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Was passiert, wenn ein Gehirn voll ist?

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Ich habe gerade die Antwort auf diese Frage gelesen und es hat mich zum Nachdenken gebracht…

Wenn das menschliche Gehirn (oder ein anderes Gehirn) eine endliche Menge an Speicher hat, was würde dann passieren, wenn das Gehirn seine maximale Menge an Informationen aufgenommen hat?

Dies setzt natürlich voraus, dass die Person lange genug leben kann, um sich so viele Informationen anzueignen.

Ich würde vermuten, dass die neuen Erinnerungen, genauso wie wir Dinge die ganze Zeit vergessen, einige ältere "überschreiben".

Gab es Forschungen oder Hypothesen über das Verhalten eines Gehirns, wenn die Speicherkapazität erschöpft ist?


Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Gedächtnis "verlustbehaftet" und holographisch ist, so dass Sie auf unbestimmte Zeit weitere Informationen hinzufügen können, diese jedoch mit immer geringerer Genauigkeit speichern können.

Speicher ist kein digitales Speichersystem mit X Gigabyte Kapazität, und die Eingaben in den Speicher sind keine ordentlichen kleinen Pakete. Woran wir uns erinnern, ist ein Netz von Assoziationen und Mustern. Stark vereinfacht gruppieren wir ähnliche Erinnerungen zu einer Grundlinie und erinnern uns an die Abweichungen davon.

Geht man jeden Tag den gleichen Weg zur Arbeit, nimmt man in den ersten Tagen jede Menge Informationen auf: Wohnhausabschnitte, auf der Straße geparkte Autos, rot gestrichene Bordsteinkanten, Müll in der Dachrinne. An aufeinanderfolgenden Tagen werden verschiedene Autos kommen und gehen, Vorgärten werden überwuchert und beschnitten usw., aber diese Details vermischen sich mit dem, was Sie in den ersten Tagen gesehen haben, zu einem immer verschwommeneren Durchschnitt. Billionen von Impressionen aus Hunderten von Tagen verbrauchen kaum mehr Kapazität als am ersten Tag und sagen Ihnen trotzdem, was Sie über die Route wissen müssen.

Stellen Sie sich vor, dass es ein bestimmtes grünes Auto gängiger Marke und Modell gibt, das in den ersten hundert Tagen, an denen Sie die Route gelaufen sind, etwa 3/4 der Zeit vor einem bestimmten Haus geparkt ist. Ihr Gedächtnis reduziert dies auf so etwas wie "grünes Auto normalerweise hier irgendwo entlang". Wenn das grüne Auto dort nicht mehr parkt, werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass "grünes Auto heute nicht da ist", da dies ein Kontrast zu dem üblichen Fall ist, den Sie auswendig gelernt haben. Aber wenn eine Woche ohne Sichtungen des grünen Autos vergeht, ist es sehr schwer, sich daran zu erinnern, an welchem ​​Tag Sie es zuletzt gesehen haben, weil Sie sich nicht an einzelne Sichtungen erinnern. (mir ist das tatsächlich passiert mit mein eigenes Auto; Ich entdeckte, dass es an einem Mittwoch gestohlen wurde und konnte mich nicht erinnern, ob ich es am Montag oder Dienstag gesehen hatte, obwohl ich an der Stelle vorbeigegangen war, an der es hätte geparkt werden sollen.)

Wenn Sie sich an mehr Dinge erinnern, erinnern Sie sich immer weniger an sie; Sie können sich nicht erinnern, ob Sie ein- oder zweimal in New Orleans waren; Sie können sich nicht erinnern, welche Erinnerungen von Ihrer ersten Reise nach Las Vegas oder Ihrer zweiten waren usw. Das Gehirn wird also nie voll, es wird nur verschwommen.


Im ersten referenzierten Artikel [1] werden drei mögliche Mechanismen genannt:

  1. Aufmerksames Blinzeln - das Versäumnis, einen (visuellen) Reiz zu erkennen [2].
  2. Visuelles Kurzzeitgedächtnis - nicht permanente Speicherung visueller Informationen über einen längeren Zeitraum [3].
  3. Psychologische Refraktärzeit - der Zeitraum, in dem die Reaktion auf einen zweiten Reiz deutlich verlangsamt ist, weil ein erster Reiz noch verarbeitet wird [4, 5].

Verweise:

  1. Marois R, Ivanoff J. Kapazitätsgrenzen der Informationsverarbeitung im Gehirn. Trends Cog. Wissenschaft (Regul. Hrsg.). Juni 2005;9(6):296-305. doi: 10.1016/j.tics.2005.04.010. PubMed PMID: 15925809. Volltext verfügbar unter http://www.psy.vanderbilt.edu/faculty/marois/Publications/Marois_Ivanoff-2005.pdf
  2. Wikipedia-Mitwirkende, "Attentional blink", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Attentional_blink&oldid=615277943 (Zugriff am 12. Juli 2014).
  3. Wikipedia-Mitwirkende, "Visual Short-Term Memory", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Visual_short-term_memory&oldid=508372290 (Zugriff am 12. Juli 2014).
  4. Pashler H. Dual-Task-Interferenz bei einfachen Aufgaben: Daten und Theorie. Psychol Bull. 1994, Sep.; 116(2): 220-44. PubMed-PMID: 7972591.
  5. Wikipedia-Mitwirkende, "Psychologische Refraktärzeit", Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Psychological_refractory_period&oldid=603184270 (Zugriff am 12. Juli 2014).

Was passiert mit dem Gehirn bei spirituellen Erfahrungen?

Die Neurotheologie verwendet die Wissenschaft, um zu versuchen, Religion zu verstehen und umgekehrt.

„Jeder philosophiert“, schreibt der Neurowissenschaftler Dr. Andrew Newberg in seinem neuesten Buch. Der metaphysische Geist: Erforschung der Biologie des philosophischen Denkens. Wir alle spekulieren über die Bedeutung aller möglichen Dinge, von alltäglichen Sorgen über den Umgang mit einem Mitarbeiter bis hin zu unseren endgültigen Überzeugungen über den Zweck der Existenz. Begleitende Lösungen finden wir für diese Probleme, es gibt eine Reihe von zufriedenen Gefühlen, von „Ah-ha“- oder Glühbirnen-Momenten bei der Lösung eines Alltagsproblems bis hin zu ekstatischen Gefühlen bei mystischen Erlebnissen.

Da alltägliche und spirituelle Anliegen Variationen derselben Denkprozesse sind, hält es Newberg für wichtig zu untersuchen, wie Menschen Spiritualität erleben, um die Funktionsweise ihres Gehirns vollständig zu verstehen. Der Blick auf die größeren Fragen hat bereits praktische Anwendungen zur Verbesserung der psychischen und physischen Gesundheit geliefert.

Newberg ist ein Pionier auf dem Gebiet der Neurotheologie, der neurologischen Erforschung religiöser und spiritueller Erfahrungen. In den 1990er Jahren begann er seine Arbeit auf diesem Gebiet, indem er scannte, was in den Gehirnen der Menschen passiert, wenn sie meditieren, da es sich um eine spirituelle Praxis handelt, die relativ leicht zu überwachen ist.

Seitdem hat er sich rund 150 Gehirnscans angesehen, darunter die von Buddhisten, Nonnen, Atheisten, Pfingstlern, die in Zungen sprechen, und brasilianischen Medien, die Psychographie praktizieren – das Kanalisieren von Botschaften von Toten durch Handschrift.


Wissenschaftler entdecken, warum das menschliche Gehirn so groß ist

Es ist eines der bestimmenden Merkmale des Menschseins: Im Vergleich zu unseren nächsten Primatenverwandten haben wir unglaublich große Gehirne.

Jetzt haben Wissenschaftler die Gründe für den Unterschied aufgeklärt, indem sie Zellen von Menschen, Schimpansen und Gorillas gesammelt und im Labor zu Gehirnklumpen verarbeitet haben.

Tests an den winzigen „Gehirn-Organoiden“ zeigen einen bisher unbekannten molekularen Schalter, der das Gehirnwachstum steuert und das menschliche Organ dreimal größer macht als das Gehirn der Menschenaffen.

Basteln Sie mit dem Schalter und das menschliche Gehirn verliert seinen Wachstumsvorteil, während das Gehirn des Menschenaffen dazu gebracht werden kann, mehr wie das eines Menschen zu wachsen.

„Wir sehen sehr, sehr früh einen Unterschied im Zellverhalten, der es dem menschlichen Gehirn ermöglicht, größer zu werden“, sagte Dr. Madeleine Lancaster, Entwicklungsbiologin am Labor für Molekularbiologie des Medical Research Council in Cambridge. „Wir sind in der Lage, fast den gesamten Größenunterschied zu berücksichtigen.“

Das gesunde menschliche Gehirn erreicht im Erwachsenenalter typischerweise etwa 1.500 cm 3 , etwa dreimal so groß wie das 500 cm 3 Gorilla-Gehirn oder das 400 cm 3 Schimpansen-Gehirn. Es war jedoch schwierig, die Gründe dafür herauszufinden, nicht zuletzt, weil die Entwicklung des Gehirns von Menschen und Menschenaffen nicht ohne weiteres untersucht werden kann.

Um den Prozess zu verstehen, sammelten Lancaster und ihre Kollegen Zellen, die oft von medizinischen Tests oder Operationen übrig blieben, von Menschen, Gorillas und Schimpansen und reprogrammierten sie zu Stammzellen. Dann züchteten sie diese Zellen so, dass sie sich in Gehirn-Organoide verwandelten – kleine Klumpen von Hirngewebe, die nur wenige Millimeter breit sind.

Nach mehreren Wochen waren die Organoide des menschlichen Gehirns bei weitem die größte Menge, und eine genaue Untersuchung ergab, warum. Im menschlichen Hirngewebe teilen sich sogenannte neurale Vorläuferzellen – die später alle Zellen im Gehirn bilden – mehr als im Hirngewebe von Menschenaffen.

Lancaster, dessen Studie in Cell veröffentlicht wurde, fügte hinzu: „Die Anzahl dieser Zellen nimmt zu die gesamte Population von Gehirnzellen im gesamten Kortex.“

Die mathematische Modellierung des Prozesses zeigte, dass der Unterschied in der Zellproliferation so früh in der Gehirnentwicklung auftritt, dass er letztendlich zu einer nahezu Verdoppelung der Anzahl der Neuronen in der Großhirnrinde des erwachsenen Menschen im Vergleich zu der der Menschenaffen führt.

Die Forscher identifizierten ein Gen, das für den Prozess entscheidend ist. Bekannt als Zeb2, schaltet es sich später im menschlichen Gewebe ein und ermöglicht den Zellen, sich mehr zu teilen, bevor sie reifen. Tests zeigten, dass das Verzögern der Wirkung von Zeb2 das Gehirngewebe von Gorillas vergrößerte, während das frühere Einschalten in menschlichen Gehirnorganoiden sie mehr wie die von Affen wachsen ließ.

John Mason, Professor für molekulare neuronale Entwicklung an der University of Edinburgh, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, dass er die Kraft von Organoiden für das Studium der Gehirnentwicklung hervorhebt.

„Es ist wichtig zu verstehen, wie sich das Gehirn normal entwickelt, zum Teil, weil es uns hilft zu verstehen, was den Menschen einzigartig macht, und zum Teil, weil es uns wichtige Erkenntnisse darüber geben kann, wie neurologische Entwicklungsstörungen entstehen können“, sagte er.

„Die Gehirngröße kann bei einigen neurologischen Entwicklungsstörungen beeinflusst werden, zum Beispiel ist Makrozephalie ein Merkmal einiger Autismus-Spektrum-Störungen, so dass das Verständnis dieser sehr grundlegenden Prozesse der embryonalen Gehirnentwicklung zu einem besseren Verständnis solcher Störungen führen könnte“, fügte er hinzu.


Die ersten Lebensjahre eines Kindes sind eine Zeit des schnellen Gehirnwachstums. Bei der Geburt hat jedes Neuron in der Großhirnrinde schätzungsweise 2.500 Synapsen, bis zum Alter von drei Jahren ist diese Zahl auf satte 15.000 Synapsen pro Neuron angewachsen.

Der durchschnittliche Erwachsene hat jedoch etwa halb so viele Synapsen. Wieso den? Denn wenn wir neue Erfahrungen sammeln, werden einige Verbindungen gestärkt, während andere abgebaut werden. Dieser Vorgang wird als synaptisches Beschneiden bezeichnet.

Neuronen, die häufig verwendet werden, bauen stärkere Verbindungen auf und diejenigen, die selten oder nie verwendet werden, sterben schließlich ab.

Durch das Entwickeln neuer Verbindungen und das Wegschneiden schwacher Verbindungen ist das Gehirn in der Lage, sich an die sich ändernde Umgebung anzupassen.


5 erstaunliche Dinge, die dein Gehirn tut, während du schläfst

Ein Drittel unseres Lebens verbringen wir mit Schlafen, einer Aktivität, die für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden ebenso wichtig ist wie das Essen. Aber genau warum wir brauchen schlaf war nicht immer klar. Wir wissen, dass Schlaf uns energiegeladener macht und unsere Stimmung verbessert, aber was passiert wirklich im Gehirn und Körper, wenn wir in Ruhe sind?

Die Forschung hat eine Reihe von Gründen identifiziert, warum Schlaf für unsere Gesundheit von entscheidender Bedeutung ist. Wenn wir schlafen, ist das Gehirn alles andere als inaktiv. Tatsächlich feuern die Neuronen im Gehirn während des Schlafs fast genauso viel wie während der Wachzeit – daher sollte es nicht überraschen, dass das, was während unserer Ruhezeiten passiert, für eine Reihe von Gehirn- und kognitiven Funktionen äußerst wichtig ist.

Hier sind fünf unglaubliche Dinge, die Ihr Gehirn tut, während Sie schlafen – und ein guter Grund, heute Abend die Augen zu schließen:

Trifft Entscheidungen.

Das Gehirn kann während des Schlafs Informationen verarbeiten und sich auf Aktionen vorbereiten, wodurch es effektiv Entscheidungen trifft, während es unbewusst ist, haben neue Forschungsergebnisse herausgefunden.

Eine kürzlich in der Zeitschrift Current Biology veröffentlichte Studie ergab, dass das Gehirn im Schlaf komplexe Reize verarbeitet und diese Informationen nutzt, um im Wachzustand Entscheidungen zu treffen. Die Forscher baten die Teilnehmer, gesprochene Wörter zu kategorisieren, die in verschiedene Kategorien unterteilt waren – Wörter, die sich auf Tiere oder Gegenstände beziehen, und echte Wörter vs. falsche Wörter – und baten, die Kategorie des gehörten Wortes durch Drücken der rechten oder linken Taste anzugeben. Wenn die Aufgabe automatisch wurde, wurden die Probanden gebeten, fortzufahren, ihnen wurde aber auch gesagt, dass sie einschlafen könnten (sie lagen in einem dunklen Raum). Als die Probanden schliefen, begannen die Forscher, neue Wörter aus denselben Kategorien einzuführen. Gehirnüberwachungsgeräte zeigten, dass ihr Gehirn selbst dann, wenn die Probanden schliefen, die motorische Funktion darauf vorbereitete, rechte und linke Reaktionen basierend auf der Bedeutung der gehörten Wörter zu erzeugen.

Als die Teilnehmer aufwachten, erinnerten sie sich jedoch nicht an die Worte, die sie gehört hatten.

"Sie verarbeiteten nicht nur im völligen Schlaf komplexe Informationen, sondern auch unbewusst", schreiben die Forscher Thomas Andrillon und Sid Kouider in der Washington Post. „Unsere Arbeit wirft ein neues Licht auf die Fähigkeit des Gehirns, Informationen im Schlaf, aber auch im bewusstlosen Zustand zu verarbeiten.“

Schafft und festigt Erinnerungen.

Während Sie schlafen, ist das Gehirn damit beschäftigt, neue Erinnerungen zu bilden, ältere zu konsolidieren und neuere mit früheren Erinnerungen zu verknüpfen, sowohl im REM- als auch im Nicht-REM-Schlaf. Ein Mangel an Ruhe könnte einen erheblichen Einfluss auf den Hippocampus haben, einen Bereich des Gehirns, der an der Gedächtnisbildung und -konsolidierung beteiligt ist.

Aus diesem Grund spielt der Schlaf eine sehr wichtige Rolle beim Lernen – er hilft uns, die neuen Informationen, die wir aufnehmen, zu festigen, um sie später besser erinnern zu können.

„Wir haben gelernt, dass Schlaf vor dem Lernen dazu beiträgt, Ihr Gehirn auf die anfängliche Bildung von Erinnerungen vorzubereiten“, sagt Dr. Matthew Walker, ein Schlafforscher der University of California, Berkeley, gegenüber den National Institutes of Health. „Und dann ist Schlaf nach dem Lernen unerlässlich, um diese neuen Informationen zu speichern und in der Architektur des Gehirns zu festigen, was bedeutet, dass Sie sie weniger wahrscheinlich vergessen.“

Denken Sie zweimal darüber nach, bevor Sie eine ganze Nacht lang lernen, um für Ihre nächste Prüfung zu lernen: Wenn Sie nicht schlafen, könnte Ihre Fähigkeit, neue Informationen zu lernen, um bis zu 40 Prozent sinken, schätzt Walker.

Schafft kreative Verbindungen.

Schlaf kann ein starker Kreativitäts-Booster sein, da der Geist in einem unbewussten Ruhezustand überraschende neue Verbindungen herstellen kann, die er im Wachzustand vielleicht nicht geknüpft hätte.

Eine Studie der University of California in Berkeley aus dem Jahr 2007 ergab, dass Schlaf „Remote Associates“ oder ungewöhnliche Verbindungen im Gehirn fördern kann – was zu einem großen „A-ha“-Moment beim Aufwachen führen könnte. Beim Aufwachen aus dem Schlaf ist die Wahrscheinlichkeit, dass Menschen Verbindungen zwischen scheinbar weit entfernten Ideen herstellen, um 33 Prozent höher.

Entfernt Giftstoffe.

Eine Reihe von Studien aus dem Jahr 2013 ergab, dass eine wichtige Funktion des Schlafs darin bestehen kann, dem Gehirn die Möglichkeit zu geben, ein wenig den Haushalt zu führen.

Forscher der University of Rochester fanden heraus, dass das Gehirn von Mäusen während des Schlafs schädliche Moleküle ausscheidet, die mit Neurodegeneration in Verbindung stehen. Der Raum zwischen den Gehirnzellen vergrößerte sich tatsächlich, während die Mäuse bewusstlos waren, sodass das Gehirn die giftigen Moleküle ausspülen konnte, die sich während der Wachstunden gebildet hatten.

Wenn wir nicht genug Schlaf bekommen, hat unser Gehirn nicht genügend Zeit, um Giftstoffe auszuscheiden, was möglicherweise zu einer Beschleunigung neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer führen könnte.

Erlernt und erinnert sich an die Ausführung körperlicher Aufgaben.

Das Gehirn speichert Informationen im Langzeitgedächtnis durch sogenannte Schlafspindeln, kurze Ausbrüche von Gehirnwellen mit starken Frequenzen, die während des REM-Schlafs auftreten.

Dieser Vorgang kann besonders hilfreich sein, um Informationen zu motorischen Aufgaben wie Fahren, Schwingen eines Tennisschlägers oder Üben einer neuen Tanzbewegung zu speichern, damit diese Aufgaben automatisch werden. Während des REM-Schlafs überträgt das Gehirn Kurzzeiterinnerungen, die im motorischen Kortex gespeichert sind, in den Schläfenlappen, wo sie zu Langzeiterinnerungen werden.

„Das Üben während des Schlafens ist für die spätere Leistung unerlässlich“, sagte James B. Maas, ein Schlafwissenschaftler an der Cornell University, der American Psychological Association. "Wenn Sie Ihr Golfspiel verbessern möchten, schlafen Sie länger."


Das Gehirn als Muse

Im Gehirn sind Neuronen in Bahnen verbunden. Ein Neuron wird, wenn es genügend Input erhält, ein Signal an das nächste in der Leitung abfeuern. Wenn mehr Signale zwischen diesen Neuronen übertragen werden, wird diese Verbindung verstärkt. Neurowissenschaftler erklären diesen Prozess mit dem pneumonischen „Feuer zusammen, verdrahten zusammen“ und so geschieht Lernen im Wesentlichen.

Bereits in den 1940er Jahren haben Schlüsseldenker Computermodelle entwickelt, die auf der Biologie des menschlichen Gehirns basieren. Um neuronale Netze in Computern zu erstellen, stellen Wissenschaftler Verbindungen zwischen verschiedenen Verarbeitungselementen im System her, die der Signalübertragung zwischen Synapsen im Gehirn nachempfunden sind. Jede dieser Verbindungen hat ein sogenanntes Gewicht, das angibt, wie stark die Verbindung zwischen einem Input und einem Output ist. Ähnlich wie im biologischen Gehirn können diese Gewichte je nach Training des Computersystems verstärkt oder geschwächt werden.

Künstliche neuronale Netze sind jedoch eine klobige Annäherung an die wahre Verarbeitungsleistung des biologischen Gehirns. In vielen Versionen von KNN sind Schichten von Neuronen übereinander gestapelt. In jeder Schicht empfangen diese Neuronen Signale von der vorherigen Schicht, bevor sie alle Neuronen in der nächsten auslösen. Ein solches Triggern jedes Ein- und Ausgangs in eine Richtung kann die Rechenleistung des Systems beeinträchtigen und viel mehr Energie erfordern. Im Zeitalter des Deep Learning haben sich die Ressourcen, die für ein erstklassiges KI-Modell benötigt werden, im Durchschnitt alle 3,4 Monate verdoppelt. Und da Systeme der künstlichen Intelligenz immer größer und komplexer werden, wird Effizienz immer wichtiger.

„Da sein Design immer ausgefeilter wird, benötigen Sie immer mehr Rechenressourcen – Sie benötigen viel mehr Leistung“, sagt Wenzhe Guo, ein Student der Elektro- und Computertechnik an der King Abdullah University of Science and Technology.

Um dieses Problem zu lösen, suchen Wissenschaftler im Gehirn nach Hinweisen. In den letzten Jahren haben Forscher große Fortschritte bei der Entwicklung von Spiking Neural Networks (SNN) gemacht, einer Klasse von KNN, die sich stärker an der Biologie orientiert. Beim SNN-Modell lösen einzelne Neuronen andere Neuronen nur dann aus, wenn sie gebraucht werden. Dies emuliert den „Spike“, der den Durchgang von Signalen durch biologische Neuronen auslöst. Dieser asynchrone Ansatz stellt sicher, dass das System eine Interaktion nur dann unterstützt, wenn sie für eine bestimmte Aktion benötigt wird.

Guo ist der leitende Forscher in einem Team, das einen kostengünstigen Mikrochip für die Verwendung der SNN-Technologie programmiert hat. Sein Team zeigte, dass ihr Chip 20-mal schneller und 200-mal energieeffizienter war als andere neuronale Netzwerkplattformen. Die Abkehr von KNN, bei denen es sich um vereinfachte Annäherungen an das Gehirn handelt, eröffnet neue Möglichkeiten für Geschwindigkeit und Effizienz.

Große Unternehmen haben damit begonnen, die Leistungsfähigkeit des SNN-Modells zu nutzen, um komplexe neuromorphe Chips zu erstellen und zu trainieren, eine algorithmische KI, die genauer widerspiegelt, wie das menschliche Gehirn mit der Welt interagiert. Das 2019 vorgestellte TrueNorth von IBM enthält eine Million Neuronen und 256 Millionen Synapsen auf einem 28-Nanometer-Chip. Intels Loihi-Chip enthält 130.000 Neuronen in 14 Nanometern und ist in der Lage, kontinuierlich und autonom zu lernen.


Was passiert, wenn eine Amöbe dein Gehirn „frisst“?

Letzte Woche starb die neunjährige Hally Yust, nachdem sie sich beim Schwimmen in der Nähe ihres Familienhauses in Kansas eine seltene hirnfressende Amöbeninfektion zugezogen hatte.

Der verantwortliche Organismus, Naegleria fowleri, lebt in warmen Süßwasserseen und Flüssen und richtet sich normalerweise an Kinder und junge Erwachsene. Sobald es im Gehirn angekommen ist, verursacht es eine Schwellung, die als primäre Meningoenzephalitis bezeichnet wird. Die Infektion verläuft fast überall tödlich: Mehr als 97 Prozent der Opfer tötet sie innerhalb von Tagen.

Obwohl tödliche Infektionen äußerst selten sind, wurden in den letzten 10 Jahren nur 34 in den USA gemeldet, aber es gibt Hinweise darauf, dass sie zunehmen könnten. Vor 2010 kamen mehr als die Hälfte der Fälle aus Florida, Texas und anderen Südstaaten. Seitdem sind jedoch Infektionen bis nach Minnesota im Norden aufgetaucht.

&bdquoWir &rsquo sehen es in Staaten, in denen wir schon vorher Fälle gesehen hatten&ldquo, sagt Jennifer Cope, Epidemiologin und Expertin für Amöbeninfektionen bei den US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. Das wachsende Sortiment von Naegleria Infektionen könnten möglicherweise mit dem Klimawandel zusammenhängen, fügt sie hinzu, da der Organismus bei wärmeren Temperaturen gedeiht. &ldquoEs ist etwas, das wir definitiv im Auge behalten.&rdquo

Dennoch &ldquowenn es darauf ankommt Naegleria es gibt viel, was wir nicht wissen, sagt Cope und auch warum es seine Opfer auswählt. Die Amöbe hat Strategien, um das Immunsystem zu umgehen, und die Behandlungsmöglichkeiten sind dürftig, auch weil die Infektion schnell fortschreitet.

Die Forschung legt jedoch nahe, dass die Infektion gestoppt werden kann, wenn sie früh genug erkannt wird. Was passiert also während einer N. fowleri Infektion?

Die mikroskopisch kleinen Amöben, die in Wasser suspendiert oder in Erde eingebettet sein können, dringen in den Körper ein, wenn Wasser die Nase hinaufsteigt. Nach dem Anheften an die Schleimhäute in der Nasenhöhle, N. fowleri gräbt sich in den Riechnerv ein, die Struktur, die unseren Geruchssinn ermöglicht und direkt zum Gehirn führt. Es braucht wahrscheinlich mehr als einen Tropfen Flüssigkeit, um ein auszulösen Naegleria Infektion Infektionen treten normalerweise bei Menschen auf, die Wassersport betrieben oder andere Aktivitäten ausgeübt haben, die die Nase mit viel Wasser gewaltsam durchdringen können –

Es stellt sich heraus, dass "Gehirnfresser" eigentlich eine ziemlich genaue Beschreibung für das ist, was die Amöbe macht. Nach Erreichen der Riechzwiebeln, N. fowleri frisst dort das Gewebe mit saugnapfartigen Strukturen auf seiner Oberfläche. Diese Zerstörung führt zu den ersten Symptomen – Geruchs- und Geschmacksverlust – ungefähr fünf Tage nach Einsetzen der Infektion.

Von dort wandern die Organismen in den Rest des Gehirns und verschlingen zunächst die Schutzhülle, die das zentrale Nervensystem umgibt. Wenn der Körper merkt, dass etwas nicht stimmt, sendet er Immunzellen aus, um die Infektion zu bekämpfen, wodurch sich die Umgebung entzündet. Es ist diese Entzündung und nicht der Verlust von Hirngewebe, die am meisten zu den frühen Symptomen von Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und Nackensteifigkeit beiträgt. Vor allem Nackensteifheit ist auf die Entzündung zurückzuführen, da die Schwellung um das Rückenmark ein Anspannen der Muskulatur unmöglich macht.

Wie N. fowleri verbraucht mehr Gewebe und dringt tiefer in das Gehirn ein, die sekundären Symptome setzen ein. Dazu gehören Delirium, Halluzinationen, Verwirrung und Krampfanfälle. Die Frontallappen des Gehirns, die mit Planung und emotionaler Kontrolle verbunden sind, sind aufgrund des Weges, den der Riechnerv nimmt, am stärksten betroffen. &bdquoAber danach &bspw. gibt es keinen Reim oder Grund&mdass das Gehirn mit fortschreitender Infektion beeinträchtigt werden kann“ sagt Cope.

Was letztendlich zum Tod führt, ist nicht der Verlust der grauen Substanz, sondern der extreme Druck im Schädel durch die Entzündung und Schwellung, die mit der körpereigenen Abwehr der Infektion verbunden ist. Zunehmender Druck zwingt das Gehirn nach unten, wo der Hirnstamm auf das Rückenmark trifft, und trennt schließlich die Verbindung zwischen den beiden. Die meisten Patienten sterben weniger als zwei Wochen nach Beginn der Symptome an dem daraus resultierenden Atemversagen.

Die Androhung eines Vertragsabschlusses N. fowleri eine Infektion ist weit entfernt (es sterben jedes Jahr erheblich mehr Menschen durch Ertrinken), aber Sie können einige Maßnahmen ergreifen, um Ihr Risiko noch weiter zu senken. Cope empfiehlt, beim Schwimmen Nasenstöpsel zu verwenden und den Kopf nicht vollständig unter Wasser zu tauchen. Sie rät auch davon ab, Sedimente aufzuwirbeln, die die Amöbe losrütteln können.

Effektivere Behandlungen könnten in Sicht sein. Im vergangenen Jahr hat die US-amerikanische Food and Drug Administration Miltefosin zugelassen, das ursprünglich als Krebsbehandlung gedacht war. 2013 überlebten zwei Menschen in den USA N. fowleri wenn sie das Medikament (und andere) kurz nach der Infektion einnahmen.

Und letzten Monat, Wissenschaftler das Genom der Amöbe sequenziert zum ersten Mal. Ihre Erkenntnisse können uns helfen zu verstehen, was sie so ansteckend macht, und den Weg zu besseren Behandlungen weisen.


Auf dem Weg zu einer politikrelevanten neurowissenschaftlichen Forschungsagenda

Die öffentliche Politik hat Mühe, mit dem wachsenden Interesse an kognitiven Neurowissenschaften und Neuroimaging Schritt zu halten [51]. In der Eile, biologische Erklärungen für das Verhalten zu finden, geraten Jugendliche möglicherweise in die Mitte. Der Politikwissenschaftler Robert Blank kommentiert: “Wir haben in Bezug auf politische Mechanismen, die die Auswirkungen über die Technologien hinaus antizipieren, nicht Schritt gehalten. Wir haben kaum Beweise dafür, dass es eine vorausschauende Politik gibt. Die meisten Richtlinien neigen dazu, reaktiv zu sein” [51]. Es besteht die Notwendigkeit, Forschung aus den Hirnwissenschaften in den breiteren Kontext der Jugendentwicklungswissenschaft einzuordnen und Wege zu finden, die komplexen Beziehungen zwischen Biologie, Verhalten und Kontext auf eine Weise zu kommunizieren, die bei politischen Entscheidungsträgern und Forschungsverbrauchern Anklang findet.

Darüber hinaus ist die Zeit reif, kollaborative, multidisziplinäre Forschungsagenden voranzutreiben, die ausdrücklich den Wunsch haben, die Gehirnstruktur mit der Funktion sowie dem Verhalten von Jugendlichen und den Auswirkungen auf die Politik zu verknüpfen [52].

Letztendlich besteht das Ziel darin, die Bedingungen artikulieren zu können, unter denen die Kompetenz von Jugendlichen oder die nachgewiesene Reife am anfälligsten ist und am widerstandsfähigsten. Resilienz, so scheint es, wird in zeitgenössischen Diskussionen über die Reife und Entwicklung des Gehirns von Jugendlichen oft übersehen. Tatsächlich überschattet der Fokus auf pathologische Zustände, Defizite, reduzierte Kapazität und altersbedingte Risiken die enorme Chance für die Hirnforschung, die einzigartigen Stärken und Potenziale des jugendlichen Gehirns zu beleuchten. Auch können diese Informationen in Politiken einfließen, die dazu beitragen, die Chancen für Jugendliche zu stärken und zu erhalten, in dieser Entwicklungsphase erfolgreich zu sein und nicht nur zu überleben.


F: Einige Patienten mit COVID-19 in ihren 30ern und 40ern erleiden Schlaganfälle. Warum passiert das?

EIN: Während wir bei Johns Hopkins einen dieser jungen Schlaganfallpatienten hatten, habe ich Berichte über diese Vorfälle von Kollegen in New York und China gesehen.

Es kann etwas mit dem hyperaktiven Blutgerinnungssystem dieser Patienten zu tun haben. Ein weiteres System, das bei Patienten mit COVID-19 hyperaktiviert wird, ist das Endothelsystem, das aus den Zellen besteht, die die Barriere zwischen Blutgefäßen und Körpergewebe bilden. Dieses System ist bei jüngeren Patienten biologisch aktiver, und die Kombination von hyperaktiven Endothel- und Blutgerinnungssystemen setzt diese Patienten einem großen Risiko für die Entwicklung von Blutgerinnseln aus.

Allerdings wäre es verfrüht, aus den verfügbaren Daten zu schließen, dass COVID-19 bevorzugt Schlaganfälle bei jüngeren Patienten verursacht. Plausibel ist auch, dass es bei COVID-19-Patienten jeden Alters zu einem Anstieg der Schlaganfälle kommt.


Drang und Appetit

Unter dem Vorderhirn liegen primitivere Hirnregionen. Das limbische System, das allen Säugetieren gemeinsam ist, befasst sich mit Trieben und Appetit. Emotionen sind am engsten mit Strukturen verbunden, die Amygdala, Nucleus caudatus und Putamen genannt werden. Ebenfalls im limbischen Gehirn befinden sich der Hippocampus – lebenswichtig für die Bildung neuer Erinnerungen der Thalamus – eine Art sensorische Relaisstation und der Hypothalamus, der über die Hormonausschüttung aus der Hypophyse Körperfunktionen reguliert.

Die Rückseite des Gehirns hat eine stark gewundene und gefaltete Schwellung namens Kleinhirn, die Bewegungsmuster, Gewohnheiten und wiederholte Aufgaben speichert – Dinge, die wir tun können, ohne darüber nachzudenken.

Die primitivsten Teile, das Mittelhirn und der Hirnstamm, steuern die Körperfunktionen, über die wir keine bewusste Kontrolle haben, wie Atmung, Herzfrequenz, Blutdruck, Schlafmuster und so weiter. Sie steuern auch Signale, die zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers über das Rückenmark übertragen werden.

Obwohl wir enorm viel über das Gehirn herausgefunden haben, bleiben große und entscheidende Geheimnisse bestehen. Einer der wichtigsten ist, wie das Gehirn unsere bewussten Erfahrungen produziert.

Die überwiegende Mehrheit der Gehirnaktivität ist unbewusst. Aber unsere bewussten Gedanken, Empfindungen und Wahrnehmungen – was uns als Menschen ausmacht – lassen sich noch nicht mit der Gehirnaktivität erklären.