Streicheln und Lausen.

aus derStandard.at,17./18.01.2015

Es muss wieder mehr gekuschelt werden
Sanfte Berührungen fühlen sich gut an und bauen Stress ab. Für Streicheleinheiten existiert ein eigenes Nervennetz, das Forscher zunehmend verstehen lernen

von Juliette Irmer

Göteborg/Wien - Endlich ertönt das leise Sirren, das Rochelle Ackerley anzeigt, dass sie eine Nervenzelle getroffen hat. Zwei Stunden hat die junge Neurophysiologin der Göteborg-Universität gebraucht, um die Nervenzelle am Unterarm der Versuchsperson zu lokalisieren. Je stärker Ackerley die hauchfeine Nadel nun in die Haut drückt, desto höher die Frequenz des Sirrens, desto schneller "feuert" die Nervenzelle ihre Informationen ans Gehirn.

"Ich bin süchtig nach diesem Geräusch", sagt Ackerley, "denn haben wir ein einzelnes Neuron erst positioniert, können wir testen, wie es auf verschiedene Reize wie Wärme, Kälte oder Berührungen reagiert."

Ackerely erforscht den Teil unseres Nervensystems, der für wohlige Gefühle sorgt. Hauptakteure des Kuschelsystems sind die sogenannten C-taktilen Rezeptoren (CT), die angenehme Berührungen wahrnehmen und ihre Signale über eigene Nervenbahnen in die Regionen des Gehirns schicken, die für Gefühle zuständig sind.

Auf behaarter Haut

CT-Neuronen kommen bei Tieren und Menschen in allen behaarten Hautabschnitten vor. Dort finden sich noch andere Rezeptoren, die auf Druck, Schmerz oder Temperatur reagieren. Auf diese Weise weiß das Gehirn, was "draußen" geschieht. Nehmen die Rezeptoren ihren Reiz wahr, leiten sie ihn als elektrischen Impuls an das Gehirn weiter.

Läuft etwa eine Fliege über unseren Arm, aktiviert das parallel zwei unterschiedlich Systeme: Informationen zu Ort, Stärke und Richtung der Berührung erreichen das Gehirn sofort über die schnell leitenden Was-passiert-da-Rezeptoren. Rund zwei Sekunden später - für Nervenzellen ausgesprochen langsam - trudeln die Informationen der Wie-fühlt-sich-das-an-Rezeptoren" ein. "Das schnell leitende System liefert sozusagen die Fakten, die langsamen CT-Fasern die Gefühle", sagt Ackerley.

2002 zeigte der schwedische Forscher Håkan Olausson erstmals, dass es solche Gefühlsrezeptoren geben muss: Eine Patientin, deren schnell leitende Nerven zerstört waren, brachte sie auf die richtige Spur. Berührten die Forscher ihren Unterarm mit einem Pinsel, empfand sie das als angenehm, obwohl sie weder den Ort noch die Richtung der Berührung wahrnehmen konnte.

Ackerley und ihre Kollegen zeigten kürzlich, dass die CT-Neuronen bei einer ganz bestimmten Streichelgeschwindigkeit am sensibelsten reagieren. Dazu ließen die Forscher den Unterarm mehrerer Probanden per Roboter mit verschieden schnellen Pinselstrichen streicheln. Zeitgleich leiteten sie die elektrischen Impulse einer isolierten Nervenzelle ab.

Das perfekte Streicheln

Die CT-Neuronen feuerten am eifrigsten bei einer Geschwindigkeit von etwa fünf Zentimetern pro Sekunde - das entspricht der Geschwindigkeit, mit der eine Mutter ihrem aufgebrachten Kind über den Rücken streichelt, und die generell von den meisten Menschen als besonders angenehm empfunden wird. Auch das Temperaturoptimum der Streichelnerven passt ins Bild: Bei Kälte und Hitze reagieren sie nicht so gut wie bei körperwarmer Temperatur.

Doch wozu existieren Streichelnerven überhaupt? Weil Berührungen für soziale Lebewesen (überlebens-)wichtig sind: So ist die Känguru-Methode, bei der frühgeborene Säuglinge den Müttern unbekleidet auf die nackte Brust gelegt werden, heute weltweit Standard. Die Kinder erkranken seltener und nehmen besser zu.

Sanfte Berührungen und die damit verknüpften positiven Empfindungen stärken die Bindung zwischen Mutter und Kind, zwischen Paaren und führen generell dazu, dass Menschen sich einander näher und verbunden fühlen. "Das war für das Überleben der Menschen in Gruppen wichtig", sagt die Psychologin Anik Debrot von der Universität Fribourg, "bei Affen hat die Fellpflege diese Funktion: Affen lausen sich viel mehr, als es für das Fell nötig wäre. Je öfter sie das machen, desto größer ist der Zusammenhalt zwischen Individuen."

Dass Streicheleinheiten sich positiv auswirken, lässt sich auch physiologisch nachweisen: "Werden Menschen oder Tiere gestreichelt, baut das Stress ab", sagt Debrot, "die Herzfrequenz sinkt, und die Produktion antidepressiver Stoffe im Gehirn wie Serotonin und Dopamin wird angekurbelt."

Wenn Berührung stört

Manchmal werden Berührungen allerdings auch als unangenehm oder gar als sexuelle Belästigung empfunden - wenn einem der Arbeitskollege etwa zu lange über den Rücken streicht. "Ob man eine Berührung als angenehm oder unangenehm empfindet, hängt von vielen Faktoren ab: der Art der Beziehung, dem Geschlecht des Gegenübers, den äußeren Umständen und natürlich davon, an welcher Stelle der Körper berührt wird", sagt Debrot, deren eigene Forschung zeigt, dass die Qualität einer Beziehung, also das gegenseitige Vertrauen, eine wesentliche Rolle beim positiven Empfinden von Berührungen spielt.

Deswegen erscheint der Psychologin das Konzept von Kuschelpartys, wie es in manchen Großstädten heute angeboten wird, als fragwürdig: Dort treffen einander fremde Menschen, um sich gegenseitig zu streicheln und zu massieren - ohne sexuelle Absichten. In einer Gesellschaft, in der die elektronische Kommunikation weiter zunimmt und in der rund ein Drittel der Bevölkerung als Singles lebt, scheint die Sehnsucht nach Körperkontakt und Streicheleinheiten allerdings groß zu sein: "Als ich kürzlich in Basel spazieren ging, boten ein paar Menschen "free hugs" auf der Straße an. Mein erster Reflex war, wegzusehen und weiterzulaufen", sagt Debrot, "aber dann dachte ich: als Berührungsforscherin muss ich das probieren. Wir haben viel gelacht, und es war angenehm. Dennoch: Kuschelpartys und Co können Berührungen mit einer Bezugsperson niemals ganz kompensieren."




Nota. Das obige Foto gehört mir nicht, ich habe es im Internet gefunden. Wenn Sie der Eigentümer sind und seine Verwendung an dieser Stelle nicht wünschen, bitte ich um Nachricht auf diesem Blog.

Werkzeuggebrauch und Planung.

aus scinexx

Schimpansen planen bei Werkzeugauswahl voraus
Für den richtigen Nussknacker sind verschiedene Kriterien entscheidend 

Das passende Werkzeug zur richtigen Gelegenheit: Schimpansen gehen bei der Auswahl ihrer Werkzeuge zum Nüsseknacken durchaus mit Bedacht vor. So bevorzugen sie normalerweise harte und schwere Steine, wählen aber bei längeren Transportwegen eher leichtes Werkzeug, berichtet ein internationales Forscherteam. Dies verdeutlicht die komplexen kognitiven Fähigkeiten, die unsere nächsten Verwandten besitzen.

Bei der Auswahl des Hammers berücksichtigen Schimpansen auch den Ort, wo sie die Nüsse knacken.

Dass Schimpansen regelmäßig Werkzeuge benutzen und beispielweise mit Stöcken Termitenhügel aufbrechen, ist schon lange bekannt. Seit fast 30 Jahren wissen Forscher auch, dass manche Populationen dieser nächsten Verwandten des Menschen auch Nüsse knacken: Sie legen die Nuss auf einen Stein, eine harte Wurzel oder den Ast eines Baumes, die als "Amboss" dienen, und schlagen mit einem Stück Holz oder einem Stein, dem "Hammer", darauf.

Passendes Werkzeug bringt Überlebensvorteile

Nur wenig erforscht war bislang, wie sehr die Schimpansen diesen Werkzeuggebrauch optimieren, oder ob sie einfach das nächstbeste Stück Holz oder den nächstliegenden Stein wählen. "Auf dem Boden eines tropischen Regenwaldes befinden sich Holzstöcke und Steine, die sich in Größe, Gewicht und Härtegrad unterscheiden", erklärt Giulia Sirianni vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. Nicht alle davon seien aber gleichermaßen gut geeignet, um Nüsse schnell und effektiv zu knacken. "Wenn sie Zeit und Energie sparen, können sich einzelne Tiere aber einen Überlebens- und Fortpflanzungsvorteil verschaffen."

• Entstand die Sprache aus dem Werkzeugbau?
• 
  
• Der Werkzeuggebrauch hat ein eigenes Hirnareal.

Sirianni und ihre Kollegen beobachteten fünf freilebende Schimpansenweibchen im Taï-Nationalpark an der Elfenbeinküste bei zwei Feldforschungsaufenthalten von jeweils fünf Monaten, täglich von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Hatte ein Schimpanse einen Hammer aufgehoben und benutzt, markierten die Forscher den Ort mit Plastikband und speicherten die GPS-Koordinaten ab.

Schimpansen berücksichtigen mehrere Variablen

Am nächsten Tag untersuchten sie die Nussknackstelle genauer: Welche möglichen Hämmer waren dort verfügbar? Wie weit waren sie vom Amboss entfernt? "So konnten wir mit Hilfe von statistischen Modellen untersuchen, was den gewählten Hammer im Vergleich zu allen nicht gewählten Hämmern auszeichnete, was uns wiederum Aufschluss über die Auswahlkriterien der Schimpansen gab", sagt Sirianni.

Schimpansin beim Nüsseknacken.

Dabei zeigte sich, dass die Schimpansen die Tauglichkeit eines potenziellen Werkzeugs durchaus einschätzen können. Dabei berücksichtigen sie gleich mehrere Variablen gleichzeitig: Welches Gewicht sie bei einem Hammer bevorzugten, hing dabei vom Härtegrad des Hammers, dem Transportweg und dem Ort ab, an dem sich der Amboss befand, ob am Boden oder auf einem Baum. Holzstücke sind im Wald zwar wesentlich leichter zu finden, die Schimpansen bevorzugen dennoch generell härtere Steine. Sind diese nicht verfügbar, wählen sie lieber harte als weiche Holzsorten. 

Schweres Gerät oder leichter Transport?

Steine sind wesentlich kleiner und handlicher als ein Stück Holz mit dem gleichen Gewicht, so dass sich auch ein schwerer Brocken noch als Hammer verwenden lässt – bei Steinhämmern bevorzugen die Schimpansen schweres Werkzeug. Über längere Strecken oder gar auf einen Baum hinauf schleppen die Affen Steine jedoch offenbar nur ungern: Bei längeren Transportwegen oder wenn sie auf einem Ast sitzend Nüsse knackten, entscheiden sich die Tiere für einen leichteren Nussknacker.

Die letzten beiden Beispiele zeigen, dass Schimpansen Transportwege und die Stabilität der Nussknack- stelle berücksichtigen, wenn sie ein Werkzeug auswählen – sie planen also voraus. Die große Anzahl der berücksichtigten Faktoren und Beziehungen zwischen ihnen verdeutlicht, dass der Werkzeuggebrauch hoher kognitiver Fähigkeiten bedarf. Eine so komplexe Leistung wie das Nüsseknacken könnte bei der Evolution solcher Fähigkeiten in unserer Abstammungslinie eine Rolle gespielt haben, spekulieren die Forscher.

"Lange Zeit ging man davon aus, dass nur Menschen Werkzeug gebrauchen", sagt Sirianni. Doch auch Tiere, besonders Schimpansen, optimieren so ihre Nahrungssuche. "Jetzt wissen wir, dass andere Arten dies auch tun und dass unsere nächsten Verwandten, die Schimpansen, ihr Werkzeug auf schlaue Art und Weise und abhängig von der jeweils anstehenden Aufgabe auswählen."

(Max-Planck-Gesellschaft, 14.01.2015 - AKR)

Entstand die Sprache aus dem Werkzeugbau?

aus scinexx

Sprache: Gaben Steinklingen den Anstoß?
Werkzeug-Herstellung als treibende Kraft bei der Sprachentwicklung des Urzeit-Menschen

Faustkeile als Sprachanreiz? Steinwerkzeuge könnten für unsere Vorfahren die Triebkraft gewesen sein, um eine verbale Kommunikation zu entwickeln. Denn wie ein Experiment zeigt, lässt sich die Herstellung dieser Steinklingen nur dann effektiv erlernen, wenn die Lernenden Hinweise über Gesten und Sprache bekommen. Spätestens mit dem Auftreten komplexerer Steinklingen vor rund 1,7 Millionen Jahren könnten unsere Vorfahren daher schon eine Protosprache entwickelt haben, so die Forscher im Fachmagazin "Nature Communications".

Olduwan-Steinwerkzeug (rechts) und fortgeschrittener Faustkeil der Acheuléen-Kultur

Wenn wir jemandem etwas beibringen wollen – egal ob eine Sportart oder eine andere Fertigkeit, nutzen wir die Sprache. Wir erklären, wie etwas gemacht wird und begleiten unsere Vorführungen mit erläuternden Bemerkungen. "Erst diese Form der sozialen Weitergabe hat die kumulative Entwicklung einer großen Anzahl von Technologien und Verhaltensweisen möglich gemacht", erklären Thomas Morgan von der University of St. Andrews und seine Kollegen.

Sprache als Lehr-Hilfe?

Auch unsere Vorfahren gaben schon vor rund 2,5 Millionen Jahren Fertigkeiten weiter, beispielsweise die Herstellung einfacher Steinklingen. Wie dieses Lernen jedoch stattfand, ist stark umstritten: Einige Forscher gehen davon aus, dass die Olduwan-Kultur bereits einfache Formen der gezielten Unterweisung und vielleicht sogar der Sprache besaß. Andere halten einen so frühen Beginn der Sprache für unwahrscheinlich und argumentieren, dass sich solche Steinwerkzeuge auch durch bloßes Nachahmen erstellen lassen.

Herstellung einer Olduwan-Klinge und die fünf Lehrmethoden

Morgan und seine Kollegen sind dieser Frage nun ganz praktisch nachgegangen: Sie prüften in einem Experiment mit 184 Freiwilligen, wie gut sich die Herstellung der Olduwan-Steinklingen durch fünf verschiedenen Lerntechniken weitergeben lässt: durch Nachbau eines fertigen Faustkeils, durch Beobachten des Herstellungsprozesses, durch einfachste Hilfestellungen des Lehrers wie die Korrektur der Haltung oder des Griffes sowie durch Gesten oder verbale Hinweise und Erklärungen.

Ohne Tipps geht es kaum

Das Ergebnis war relativ eindeutig: Zwar gelang es den Teilnehmern in allen fünf Lernformen, mehr oder weniger gute Imitate der Olduwan-Klingen herzustellen. Deutliche Fortschritte und qualitativ gute Ergebnisse gab es jedoch nur dann, wenn der Lehrer entweder durch Gesten oder Sprache Hinweise auf das korrekte Vorgehen geben durfte.

Als die Forscher prüften, wie gut die Werkzeugherstellung durch die fünf Lehrmethoden über mehrere Personen weitgegeben wird, zeigte sich Ähnliches: Lernten die Schüler jeweils nur durch bloßes, unkommentiertes Abschauen, sank die Leistung schon bei der zweiten Weitergabe komplett ab. Anders dagegen beim Lernen durch Gesten oder verbale Hinweise: Auch da nahm zwar die Qualität der Faustkeile im Laufe der Kette immer weiter ab, dies geschah jedoch bei weitem nicht so drastisch und schnell.

Anreiz für Fortentwicklung der Kommunikation

"Das zeigt, dass die soziale Weitergabe von Olduwan-Technologie durch gezieltes Lehren und besonders durch Sprache verbessert wird", konstatieren die Forscher. Das bedeute zwar nicht, dass die Frühmenschen vor rund zwei Millionen Jahren tatsächlich schon sprechen konnten. Nach Ansicht von Morgan und seinen Kollegen könnte die Werkzeug-Herstellung aber ein wichtiger Anreiz dafür gewesen sein, gezielte Lehrmethoden und eine sprachliche Kommunikation zu entwickeln.

• Werkzeuggebrauch und Planung.
• Der Werkzeuggebrauch hat ein eigenes Hirnareal.

"Steinwerkzeuge waren damit nicht nur ein Produkt der menschlichen Evolution, sie trieben sie auch an", so Morgan. Diese Koevolution könnte bereits während der Olduwan-Kultur vor rund zwei Millionen Jahren begonnen haben und dann später, zur Zeit der nachfolgenden Acheuléen- und Moustérien-Kulturen, weitergeführt worden sein.

Rätselhafte Pause erklärt

Die Ergebnisse der Experimente könnten auch erklären, warum die Steinwerkzeuge des Olduwan sich rund 700.000 Jahre lang nicht nennenswert weiterentwickelten. "Wenn diese Menschen schon gesprochen hätten, hätten sie schneller gelernt und schneller neue Technologien gelernt", so Morgan.

Doch die fortgeschritteneren Faustkeile der Acheuléen-Kultur tauchten erst vor rund 1,7 Millionen Jahren auf. Gesten und vielleicht sogar eine rudimentäre Proto-Sprache könnten bis dahin schon so weit fortgeschritten gewesen sein, dass die Menschen auch die komplexeren Details dieser Werkzeug-Technik vermitteln und weiterentwickeln konnten. Als Folge machte die kulturelle Entwicklung einen großen Schritt voran. (Nature Communications, 2014; doi: 10.1038/ncomms7029) 

(University of California - Berkeley / Nature , 14.01.2015 - NPO)

Sehen, bevor es was zu sehen gibt.

aus Die Presse, Wien, 10. 1. 2015

Gehirnentwicklung beim Fötus 
Forscher der Med–Uni Wien zeigten, dass das Sehzentrum im Gehirn schon beim Fötus aktiv ist, obwohl dieser noch gar nichts sieht.

Neugeborene müssen die „Verarbeitung“ des Gesehenen erst erlernen. Außerdem sehen sie zu Beginn noch sehr verschwommen und nur in einem Abstand von 20 bis 25 Zentimetern scharf. Dennoch beginnt das für das Sehen zuständige Gehirnareal bereits ab der 30. Schwangerschaftswoche im Fötus zu arbeiten. Das konnten Forscher des Computational Imaging Research Lab der Med-Uni Wien unter der Leitung von Veronika Schöpf und Georg Langs erstmals nachweisen. Die Ergebnisse ihrer Studie veröffentlichten sie kürzlich im Fachjournal „Frontiers in Human Neuroscience“.

Die Netzwerke, die nach der Geburt für das Sehen zuständig sind, werden vom Ungeborenen bereits zu einem Entwicklungszeitpunkt genutzt, in dem der Fötus noch gar nichts sehen kann. Untersucht wurde der Zusammenhang von Augenbewegungen des Fötus mit den Gehirnaktivitäten. Dazu wurde bei schwangeren Frauen eine Magnetresonanztomografie durchgeführt, die eine In-vivo-Beobachtung der Ungeborenen erlaubt. Eine Hürde für die Berechnung der Ergebnisse waren die Bewegungen der Föten, die herausgerechnet werden mussten. 

• Einbildungskraft, empirisch.
• Träumen und spielen.

Fazit: Zwischen der 30. und 36. Schwangerschaftswoche verknüpfen sich motorische Sehbewegungen mit den für die Verarbeitung der optischen Signale verantwortlichen Hirnregionen. „Der Zusammenhang zwischen Augenbewegungen und den zuständigen Gehirnarealen konnte somit erstmals in utero gezeigt werden“, erklärt Veronika Schöpf. Nach der Geburt werden die Netzwerke ausgebaut und verzweigt.

Die Entwicklung der funktionellen Netzwerke folgt dabei der evolutiven Entwicklung. Primäre Regionen, die für die basalen Grundlagen des Lebens wie das Sehen arbeiten und die bereits bei den Affen zu finden sind, werden früher in der Individualentwicklung ausgebaut als sekundäre Regionen, die evolutiv erst später ausgebildet wurden wie etwa das logische Denken. Die primären Bereiche sind bei den einzelnen Menschen sehr ähnlich aufgebaut, während die jüngeren Regionen der Individuen sehr variabel gestaltet sind.

In einer anderen Studie zur Gehirnentwicklung im Mutterleib unter der Leitung von Andras Jakab stellten die Forscher fest, dass insbesondere in der Mitte der Schwangerschaft die „Architektur“ des Gehirns entwickelt wird. Vor allem zwischen der 26. und 29. Woche werden kurze neuronale Verbindungen gebildet. Langstreckenverbindungen wachsen hingegen während der Schwangerschaft kontinuierlich. 
(pp)



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Hypertelie.

aus scinexx

Affen 
Gelernte Selbsterkenntnis
Rhesusaffen können sich sehr wohl im Spiegel erkennen – nach einem speziellen Training

Menschenaffen können es, Elefanten und auch Elstern: Sie alle erkennen sich selbst im Spiegel. Doch Rhesusaffen fielen bisher beim Spiegeltest stets durch – bis jetzt. Denn wie ein Experiment nun zeigt, können diese Affen die Selbsterkenntnis im Spiegel lernen. Dies belegt, dass auch das Gehirn der Rhesusaffen prinzipiell die "Hardware" für diese Form der Selbsterkenntnis besitzt, wie die Forscher im Fachmagazin "Current Biology" schreiben.

Ab einem Alter von etwa zwei Jahren begreifen Menschen beim Blick in einen Spiegel: Das bin ich, und erkennen auch, dass sie einen Fleck im Gesicht haben. Menschenaffen, Elefanten und sogar Elstern besitzen diese Fähigkeit zur Selbsterkenntnis ebenfalls, wie Spiegeltests zeigen. Doch beim Rhesusaffen hieß es bislang: Fehlanzeige. Ihr Verhalten gab zwar schon Hinweise darauf, dass sie ein gewisses Selbstbewusstsein besitzen, den Markierungs-Test vor dem Spiegel bestanden sie aber nicht.

Laserpunkt als Trainings-Hilfe

Liangtang Chang und seine Kollegen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Schanghai hatten die Idee, die Rhesusaffen zunächst mit einem speziellen Training einzustimmen, bevor sie die Rhesusaffen erneut auf die Spiegelprobe stellten: Sie platzierten die vor einen Spiegel und erzeugten mit einem speziellen Lasersystem farbige Lichtpunkte im Gesicht der Affen. Der Clou dabei: Der Laserstrahl war leicht reizend – die Affen konnten den Punkt also im Spiegel sehen und gleichzeitig auf ihrer Gesichtshaut spüren.

Nach ein bis fünf Wochen regelmäßigen Trainings hatten die Affen das Prinzip des Spiegels begriffen, wie die Forscher berichten. Nun berührten sie auch einen schwachen Laserpunkt in ihrem Gesicht, den sie im Spiegelbild sehen, aber nicht mehr fühlen konnten. Ebenso betasteten sie nun auch gewöhnliche Farbmarkierungen in ihrem Gesicht, nachdem sie diese im Spiegel sahen.

Neurologische Hardware ist vorhanden

Einmal kapiert, nutzten fünf der sieben Affen den Spiegel auch, um sich Körperteile anzusehen, die sie normalerweise nicht sehen können – sie experimentierten mit dem neu enteckten Effekt. All dies ähnelt dem Verhalten, das bisher bereits von denjenigen Arten bekannt war, die den Spiegeltest spontan bestanden haben.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn der Rhesusaffen schon die grundlegende Hardware für die Spiegel-Selbsterkenntnis besitzt", konstatiert Seniorautor Neng Gong. "Aber sie benötigen entsprechendes Training, um die Software für diese Selbsterkenntnis auszubilden." Diese mache Hoffnung, auch beim Menschen Defizite in der Spiegel-Selbsterkentnis durch Lernen beheben zu können, so die Forscher. Solche Defizite können beispielsweise bei geistigen Behinderungen, aber auch bei Demenzen und Schizophrenie auftreten. (Current Biology, 2014; doi: 10.1016/j.cub.2014.11.016)

(Neng Gong et al., Current Biology, 09.01.2015 - MVI)

Nota. - Die Natur veschwendet nichts, lautet eine gängige Plattitüde; so als ob sie ein sparsamer Spießer wäre wie du und ich, allezeit ihre Kosten-Nutzen-Rechnung nicht im Geiste, sondern schon im Rücken- mark mit sich führend. Dagegen hat der Schweizer Zoologe Adolf Portmann den Begriff der Hypertelie in die Biologie eingeführt, die Tendenz von Organismen, sich "über das Ziel hinaus" zu entwickeln und Formen auszubilden, die unter den gegebenen Lebensumständen dem Organismus keinerlei Erhaltungs- vorteil verschaffen; einen allgemein luxurierenden Grundzug des Lebens. 

Das zu erklärende Phänomen wäre daher nicht diese oder jene Fähigkeit dieser oder jener Spezies, deren Voraussetzung phylogenetisch längt gegeben war, sondern der Umstand, dass sie bei der einen Art verwirk- licht und weiterentwickelt wurde, während sie bei einer andern brach liegenblieb. Und die Erklärung ist eben in den Umständen zu finden, die - mehr oder minder 'zufällig' - die Situationen vermehren, in denen die Fähigkeit herausgefordert wird, in denen die Individuen "damit was anfangen können" und dies Anfan- gen in der Spezies schließlich habituell wird.

Und was auf freier Wildbahn natürlich geschehen müsste, wird in den Forschungsstationen der Verhaltens- biologen künstlich nachgeahmt...
JE

Gehirnprothesen.

aus nzz.ch, 7.1.2015, 05:30 Uhr

Gehirn-Computer-Schnittstellen 
Wovon ein Hirnforscher träumt  

Interview: Katrin Zöfel 

Am neuen Wyss Center am Campus Biotech bei Genf sollen Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickelt werden, die kranken Menschen das Leben erleichtern. John Donoghue wird die Leitung des Zentrums übernehmen. Hier erklärt er, was ihn antreibt. 

Das Gehirn ist ungeheuer komplex, ein Rätsel – und Rätsel sind für Wissenschafter wundervoll. Wir verstehen noch nicht einmal annähernd, wie alltägliche Abläufe funktionieren. Ich mache einmal ein Beispiel: Wenn ich mit Ihnen rede, dann sortieren Sie in Gedanken sofort, was Sie wichtig oder weniger wichtig finden. Vielleicht werden Sie zwischendurch auch kurz abgelenkt, oder Ihnen fällt etwas zu dem ein, was ich sage. All das hat einen Einfluss darauf, wie das, was ich sage, bei Ihnen ankommt und wie Sie es speichern. Schliesslich greifen Sie vielleicht zu Ihrem Stift und schreiben sich eine kleine Notiz auf.

Bildet das Gehirn die Welt denn realitätsgetreu ab?

Nein. Das, was im Gehirn geschieht, ist sogar ziemlich weit von der Realität entfernt. Es filtert und gewichtet, sortiert aus, gruppiert und vergisst. Und irgendwann wird aus dem, was man hört oder liest, riecht oder sieht, ein neuer Gedanke, dann ein Plan und schliesslich der Befehl zum Handeln, der an die Muskeln geschickt wird, so dass man den Stift ergreift und schreibt.

Und Sie wollen herausfinden, wie unser Hirn diese Leistung erbringt?

Ja. Aber als Wissenschafter musste ich mir einen ganz kleinen Bereich herauspicken, mit dem ich mich beschäftigen kann. Mein Fokus liegt darauf, wie eine Intention zu einer Handlung wird. Zum Beispiel, wenn ich morgens beim Frühstück sitze: Wie entsteht aus dem Wunsch, einen Schluck Kaffee zu trinken, der Befehl an meine Hand, die Tasse zu nehmen und zum Mund zu führen? Das ist eine kleine Aufgabe, aber auch da haben wir schnell gemerkt, dass sie immer noch ungeheuer komplex ist.

Dennoch sind Sie inzwischen dazu übergegangen, Ihre Erkenntnisse für praktische Anwendungen zu nutzen. Sie haben ein sogenanntes Brain-Computer-Interface entwickelt, das Patienten ermöglichen soll, ihre Extremitäten wieder eigenmächtig zu bewegen. War das von Anfang an Ihr Ziel?

Als ich angefangen habe, hätte ich nicht gewagt, daran auch nur zu denken. Damals in den 1980ern hatten wir keine Ahnung, wie das Gehirn Befehle an den Körper schickt. Wir hatten noch nicht einmal die Instrumente, welche die relevanten Signale im Gehirn messen konnten. Damals über so etwas wie Brain-Computer-Interfaces zu sprechen, wäre in etwa so gewesen, als hätte man mit Isaac Newton über eine Smartphone-App reden wollen. Newton hätte ja noch nicht einmal gewusst, was ein Telefon ist, geschweige denn ein Smartphone. Mit dem Gedanken an eine App hätte er rein gar nichts anfangen können. So wäre es uns damals gegangen, wenn wir Brain-Gate vorgestellt hätten.

Wann wurde Ihnen klar, dass so etwas doch denkbar ist? 

Wir haben Versuche mit Affen gemacht, bei denen die Tiere über eine Computermaus einen Cursor auf einem Bildschirm bewegten. Wir zeichneten dabei ihre Hirnaktivität auf – so lange, bis wir Muster erkennen konnten. Schliesslich kamen wir so weit, dass wir daraus ablesen konnten, wohin der Affe den Cursor bewegen wollte. Da dachten wir: Wow, das müssen wir nutzen, um gelähmten Menschen zu helfen. Wir wollten versuchen, die Befehle, die das Gehirn eines Gelähmten in Richtung seines Körpers schickt, aufzufangen und sie dann über eine andere Schnittstelle an den gelähmten Körperteil weiterzuleiten. Zum Beispiel an den Arm, der eine Tasse anhebt und zum Mund führt. Und tatsächlich haben wir so etwas entwickelt. Ein Gerät, das die Impulse im Gehirn aufnimmt, weitergibt und damit Bewegungen steuert oder etwas in einen Computer eingibt. Bisher haben wir es in neun Patienten implantiert, allerdings immer nur vorübergehend. Das ist nichts für den Dauergebrauch.

Warum?

Es gibt noch viele Probleme zu lösen, bis ein solches Gerät für den Alltagsgebrauch taugt. Wir haben bis jetzt nur einen Sensor, der seine Signale über Kabel weitergibt. Das heisst, unsere Patienten haben einen Metallknopf am Schädel, eine Art Zugang, wo wir dann Kabel einstecken können, um die Signale abzunehmen. Das ist natürlich nicht ideal. Und ausserdem sind viele Komponenten noch viel zu gross. Der Receiver zum Beispiel ist etwa so gross wie ein kleiner Kühlschrank. 

Wovon träumen Sie?

Ich stelle mir ein Implantat vor, einen winzigen Sensor im Gehirn, der die Hirnsignale direkt von dort abnimmt und kabellos an einen Receiver schickt, der so gross ist wie ein Smartphone und am Gürtel getragen werden kann. Der Receiver verarbeitet die Signale und schickt sie dann zu einem Empfänger im Arm. Der wiederum gibt Signale an die Muskeln weiter, so dass sich der Arm so bewegt, wie der Patient es will. Ich will unser Gerät so unsichtbar machen wie einen modernen Herzschrittmacher.

Mit solchen Geräten könnte man auch Flugzeuge oder Autos nur mit der Kraft der Gedanken steuern. Zumindest sind dies Ansätze, die von anderen Forschern verfolgt werden. Was halten Sie davon?

Das könnte man vielleicht schon, aber das ist für mich nicht so spannend. Ich weiss noch, wie ich bei einer Vorbesprechung für unsere Tests die Patienten fragte, ob sie gerne wieder laufen können würden. Einer sagte darauf: Ja, laufen wäre schon schön, aber erst einmal will ich einfach nur meine Nase kratzen können, wenn sie juckt. Ich glaube, das macht deutlich, wie sehr diese Menschen eingeschränkt sind. Sie träumen davon, wieder einmal selbständig in einen Apfel zu beissen. Ihnen zu helfen, interessiert mich viel mehr als irgendwelche phantastischen Dinge.

Die Idee funktioniert also, aber es bleibt noch jede Menge Entwicklungsbedarf?

Genau, und ich glaube, dass das neue Wyss Center dafür der richtige Ort ist. Wir werden dort Experten aus verschiedenen Bereichen zusammenbringen: Ingenieure, Mediziner, Neurowissenschafter, Mathematiker und Informatiker. Die zu entwickelnden Geräte müssen kleiner werden, die Kabel und Gehäuse sollten ganz weich und biegsam sein. Sie müssen lange halten, die Mustererkennung für die Signale im Gehirn muss noch besser werden, und so weiter. Ich freue mich sehr auf diese Arbeit.

Dafür verlassen Sie ihre Heimat, die USA. Ist die Schweiz für Sie so verlockend?

Ich lerne die Schweiz ja gerade erst kennen, aber mir fällt auf, dass man hier bereit ist, Risiken einzugehen. Am Wyss Center sollen Ideen aus der Forschung weiterentwickelt werden, bis sie marktreif sind. Es ist klar, dass viele auf dem Weg scheitern werden. Das ist einkalkuliert. Ich glaube, das Wyss Center wird eine wunderbare Umgebung werden, wo Dinge entstehen können, für die woanders die Voraussetzungen fehlen.

Wie würden Sie Ihre Aufgabe dort beschreiben?

Erst einmal will ich betonen, dass es am Wyss Center nicht um Brain-Gate geht. Das ist mein Projekt. Am Wyss werden wir viele Projekte zusammenführen, die alle damit zu tun haben, das Gehirn oder die Nerven mit technischen Hilfsmitteln zu kombinieren. Manche Forscher arbeiten daran, via Neurofeedback Schmerzen zu unterdrücken, andere wollen, dass Menschen ihre Prothesen besser wahrnehmen können und keinen Phantomschmerz mehr spüren. Für all diese Projekte wollen wir ein ideales Ökosystem schaffen, damit sie gedeihen können.

Was muss dieses Ökosystem leisten?

Wenn ein Forscher eine gute Idee hat und überzeugt ist, dass sie auch in der realen Welt funktionieren könnte, dann steht er plötzlich vor Fragen, die er sich noch nie gestellt hat. Vielleicht hat er auch Angst, dass jemand aus der Industrie ihm seine Idee bei einer Kooperation einfach wegschnappt. Industrievertreter warten dagegen gerne ab, bis ein Forscher noch mehr Entwicklungsarbeit geleistet hat, einfach weil sie Angst haben, viel Geld für nichts zu investieren. Viele gute Ideen sterben, bevor sie richtig anfangen zu leben. In den USA nennen wir das das «Tal des Todes». Im Wyss Center wollen wir versuchen, guten Ideen beim Durchqueren dieses Tals zu helfen.

Auch das Human Brain Project wird von der ETH Lausanne auf den Biotech-Campus umziehen. Verstehen Sie die Querelen um das Projekt?

Ich bin daran nicht beteiligt und kann dies deshalb nicht kommentieren. Aber ich glaube, dass sich die Anstrengungen der amerikanischen Brain-Initiative und des Human Brain Projects sehr gut ergänzen können und auch ergänzen müssen. Das erklärte Ziel ist doch, zu verstehen, wie das Gehirn arbeitet. Diese Informationen werden bei all dem, was wir wollen, sehr helfen. ...

Grassierender Wissenschaftsbluff.

aus nzz.ch, 5.1.2015, 05:30 Uhr

Plagiat und Fälschung
Die Wissenschaft bekämpft den Betrug und fördert den Bluff
In der Forschung häufen sich Betrug und Fälschung. Die wissenschaftlichen Institutionen reagieren mit stärkeren Kontrollen und ethischen Richtlinien. Das ist gut und recht, aber ein Problem stellt auch der Wissenschaftsbetrieb selbst dar.

von Urs Hafner 

Über die beiden sperrigen Begriffe liesse sich eine hübsche sprachkritische Diplomarbeit schreiben. Die Hochschulen und andere akademische Institutionen beschäftigen sich nun vermehrt mit – wie sie es nennen – «wissenschaftlichem Fehlverhalten» und «wissenschaftlicher Integrität». Der erste Ausdruck meint eine Wissenschafterin oder einen Wissenschafter, der betrügt, der Daten fälscht und Texte abschreibt. Der zweite Begriff wiederum bezeichnet die – wie man meinen würde: selbstverständliche – Eigenschaft des Forschers, nicht zu betrügen. Eigentlich ist er ein Pleonasmus.

«Wahr» ist dehnbar

Wahrscheinlich käme die Diplomarbeit zum Schluss, dass der Schweizerische Nationalfonds und die Akademien der Wissenschaften Schweiz sich deshalb so gewunden ausdrücken, weil ihnen der Umstand peinlich ist, dass gerade in ihrer Branche, die wie keine andere der Wahrheitssuche verpflichtet ist, sich Betrügereien häufen. In den letzten Jahren sind international spektakuläre Fälschungsfälle vor allem in der Biomedizin und in den Sozialwissenschaften aufgeflogen (verlässliche Zahlen gibt es keine, die Dunkelziffer ist naturgemäss hoch). 

• Wissenschaft ist öffentliches Wissen, punctum.
• Nicht die Wissenschaftsjournalisten sind schuld...

Aufstrebende Forscher mussten ihre Büros räumen. Und es mutet fast wie eine Bankrotterklärung an, dass ausgerechnet in den Journals, die als die renommiertesten gelten, überdurchschnittlich viele Artikel erscheinen, die auf gefälschten Daten beruhen. Vielleicht käme die Diplomarbeit aber auch zum Schluss, dass die Institutionen sich deshalb sprachlich verrenken, weil sie ahnen, dass in dieser Sache nicht nur die überführten Sünder, sondern auch sie das Problem sind.

Man kann nun dem Wissenschaftsbetrieb beileibe nicht vorwerfen, dass er ob der Missstände untätig bliebe. Er hat eine Reihe von Massnahmen ergriffen, um Betrug zu ahnden und zu verhindern. An den meisten Universitäten sind «Integritätsbeauftragte» tätig, die Akademien der Wissenschaften Schweiz haben ethische Richtlinien und Grundsätze verabschiedet, der Schweizerische Nationalfonds setzt mit Erfolg Software ein, um Plagiate und Fälschungen zu identifizieren. Es soll nirgends mehr vorkommen, dass Biomediziner die Gewebeproben von Patienten vertauschen, um das gewünschte Resultat zu erzielen, und Psychologen mit fingierten Experimenten beweisen, dass Menschen rassistischer sind, wenn sie in einer verschmutzten Umgebung leben.

Die quantitativ arbeitenden Sozialwissenschaften, allen voran die Psychologie und die Ökonomie, sind besonders häufig von Fälschungsfällen betroffen. Das rührt von ihrer Arbeitsweise und ihren Methoden her. Wollen die Forschenden erfolgreich sein, müssen sie ihre Hypothesen statistisch beweisen, das heisst, die von ihnen erhobenen Daten müssen «signifikant» sein, also kleiner als der berüchtigte p-Wert von 0,5. Eine Aussage gilt erst dann als «wahr», wenn dieser Wert stimmt. Die Versuchung ist natürlich gross, die Daten derart zu manipulieren, dass der Wert erreicht wird. Sonst hat man kein publikationswürdiges Resultat.

Forschung ohne Relevanz

Doch so oder so neigen die Forschenden dazu, die erhobenen Daten so lange durchzurechnen, bis sie eine signifikante Aussage erhalten. Dann gilt also zum Beispiel in der Psychologie folgender Lehrsatz: Je umsichtiger der Raucher seinen Rauchstopp plant, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieser gelingt. Oder: Rosenduft steigert die Gedächtnisleistung. Oder: Curry erhöht die kognitive Leistung des Gehirns bei älteren Menschen. Oder: Eltern von Töchtern haben ein höheres Scheidungsrisiko als Eltern von Söhnen. Oder ist es gerade umgekehrt?

Man merkt: Bei dieser Art von Forschung macht es zwar für den jungen Forscher und das ihn bewertende Forschungssystem einen Unterschied, ob er das erhoffte Resultat erzielt oder nicht. Wenn nicht, sitzt er ohne Ausbeute da und muss von vorn beginnen. Wenn ja, kann er sein Experiment vielleicht sogar in einem «Top-Journal» veröffentlichen, was für seine Karriere unabdingbar ist. Die Publikation nämlich erhöht seine Chance, weitere Gelder zu erhalten. Eventuell avanciert er zu einem als «exzellent» gelabelten Forscher, dessen Karriere weiter nach oben führt, sofern er weiterhin fleissig in den tonangebenden Journals publiziert.

Doch im Grund, nüchtern besehen, ist es völlig unerheblich, ob nun der Rosen- oder halt ein anderer Blumenduft welche Leistung auch immer steigert und ob nun eine vermüllte oder aufgeräumte Gegend was für Gedanken auch immer hervorruft. Man braucht nur einen Moment nachzudenken: Diese Forschung ist so inhaltsleer und realitätsfern, dass es gar nicht darauf ankommt, ob sie gefälscht ist oder nicht oder ob der p-Wert erreicht worden ist oder nicht. Es kommt in dieser Forschung auf gar nichts mehr an.

Da braucht man sich dann auch nicht zu wundern, dass hier Arbeiten manipuliert werden. Die Forschenden glauben wohl selbst nicht daran, dass ihre Resultate ausserhalb des wissenschaftlichen Qualifikationssystems irgendeine Relevanz haben. Sie liefern dem Wissenschaftsbetrieb, was sie ihm liefern müssen, um neue Gelder zu erhalten, mit denen sie neue Experimente durchführen und neue Papers fabrizieren können, die kaum jemand lesen mag. Der Konkurrenzdruck, der vor allem ein Publikationsdruck ist, erlaubt kein Innehalten. Möglichst viel muss der aufstrebende Forscher publizieren, möglichst schlagende Resultate – und all dies ohne Selbstzweifel.

Der grosse Bluff

Und der Wissenschaftsbetrieb, die Hochschulen und die Forschungsförderungsorganisationen? Ihnen kommt dieser überhitzte Kreislauf offenbar zupass, sonst würden sie ihn zu unterbrechen suchen. Das Ranking der Journals und die Anzahl der Artikel liefern «objektive» Kriterien dafür, welche Forscher Geld erhalten sollen und welche nicht. Über den Wert und die Qualität der Forschung muss man sich keine Gedanken mehr machen, ganz abgesehen davon, dass dafür sowieso die Zeit fehlt.

Betrug und Fälschung aber stören diesen Kreislauf: Sie bringen die Quasi-Meritokratie durcheinander. Und in manchen Disziplinen, etwa in der Biomedizin, können sie Leib und Leben der Patienten gefährden. Schliesslich schaden sie dem Image und der Glaubwürdigkeit der Forschung. Daher wird der Betrug bekämpft.

Doch wenn der Forscher Resultate verspricht, die er noch gar nicht kennt, damit seine Chancen steigen, zu Geldern zu kommen, wenn er so tut, als hätte er seine Arbeit voll im Griff, und die Schwierigkeiten überspielt, kurzum: Wenn er sich optimal verkauft, dann ist keine Rede von «wissenschaftlichem Fehlverhalten».

Dann gilt der Forscher, sofern die Publikationen stimmen, als «wissenschaftlich integer», auch wenn dies niemand so zugeben will, dann wird er belohnt. Der Wissenschaftsbetrieb stiftet die Forschenden systematisch zu Hochstapelei und Bluff an. Von hier ist der Weg zum Betrug nicht weit.


Nota. - Die Wissenschaft ist heute, was sie vor hundert, zweihundert Jahren noch nicht war: ein florierender Geschäfstszweig; und ein boomender Arbeitsmarkt!  Daher war die Versuchung, in den Wissenschaften zu betrügen und zu bluffen, auch noch nie so groß. Doch noch nie war die Wahrscheinlich, dabei erwischt zu werden, größer; so what?
JE