aufwiesen, auch effizienter eingesetzt werden", berichtet Rutz im Fachblatt "Current Biology". Immerhin konnten die Forscher nachweisen, dass die Vögel mit größeren Haken schneller an ihre Larven kamen.

Bei Experimenten offenbarten Geradschnabelkrähen ein tieferes Verständnis für physikalische Zusammenhänge.
 
Die Beobachtungen zeigten, dass sowohl das verwendete Material als auch die Bearbeitungsmethode entscheidende Rollen dabei spielen: Je steifer und hölzerner die verwendeten Zweige sind und je mehr Zeit die Tiere zum Biegen des Hakens aufwenden, desto erfolgreicher sind sie mit dem jeweiligen Werkzeug beim Hervorholen der Larven.

Umso überraschter waren allerdings die Wissenschafter, als sie beobachteten, dass ältere und damit erwartungsgemäß erfahrenere Geradschnabelkrähen ihre Haken viel schlampiger und weniger effizient zurechtbogen. Offensichtlich bedeutet die Herstellung von "besseren" Haken nicht unbedingt automatisch auch die ideale Strategie, um an die schmackhaften Larven zu gelangen.

foto: university of st andrews/james st clair Überraschenderweise basten ältere, erfahrene Geradschnabelkrähen meist nicht die effizientesten Haken.

Zu viel Aufwand

Diese Erkenntnis stellt die Forscher vor ein Rätsel. "Möglicherweise braucht es mehr Zeit, ideal gebogene Haken zu erschaffen, und erfahrene Krähen sind geneigt, diesen Aufwand zu vermeiden", meint Rutz. "Oder die Tiere haben die Erfahrung gemacht, dass stärker gebogene Haken eher brechen, wenn sie in die Madenlöcher eingeführt werden." 

Abstract

• Current Biology: "Causes and Consequences of Tool Shape Variation in New Caledonian Crows."

Zum Thema

• Krähen meistern den Wasserkrug-Test aus Äsops Fabel
• Werkzeugmeister Geradschnabelkrähe
• Werkzeug-Gebrauch in Serie verblüfft Forscher
• Ob Krähen Rechts- oder Linksschnäbler sind, hängt vom Sehvermögen ab
  

Das Wissen kam aus dem Osten - im Mittelalter.

Illustration aus dem Kräuterbuch des Dioskurides

aus Tagesspiegel.de, 11. 12. 2017 

Ausstellung im Martin-Gropius-Bau

Juden, Christen und Muslime im Dialog der Wissenschaften

Jahrhundertelang tauschten Forscher über die Grenzen des Islam, Christen- und Judentums hinweg ihr Wissen aus.
 

von Rolf Brockschmidt

Solch ein „Haus der Weisheit“ (Bait al-Hikma), das der Kalif al-Mamun, Sohn des legendären Kalifen Harun al-Rashid 825 in Bagdad gründete, wünschte man sich heute in diesen Tagen der Polarisierung und des Populismus. Al-Mamun gründete sein Forschungszentrum mit einer Bibliothek, um zum ersten Mal in der Geschichte systematisch fremdsprachliche Texte zu übersetzen. Die Werke des griechischen Mediziners Galenos und des Hippokrates wurden hier ins Arabische übertragen. Persische, aramäische, syrische, indische und lateinische Werke fanden so ihren Weg ins Arabische und gelangten dann in Folge der arabischen Expansion ab dem 8. Jahrhundert nach Europa.

Keine Scham, die Wahrheit anzuerkennen

Fast tausend Jahre lang beeinflussten sich christliche, jüdische und arabische Gelehrte, indem sie Texte übersetzten und weiter entwickelten. „Wir sollten keine Scham empfinden, die Wahrheit anzuerkennen und sie zu verarbeiten, von welcher Quelle sie auch kommt, selbst wenn sie zu uns von früheren Geschlechtern und fremden Völkern gebracht wird“, schrieb der arabische Philosoph, Mathematiker und Astronom al-Kindi im 9. Jahrhundert in Bagdad, der auch Werke von Aristoteles, Platon und Ptolemaeus ins Arabische übersetzen ließ.

Das Zitat von al-Kindi steht als Motto am Anfang der Ausstellung „Juden, Christen und Muslime. Im Dialog der Wissenschaften 500 – 1500“, die die Österreichische Nationalbibliothek im Martin-Gropius-Bau zeigt. Sie stellt das Zusammenwirken der vier großen Schriftkulturen – der hebräischen, griechischen, lateinischen und arabischen – und ihre Bedeutung für die Entwicklung der Wissenschaften in Europa und im Nahen Osten dar. Dabei konzentriert sich die Schau auf die Bereiche Medizin und Astronomie, in denen der Wissenstransfer besonders anschaulich zu belegen ist. Interessant ist der Prolog der Ausstellung, in dem die Charakteristika der vier Schriftkulturen erläutert werden.

Medizinisches Wissen gelangte durch Übersetzer in Toledo nach Europa

Die Basis des medizinischen Wissens der Antike legten Hippokrates von Kos (460-370 v. Chr.) sowie Galenos (129-216 n. Chr.), Philosoph und Arzt aus Pergamon. Die Araber übersetzten ihre grundlegende Werke und mit der Eroberung Spaniens gelangte dieses Wissen etwa durch die Übersetzerschule von Toledo nach Europa.

Ein prächtiges Beispiel für illustrierte arabische Handschriften ist das Theriakbuch des Yaya an-Nawi (= Johannes Philoponos) aus dem 13. Jahrhundert aus Mosul. Darin wird dargestellt, wie man damals mit Hilfe von Puppen aus ausgestopften enthaarten Schafhäuten mit Glasaugen Vipern anlockte, damit die ihr Gift verspritzten. Danach konnten sie leichter aufgespießt werden. Die Vipern wurden zur Herstellung des Theriak benutzt, einem im Mittelalter verbreiteten Gegengift zu Schlangenbissen. Eine weitere Seite zeigt Galenos mit einem Gehilfen, wie beide den Theriak herstellen.

Chirurgische Instrumente aus dem 13. und 17. Jahrhundert

Im arabischen Spanien wurde die griechische Medizin eifrig nachgeahmt. Ein schönes Beispiel hierfür sind Manuskripte des Abu l-Qasim az-Zahrawi (Abulcasis) (936-1009/13), der als Arzt in Córdoba wirkte und in einem 30-bändigen Werk vor allem antike Autoren und seine eigenen Forschungen zusammengefasst hat. Berühmt ist der Band „Chirurgia“, der im 12. Jahrhundert von Gerhard von Cremona ins Lateinische übersetzt wurde. Andere Teile des Sammelwerkes gelangten über hebräische Übersetzungen später ins Lateinische.

Sehr gut nachvollziehen lässt sich der Wissenstransfer an der Darstellung chirurgischer Instrumente. Sie sind nicht nur in prächtig ausgeschmückten arabischen und lateinischen Handschriften aus dem 13. und 17. Jahrhundert abgebildet, sondern auch als Leihgabe aus der Antikensammlung der Staatlichen Museen zu Berlin und der Medizinischen Sammlung der Charité zu sehen.

Astronomisches Wissen war begehrt: für die Bestimmung von Feiertagen

Der zweite große Themenbereich der Ausstellung ist der Astronomie und Astrologie gewidmet. Dieses Wissen, das auf Erkenntnissen des Alten Orients beruhte und über das Arabische nach Europa kam, war für alle drei Kulturkreise von Bedeutung, hatte man doch ein Interesse daran, etwa den Beginn christlicher, jüdischer oder muslimischer Feiertage genau zu bestimmen.

Die Ausstellung, mit der sich Direktor Gereon Sievernich vom Martin-Gropius-Bau verabschiedet, verlangt vom Besucher Geduld und Konzentration, aber sie entschädigt ihn mit überraschenden Erkenntnissen – über einen fruchtbaren Dialog, der über 1000 Jahre angehalten hat und die Basis unserer heutigen wissenschaftlichen Erkenntnisse darstellt.

Die Ausstellung läuft bis 4. März 2018 im Martin-Gropius-Bau, 


Nota. - Die Übertragung des Wissens verlief von Ost nach West, von Austausch kann keine Rede sein. Die Überlegenheit der frühen islamischen Kultur über die des Westens erklärt sich aus der Vermittlerrolle des byzantinischen Reiches im Osten - zu einer Zeit, als im Westen das Erbe der Antike durch die Völkerwande- rung radikal abgeschnitten wurde. Als einzige Verbindung blieb die Römische Kirche, doch die war lange Zeit an weltlichem Wissen nicht interessiert.

Ein tiefes Rätsel bleibt der schlagartige Niedergang der islamischen Kultur seit den Kreuzzügen. Dass die Kreuzzüge selber schuld wären, ist in keiner Weise einsichtig zu machen; vielmehr sind sie eher eine Folge und ein Indiz des Niedergangs. In Spanien dauerte die islamische Blüte fast dreihundert Jahre länger. Doch statt dies Mysterium zu beleuchten, veranstaltet die Österreichische Nationalbibliothek eine Ausstellung über den gut erforschten, längst vergangenen Kulturexport der islamischen Frühzeit. Ich irre mich wohl nicht, wenn ich dafür politisch korrekte Motive vermute.
JE  

Gibt es vielleich gar keine Dunkle Materie?

aus derStandard.at, 22. November 2017, 18:08

Forscher zweifelt an Existenz von Dunkler Materie und Dunkler Energie
Andre Maeder legt der Fachwelt ein Konzept zur Diskussion vor, das angeblich ohne die beiden Faktoren auskommt

Genf – Gemäß dem Standardmodell der Kosmologie hat sämtliche sichtbare Materie nur einen Anteil von knapp fünf Prozent am gesamten Masse- beziehungsweise Energiegehalt des Universums. 23 Prozent entfallen auf die Dunkle Materie, 72 Prozent auf die Dunkle Energie – zwei Faktoren, für die es nach wie vor keinerlei direkten Nachweis gibt. 

Die beiden unbekannten Größen

So unbefriedigend es auch sein mag, wenn eine Gleichung in einem derartigen Ausmaß mit unbekannten Faktoren arbeitet – eine bessere Erklärung für einige Phänomene im Kosmos hat man bisher nicht gefunden. So dehnt sich das Universum nicht einfach nur aus, diese Expansion beschleunigt sich auch noch. Es muss also etwas geben, das der Gravitation entgegenwirkt – das wäre die Dunkle Energie.

Dunkle Materie wiederum soll jene "fehlende" Materie sein, die unter anderem die beobachtbare Rotation von Galaxien erklärt. In ihren Außenregionen rotieren Galaxien nämlich schneller, als aufgrund der sichtbaren Materie möglich sein sollte. 

Rechnung ohne Dunkelfaktoren

Nun tritt Andre Maeder von der Universität Genf auf den Plan und stellt die Existenz der beiden Dunkelfaktoren infrage. Der Schweizer Forscher erklärte, dass er das bisherige Modell um einen missachteten Faktor ergänzt habe, nämlich das Konzept der sogenannten Skaleninvarianz. Dieses läuft auf einen Zustand der "Selbstähnlichkeit" eines Objekts hinaus – das heißt, dass dessen Eigenschaften bei Betrachtung in unterschiedlichen Größenordnungen dieselben bleiben. Das Objekt wäre in diesem Fall der Leerraum im Universum.

Die mathematische Beschreibung des Universums beruht auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, Newtons Gesetz der universellen Gravitation und der Quantenmechanik. Dem fügt Maeder nun die Skaleninvarianz des leeren Raums hinzu, dessen Eigenschaften sich dem Konzept zufolge mit Ausdehnung oder Kontraktion nicht verändern.

Maeder sagt, er habe das Standardmodell unter Berücksichtigung der Skaleninvarianz des Leerraums geändert – und die bisherigen Probleme seien verschwunden. Die beschleunigte Ausdehnung des Universums lasse sich so auch ohne Dunkle Energie abbilden. Außerdem habe er Newtons Gesetz der universellen Gravitation entsprechend modifiziert, was eine Erklärung für die Bewegung von Sternen in Galaxien liefere – ganz ohne Dunkle Materie.

Die Debatte ist eröffnet

Im Detail hat Maeder seine Berechnungen im "Astrophysical Journal" präsentiert – die Abhandlung wird in den kommenden Wochen von Astrophysikern vermutlich genauestens unter die Lupe genommen. Die Universität Genf räumte schon vorab ein, dass die neue Hypothese einige Fragen aufwerfen und Kontroversen schüren dürfte. (red, APA)

Link
arXiv: "Dynamical effects of the scale invariance of the empty space: The fall of dark matter ?" (pdf)

Geisteswissenschaft im Blog?

aus Tagesspiegel.de, 6. 13. 2017

Soziale Medien in der Wissenschaft
Bloggen kann befreiend wirken 
Bloggen oder nicht? Geisteswissenschaftler können darüber trefflich streiten. Für die einen ist es eine Befreiung, andere fürchten, die wahre Wissenschaft komme zu kurz.

Von Miriam Lenz

Bloggen und komplexe Gedanken in aller Kürze darstellen? Das hält die Historikerin Mareike König für geradezu „heilsam“. Das mag erstaunen, sind Geisteswissenschaftler doch oft eher bekannt für langatmige Ausführungen. Für König, die am Deutschen Historischen Institut Paris forscht, stellt wissenschaftliches Bloggen jedoch eine Art Befreiung dar, insbesondere für Nachwuchswissenschaftler. Denn es biete die Möglichkeit, seine Gedanken erst einmal in einem kürzeren, formal nicht so reglementierten Rahmen wie einer Fachzeitschrift auszuprobieren. Zugleich fördere Bloggen den wissenschaftlichen Austausch und mache Forschungsergebnisse sichtbarer, sagt König.
 

• Apologie des bloggenden Philosophierers.

Blogs und soziale Medien wie Facebook und Twitter haben nicht nur die Medienlandschaft und Alltags- kommunikation verändert, sondern auch die Wissenschaftsvermittlung. Doch welche Chancen und Her- ausforderungen bieten diese neuen und kürzeren Kommunikationsformen eigentlich für die Geisteswissen- schaften, die traditionell einen Schwerpunkt auf Diskurse statt reiner Faktenvermittlung legen? Dies disku- tierte die Historikerin König jetzt mit drei weiteren Vertretern aus den Geisteswissen- schaften und Medien in der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften.

Fehlendes Bewusstsein für das Potenzial der neuen Medien

Auch für Anna-Lena Scholz, Redakteurin bei der „Zeit“ und promovierte Germanistin, haben die neuen Kommunikationsformen großes Potenzial für die Vermittlung geisteswissenschaftlicher Forschung. Doch Geisteswissenschaftlern sei häufig gar nicht bewusst, wie groß das Interesse an ihrer Forschung in der Gesellschaft sei. Sie sähen somit auch keinen Grund, die neuen Kommunikationsformen zu nutzen. In dieser Hinsicht müsse sich noch viel ändern.

• In eigner Sache.

Aber geht durch Verkürzung und Vereinfachung nicht auch Substanz und Präzision verloren? Das denkt Michael Meyer, Professor für Prähistorische Archäologie an der FU. Als Einziger in der Runde stand er der wissenschaftlichen Nutzung sozialer Medien und Blogs kritisch gegenüber. Zwar zwinge einen ein begren- zender Rahmen auch, Gedanken auf den Punkt zu bringen, was durchaus positiv zu bewerten sei, sagte Meyer. Die Flüchtigkeit digitaler Medien verleite einen jedoch häufig dazu, etwas zu veröffentlichen, zu dem man in fünf Jahren vielleicht nicht mehr stehe.

Ein realistischeres Bild der Wissenschaft

Dem widersprach Mareike König scharf. Denn gerade das Prozesshafte, das Lernen aus Fehlern, das Subjektive seien das Wesentliche von Wissenschaft und Forschung. All das zeige sich in Blogbeiträgen mehr als in klassischen wissenschaftlichen Kommunikationsformen wie Monografien. Ekkehard Knörer, Herausgeber der Zeitschrift „Merkur“, stimmte König zu. Durch das wissenschaftliche Bloggen entstehe ein realistischeres Bild der Wissenschaft. Mit dem Blog zu seiner Zeitschrift wolle er den Austausch zwischen akademischer geisteswissenschaftlicher Welt und interessiertem Laienpublikum fördern.

Oftmals würde unterschätzt, wie viel Zeit auch kurze Veröffentlichungen wie Blogbeiträge kosten, wandte Meyer ein. Zeit, die für die Arbeit an Publikationen für klassische wissenschaftliche Medien wie Fachzeit- schriften dann fehle. Anna-Lena Scholz forderte, Universitäten und Fachverbände müssten daher Ressourcen für diese neue Form der Wissenschaftskommunikation bereitstellen und Wissenschaftler dabei unterstützen. Das fand großen Zuspruch auf dem Podium und im Publikum. Wie eine solche institutionelle Unterstützung neuer Wissenschaftskommunikationsformen aussehen könnte, blieb bei der Diskussion allerdings offen


Nota. - Was ist denn die 'reguläre' Alternative zum Bloggen? Die Fachjournale? Es hängt von so vielen Umständen ab, ob man dort je einen Beitrag untergebracht kriegt, dass man vorab alles, was Anstoß erregen könnte, rausstreicht - mit der Folge, dass das meiste, das schließlich doch erscheint, ledern, langweilig und konventionell ist; mit andern Worten: nicht gelesen wird! Um gelesen zu werden wurde es auch gar nicht verfasst, sondern um gedruckt und - zitiert zu werden. 

Zwischen dem Verfassen und dem Erscheinen eines Beitrags können Jahre vergehen, es empfiehlt sich, auch alles wegzulassen, was einen aktuellen Bezug haben könnte. Wissenschaftliche Fehden, die Aufsehen erregen, finden so nicht mehr statt. Und wieder wird vom Ende der Geisteswissenschaften geraunt...

Das Internet und die Blogosphäre (nicht Twitter und Facebook) sind für die Geisteswissenschaften und namentlich die Philosophie ein Geschenk der Götter. Das wirkliche Problem dieser Formate ist kein forma- les, sondern ein sachliches - sofern die Philosophie der Sache nach Systematik zu erstreben hat, während das Internet nur fragmentarische Darstellungsformen bietet. Doch mit der Dialektik von Form und Stoff ist es wie verhext; je systematischer eine Philosophie der Sache nach ist, umso mehr widersetzt sie sich der systematischen Darstellung. 

Voilà la boucle bouclée.
JE

Die physiologische Voraussetzung der Sprachfähigkeit.

Der kleine Unterschied: Wie der Mensch zur Sprache kommt

Verena Müller 

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit 
Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

21.11.2017 14:56   

Sprache ist das, was den Menschen ausmacht. Schon lange zerbrechen sich Psychologen, Linguisten und Neurowissenschaftler den Kopf, wie wir Gehörtes und Gelesenes verarbeiten. Eine der Großen unter ihnen ist Angela D. Friederici, Direktorin am Max-Planck-Institut für Kognitions- & Neurowissenschaften in Leipzig. Dank ihr wissen wir heute, warum der Mensch im Gegensatz zum Tier fähig ist, Sprache zu verstehen. Sie war es, die die These des Linguisten Noam Chomsky von der Universalgrammtik, nach der allen Menschen ein universelles System für Grammatik angeboren ist, mit neurowissenschaftlichen Daten belegte. Jetzt ist ihr Buch „Language in Our Brain“ erschienen, eine Art Lebenswerk.
 
„Menschen werden geboren, um Sprache zu lernen“, beginnt Angela D. Friederici ihr aktuelles Buch „Language in Our Brain“ über die Strukturen im Gehirn, die es uns ermöglichen, dieses faszinierende Medium zu entwickeln, in dem wir sprechen und schreiben, denken und dichten, mailen und twittern. „Wir lernen unsere Muttersprache ohne eine Art formellen Unterricht und können mit ihr tagtäglich in jedweder Situation umgehen, ohne auch nur über sie nachzudenken.“ Eine Fähigkeit, die nur uns Menschen vorbehalten ist. Zwar können auch Affen, Hunde und Papageien Wörter lernen, indem sie ein abstraktes Symbol oder eine akustische Wortform mit einem Objekt assoziieren. Sie können diese jedoch nicht nach bestimmten Regeln so kombinieren, dass sie zu bedeutungsvollen Sätzen werden.

Doch was ist es, was uns als Spezies zu diesem Können verhilft? Was ist die Grundlage dieser rein menschlichen Leistung? Diese Fragen standen am Anfang der Forscherlaufbahn der Linguistin, Psychologin und Neurowissenschaftlerin Angela D. Friederici vor fast 50 Jahren. Heute gibt sie die Antworten darauf. In einem umfassenden Werk, gerade erschienen im renommierten Verlag des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, erklärt sie, wie die biologischen Strukturen der Sprache in unserem Gehirn zusammenspielen – und so innerhalb von Millisekunden für uns aus Lauten Wörter, Wortgruppen, Sätze und letztlich Inhalte entstehen.

Und Friederici muss es wissen. Durch ihre Forschungsergebnisse der vergangenen fünf Jahrzehnte haben wir heute ein ungefähres Bild davon, wie Gehirn und Geist zusammenwirken, während wir Sprache verarbeiten. Zu ihren wesentlichen Erkenntnissen zählt etwa, dass das Gehirn gewöhnlich in drei Schritten Sprache versteht: Zuerst prüfen die Nervenzellen, ob die Form eines Satzes stimmt, seine Grammatik. Das passiert automatisch, unbewusst und rasend schnell - in etwa 200 Millisekunden. Erst danach, in den nächsten 200 bis 400 Millisekunden, versucht das Gehirn den Sinn der Wörter zu entschlüsseln. Passen Satzbau und Wörter nicht zusammen, schließt sich ein neuer Analyseprozess an.

Im Rampenlicht ihrer Forschung und damit ihres aktuellen Werkes steht außerdem eine Faserverbindung im Gehirn, deren Entdeckung durch Friederici und ihr Team hohe Wellen in der Welt der Sprachforschung schlug: Der sogenannte Fasciculus arcuatus. Diese Verbindung ist eine Art Datenautobahn, auf der Informationen zwischen den sprachrelevanten Hirnarealen transportiert werden, und damit die entscheidende Struktur für die Verarbeitung der Grammatik, der eigentlichen Grundlage von Sprache. Sie ist im Gehirn aller Erwachsenen weltweit deutlich ausgeprägt und variiert nur minimal, je nachdem in welcher Sprache eine Person aufgewachsen ist. Damit ist sie der neurowissenschaftliche Beleg für die Idee des Linguisten Noam Chomsky, nach der allen Menschen ein universelles System für Grammatik angeboren ist.

„Es gibt also eine im Menschen angelegte Sprachfähigkeit. Das bestimmte Regelsystem einer jeden Sprache muss jedoch erlernt werden“, erklärt Friederici. „Dazu muss in einer sensiblen Phase der Entwicklung die sprachliche Kommunikation gefördert werden, um den Fasciculus Arcuatus und damit Sprache tatsächlich entsprechend auszubilden.“ Sogenannte „verbannte Kinder“, wie es Kasper Hauser oder „Genie“ in den 1970er Jahren waren, hätten aus diesem Grund niemals vollständig über Sprache verfügt.

Damit könnte hier, in dieser Faserverbindung auch der lange gesuchte „missing link“ liegen, der den Sprung von der einfachen Laut-Assoziation bei Tieren zur ausgereiften Sprache des Menschen erklärt. Denn so sehr diese Hirnstruktur bei Erwachsenen ausgereift ist, so wenig ist sie bei anderen Primaten und Kleinkindern vorhanden, entsprechend gering sind es auch ihre sprachlichen Fähigkeiten. Auch der Linguist Chomsky selbst gibt sich überzeugt von dieser Idee. In seinem Vorwort zu „Language in Our Brain“ vermutet auch er, dass diese Hirnstruktur sich „offenbar entwickelt hat, um der menschlichen Fähigkeit zu dienen, Grammatik zu verarbeiten, dem Kern der menschlichen Sprachfähigkeit“.

Zur Person:

Angela D. Friederici erforscht seit fast fünfzig Jahren, wie Menschen Sprache lernen und was beim Sprechen und Verstehen im Kopf passiert. Durch ihren interdisziplinären Ansatz als Linguistin, Psychologin und Neurowissenschaftlerin hat sie es geschafft, die Brücke zwischen Geistes- und Naturwissenschaft zu bauen und Sprache als Ganzes zu begreifen. Ihre Erkenntnisse machen Friederici zu einer der weltweit renommiertesten Forscherin für die Neurobiologie der Sprache.

Angela D. Friederici ist Direktorin des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) in Leipzig und zudem Vizepräsidentin der Max-Planck-Gesellschaft.

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Weitere Informationen:

https://mitpress.mit.edu/books/language-our-brain Link zum Buch "Language in Our Brain"
http://www.cbs.mpg.de/mensch-und-sprache-buch-friederici Weitere Informationen zu Friederici's Forschung am MPI CBS

Kann ein Schimpanse die Perspektive eines anderen einnehmen?

aus scinexx

Schimpansen versetzen sich in andere hinein
Menschenaffen verstehen, ob sich Artgenossen einer Gefahr bewusst sind oder nicht

Wer weiß was? Schimpansen scheinen sich erstaunlich gut in andere hineinversetzen zu können: Die Menschenaffen erkennen, ob sich Artgenossen einer Gefahr bewusst sind oder nicht - und passen daran ihr Kommunikationsverhalten an. So warnen sie vehementer vor einer Bedrohung, wenn sie es mit vermeintlich Unwissenden zu tun haben, wie Experimente zeigen. Damit besitzen sie eine Fähigkeit, die lange Zeit als typisch menschlich galt.

Menschenaffen sind unsere nächsten Verwandten - und verblüffen uns immer wieder mit ihren kognitiven Fähigkeiten: Schimpansen, Orang-Utans und Co benutzen nicht nur Werkzeuge und haben ein uns sehr ähnliches Sozialverhalten. Sie erkennen sich auch selbst im Video und sind offenbar sogar dazu in der Lage, ihr eigenes Wissen zu hinterfragen und zu beurteilen, wie Experimente zeigen.

Doch können die Primaten auch erkennen, was ihre Artgenossen wissen? Die Fähigkeit, die eigenen Gedanken von denen anderer Personen zu unterscheiden, gilt beim Menschen als eine grundlegende Voraussetzung für soziale Interaktionen. Ab einem Alter von drei bis vier Jahren beginnen Kinder zu verstehen, dass andere womöglich etwas Anderes denken als sie selbst.

Vermeintliche Gefahr

Ob auch Schimpansen verstehen, dass andere Gruppenmitglieder andere Überzeugungen haben können als sie selbst, haben Catherine Crockford vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und ihre Kollegen nun bei wildlebenden Tieren im Budongo-Wald in Uganda untersucht.

Für ihre Experimente platzierten die Forscher zunächst eine Schlangenattrappe im Wald und warteten ab, was passierte. Wie erwartet, begannen Schimpansen, die die vermeintliche Bedrohung entdeckt hatten, sofort Warnrufe auszustoßen. Zudem machten sie ihre Artgenossen auch mit Gesten und Blicken auf die Bedrohung aufmerksam.

Wer weiß was?

Der entscheidende Test folgte in einem zweiten Experiment: Jetzt platzierten Crockford und ihre Kollegen neben der Schlange auch einen versteckten Lautsprecher in die Nähe der Schimpansen. Aus diesem war einmal ein Ruf eines anderen Schimpansen zu vernehmen, der alarmiert klang - er wusste demnach scheinbar von der Schlange. Ein anderes Mal waren dagegen entspannte Laute eines Artgenossen zu hören, der die Gefahr offenbar noch nicht erkannt hatte.

Würden die Schimpansen je nach Situation unterschiedlich reagieren? Tatsächlich zeigte sich: Hatten sie zuvor den Laut gehört, der Unwissenheit eines anderen Gruppenmitglieds suggerierte, zeigten die Menschenaffen nach der Begegnung mit der Schlange ein deutlich verstärktes Warnverhalten und stießen unter anderem mehr alarmierende Rufe aus.

Angepasste Kommunikation

Damit scheint klar: Die Tiere können nicht nur die Perspektive anderer Individuen einnehmen - sie passen darauf basierend auch ihr Kommunikationsverhalten an. Diese Fähigkeit galt lange Zeit als einzigartig für den Menschen, wie die Wissenschaftler schreiben. Die neuen Ergebnisse legten nun jedoch etwas Anderes nahe: Womöglich reichen die Wurzeln von Kommunikationssystemen, die verstärkt die Perspektive anderer anstatt die eigene Sicht der Dinge berücksichtigen, weit in unsere Entwicklungsgeschichte zurück. (Science Advances, 2017; doi: 10.1126/sciadv.1701742)

(AAAS, 17.11.2017 - DAL)

aus derStandard.at, 20. November 2017, 08:00

Schimpansen erkennen die Wissenslücken anderer

Forscher brachten Schlangenattrappen zum Einsatz, um die Reaktionen der Menschenaffen zu testen

Leipzig – Schimpansen können es erkennen, wenn Artgenossen eine drohende Gefahr nicht bemerkt haben. Dann passen sie ihre Warnrufe und Körpersprache an, um mit besonderem Nachdruck auf das Risiko hinzuweisen, wie eine Studie mit Beteiligung der Uni Neuenburg zeigt.

Die Perspektive anderer einzunehmen und seine Kommunikation entsprechend anzupassen, schien bisher eine typisch menschliche Eigenschaft. Aber auch Schimpansen sind dazu in der Lage, wie Forscher um Catherine Crockford vom Max Planck Institut (MPI) für evolutionäre Anthropologie in Leipzig berichteten. Das internationale Forscherteam, zu dem auch Klaus Zuberbühler von der Universität Neuenburg gehört, beobachtete in Uganda Schimpansen in freier Wildbahn im Budongo-Waldgebiet.

Das Experiment

Zunächst versteckten die Forscher eine Schlangen-Attrappe und beobachteten, wie sich die Schimpansen verhielten, wenn sie die vermeintliche Gefahr entdeckten. In einem zweiten Experiment spielten sie zuvor aufgezeichnete Laute von Schimpansen ab, die sich der nahen Schlange bewusst waren, und von solchen, die die Gefahr nicht bemerkt hatten. Dabei beobachteten die Wissenschafter, wie sich derjenige Affe verhielt, der die Schlangen-Attrappe entdeckte.

Hörte dieser Schimpanse die Laute von arglosen Artgenossen, stieß er deutlich mehr Warnrufe aus und machte verstärkt durch Blicke auf die Gefahr aufmerksam. Davon berichten die Wissenschafter im Fachblatt "Science Advances".

Das Ergebnis zeige, dass auch Schimpansen einen wichtigen Schritt in der Sprachevolution vollzogen haben, der bisher nur von der menschlichen Evolution bekannt war, so Crockford: nämlich den, die Wissenslücke eines Gegenübers zu erkennen und die eigene Kommunikation gezielt darauf einzustellen. (APA.)

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Abstract
Science Advances: "Vocalizing in chimpanzees is influenced by social cognitive processes"

It's the Verschaltung, stupid!

aus scinexx

Kluge Köpfe sind besser vernetzt
Intelligente Menschen haben anders verschaltete Gehirne

Klugen Köpfen ins Gehirn geblickt: Was unterscheidet die Denkorgane von intelligenten und weniger intelligenten Menschen? Eine Studie enthüllt: Bei "Intelligenzbestien" ist das Gehirn anders verschaltet. Dabei sind bestimmte Hirnregionen stärker, andere Bereiche hingegen schwächer in den Informationsfluss zwischen einzelnen Netzwerken eingebunden. Auf diese Weise kann Wichtiges schneller kommuniziert und Unwichtiges gleichzeitig besser ausgeblendet werden. 

Die Grundlagen des menschlichen Denkens faszinieren Wissenschaftler und Laien seit jeher. Unterschiede in kognitiven Leistungen – und daraus resultierende Differenzen etwa bei Schulerfolg und Karriere – werden vor allem auf individuell unterschiedlich ausgeprägte Intelligenz zurückgeführt. Diese unter anderem durch die Gene beeinflusste Fähigkeit zeigt sich beim Blick ins Gehirn deutlich. So verhalten sich einzelne Hirnregionen wie der präfrontale Cortex bei intelligenteren Menschen anders als bei weniger intelligenten Personen: Sie zeigen während kognitiver Herausforderungen andere Aktivitätsmuster.

Wissenschaftler um Ulrike Basten von der Goethe-Universität Frankfurt haben nun untersucht, ob neben diesen Unterschieden in einzelnen Hirnbereichen möglicherweise auch die Vernetzung des Denkorgans für die Intelligenz eine Rolle spielt. 

Gehirn als soziales Netzwerk 

Die Forscher hatten bereits Anfang des Jahres festgestellt, dass bei intelligenteren Personen zwei Regionen, die mit der Verarbeitung aufgabenrelevanter Informationen in Verbindung gebracht werden, über effizientere Verbindungen mit dem Rest des Hirnnetzwerks verfügen. Eine andere Region schien dagegen weniger stark verknüpft zu sein. Um diesen Zusammenhang genauer unter die Lupe zu nehmen, werteten sie für ihre aktuelle Studie Hirnscans von mehr als 300 Personen aus.

Dabei berücksichtigten sie, dass das menschliche Gehirn modular organisiert ist. "Das ist ähnlich wie bei einem sozialen Netzwerk, das sich aus Subnetzwerken wie Familien und Freundeskreisen zusammensetzt, in denen die Personen untereinander stärker verbunden sind als zu Personen anderer Subnetzwerke. So ist auch unser Gehirn organisiert" erklärt Basten. 

Anders verknüpft
 

Basten und ihre Kollegen wollten wissen: Gibt es intelligenzabhängige Unterschiede in der Rolle einzelner Hirnregionen für die Kommunikation zwischen und innerhalb von Subnetzwerken? Oder anders ausgedrückt: Unterstützt eine Region eher den Informationsfluss innerhalb der eigenen "Clique" oder ermöglicht sie durch Verbindungen zu anderen Subnetzwerken den Informationsaustausch auch mit anderen – und wie hängt das mit der Intelligenz zusammen? 

Die Auswertung zeigte: Bei intelligenteren Personen sind bestimmte Gehirnregionen deutlich stärker am Austausch von Informationen zwischen Subnetzwerken beteiligt, sodass bedeutsame Informationen schneller und effizienter kommuniziert werden können. Auf der anderen Seite identifizierten die Forscher auch Regionen, welche bei klugen Köpfen stärker vom restlichen Netzwerk abgekoppelt sind. 

Störendes wird ausgeblendet 

Durch diese gezielte Abschirmung sind Gedanken möglicherweise besser gegen störende Einflüsse geschützt, wie das Team vermutet. "Wir gehen davon aus, dass Netzwerkmerkmale, die wir bei intelligenteren Personen in stärkerer Ausprägung gefunden haben, es den Menschen erleichtern, sich gedanklich auf etwas zu konzentrieren und dabei irrelevante, möglicherweise störende Reize auszublenden", sagt Basten.

Wie diese Unterschiede in Sachen Vernetzung zustande kommen, ist bislang jedoch unklar. "Es ist möglich, dass manche Menschen aufgrund einer biologischen Veranlagung Hirnnetzwerke ausbilden, die intelligente Leistungen wahrscheinlicher machen", sagt Basten. Genauso gut könne sich aber umgekehrt der häufigere Gebrauch des Gehirns für intelligentere Leistungen positiv auf die Ausformung der Netzwerke im Gehirn auswirken. 

"Bei allem, was wir über den Einfluss von Anlage und Umwelt auf die Intelligenz wissen, erscheint ein Wechselspiel beider Prozesse am wahrscheinlichsten", schließt die Forscherin. (Scientific Reports, 2017; doi: 10.1038/s41598-017-15795-7)

(Goethe-Universität Frankfurt am Main, 23.11.2017 - DAL)

"Network neuroscience".

aus Die Presse, Wien, 21.11.2017 um 05:52

Das Hirn bleibt ein verzauberter Webstuhl

Intelligenz ist Flexibilität: Das betont jetzt auch eine Forscherschule namens Network Neuroscience.

Von Thomas Kramar

Was ist Intelligenz? Es gibt bis heute keine Definition. Am ehesten können sich die Psychologen auf eine operative Festlegung einigen: Intelligenz ist das, was ein Intelligenztest misst. (So wie Zeit das ist, was eine Uhr misst – wer kennt eine bessere Definition?)

Ein Problem damit: Wenn wir einen Computer so programmieren, dass er gängige IQ-Tests perfekt löst, müssen wir ihm – oder dem Programm – dann nicht hohe Intelligenz zuschreiben? Viele Verfechter der künstlichen Intelligenz beantworten diese Frage – auch wenn sie das vielleicht nicht zugeben – mit Ja. Doch das ist unbefriedigend. Zu unserem Verständnis von Intelligenz gehört Flexibilität. Wer nur gewohnte Aufgaben lösen kann, den sehen wir eher nicht als intelligent an.

Kristallin oder fluid?

Das sehen die Verfechter der Network Neuroscience ganz ähnlich: Dieser Begriff erlebt derzeit einen Hype, kürzlich wurde ein Journal dieses Namens gegründet (vom Verlag MIT Press). Aron Barbey (University of Illinois, Urbana-Champaign) spricht von einer „Network Neuroscience Theory of Human Intelligence“, so heißt auch sein Artikel in Trends in Cognitive Sciences. Von einer Theorie im strengen Sinn kann man wohl noch nicht sprechen, eher von einem Arbeitsprogramm: Barbey meint, dass Intelligenz nicht, wie manche glauben, im präfrontalen Cortex oder in einer anderen Region sitzt, sondern im ganzen Hirn. Sie gründe auch nicht auf einem Netzwerk, sondern auf der Fähigkeit, Netzwerke im Gehirn auf- und umzubauen, von einem Zustand zum anderen. Registriert werden solche Zustände ganz klassisch mit Magnetresonanzspektroskopie, die im Grunde die Durchblutung von Hirnregionen misst.

Barbey unterscheidet kristalline Intelligenz, bei der sich die Topologie der Zustände nicht stark ändert, und fluide, die wohl etwa dem entspricht, was Modepsychologen gern Out-of-the-box-Denken nennen. Sie schwinde im Alter, sagt er.

Es erstaunt immer wieder, wie wenig wir – auch nach diversen „years of the brain“ (das letzte war in der EU 2014) und sogar einer „decade of the brain“ (von George W. Bush 1990 proklamiert) – über das Gehirn wissen. So passen die Sätze des Neurologen C. S. Sherrington aus dem Jahr 1940 noch immer: Einen „enchanted loom“ nannte er das Hirn, „einen verzauberten Webstuhl, in dem Millionen blitzender Schiffchen ein zerfließendes Muster weben, stets ein sinnhaftes Muster, aber nie ein dauerndes“.

Ob diese Poesie so bald konkret wird?