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Warum ist die Nervenfaser unermüdlich? (ist meine Vermutung richtig?)

Warum ist die Nervenfaser unermüdlich? (ist meine Vermutung richtig?)


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Demzufolge:

Eine Nervenfaser kann nicht ermüdet werden, auch wenn sie über längere Zeit stimuliert wird. Diese Eigenschaft der Unermüdlichkeit ist auf die absolute Refraktärzeit zurückzuführen.

Wie hängt die Refraktärzeit mit der Unermüdlichkeit zusammen?


Mein Versuch: Gäbe es keine absolute Refraktärzeit, dann kommt es nicht zu einem Verschluss von Na+-Ionen in die Zelle, daher wird es an dieser Stelle vorübergehend zu einem Mangel an Na+ kommen, wenn jetzt ein neues Aktionspotential an diesem Punkt ankommt, dann aufgrund von Mangel von Na+ wird es nicht weiter geleitet.

Ist meine Vermutung richtig?


Man kann sich vorstellen, dass jedes Aktionspotential bewirkt, dass ein kleiner Betrag von $ce{Na+}$ in das Innere der Zelle und ein kleiner Betrag von $ce{K+}$ aus der Zelle herausgeht, wodurch der elektrochemische Gradient beider Ionen abgeschwächt wird. Wenn jedes Aktionspotential (ungefähr) den gleichen Fluss von $ce{Na+}$ und $ce{K+}$ hat, bedeutet eine höhere Frequenz von Aktionspotentialen mehr Fluss, also eine schnellere Erschöpfung der elektrochemischen Gradienten. Die absolute Feuerfestigkeit bedeutet, dass es eine maximale Feuerfrequenz gibt.

Somit muss die Natrium-Kalium-Pumpe nur die maximal mögliche Erschöpfung der Ionengradienten "aufladen". Wenn es keine absolute Refraktärzeit gäbe, könnte die Aktionspotentialfrequenz theoretisch schneller sein, als die Natrium-Kalium-Pumpe mithalten kann. Eine ungewöhnlich schnelle Feuerrate könnte theoretisch den Kaliumgradienten und den Natriumgradienten erschöpfen und würde somit zu einem ermüdeten Neuron führen.

Bearbeitet, um in Bezug auf die Vermutung hinzuzufügen: Absolute Refraktärzeiten werden durch die Inaktivierung des Natriumtors verursacht, also egal wie viel Strom man hinzufügt, die Natriumtore werden sich nicht öffnen, bis die Natriuminaktivierung endet. Über lange Zeiträume (in Sekunden) und in Abwesenheit einer Ionenpumpe führt das Fehlen von Natrium- (und Kalium-) Gradienten jedoch zu Müdigkeit.

"Ermüdete" Neuronen verhalten sich jedoch möglicherweise nicht so, wie man es erwartet.


Ziemlich schmerzhaft: Warum tut Zahnbleichen weh?

Vital-Bleaching-Verfahren sind ein beliebtes Mittel, um das Erscheinungsbild verfärbter Zähne zu verbessern. Es gibt eine breite Palette von Zahnaufhellungsprodukten für zu Hause und in der Zahnarztpraxis, bei denen alle peroxidhaltige Gele oder Lösungen in Kontakt mit den Zähnen gebracht werden. Um Zähne aufzuhellen, muss Peroxid in die Zahnsubstanz eindringen und farbige Verbindungen im Dentin oxidieren. Leider hat Schönheit ihren Preis. Viele Patienten, die sich einer Aufhellung auf Peroxidbasis unterziehen, klagen über Bleichempfindlichkeit (BS), die in den behandelten Zähnen auftritt. Bei BS können Schmerzen bei gesunden intakten Zähnen ohne provozierenden Reiz auftreten. Derzeit ist der Mechanismus der Aktivierung von Nozizeptoren bei BS unbekannt. Eine häufigere Form der Zahnschmerz-Dentin-Empfindlichkeit (DS) tritt auf, wenn Reize wie Kälte oder taktile Stimulation Bereiche des freiliegenden Dentins in ansonsten gesunden Zähnen berühren. Bei DS führt die Stimulation des Dentins zu Flüssigkeitsverschiebungen in den Dentinkanälchen, diese Flüssigkeitsverschiebungen aktivieren mechanosensitive Nervenendigungen im tiefen Dentin und in der Pulpa. Da sich viele Aspekte der BS- und DS-Symptome unterscheiden, wird angenommen, dass sich der Mechanismus der Schmerzerzeugung für diese beiden Zustände unterscheidet. Kürzlich wurden die funktionellen Eigenschaften eines chemosensitiven Ionenkanals-TRPA1 beschrieben. Dieser Kanal wird durch eine Vielzahl von Oxidationsmitteln einschließlich Wasserstoffperoxid aktiviert. Pulpale sensorische Afferenzen exprimieren TRPA1. Es wird vermutet, dass die direkte Aktivierung der intradentalen Nervenaktivität über TRPA1 der Mechanismus des BS-Schmerzes ist. Wenn diese Theorie richtig wäre, wären Behandlungen der Zahnempfindlichkeit, die die Erregbarkeit der intradentalen Nerven reduzieren, wie Kaliumsalze, die Behandlung der Wahl bei BS.


Relevante Zitate

Um zu vermeiden, dass Leute gezwungen werden, über Links zu folgen, habe ich die entsprechenden Anführungszeichen hier eingefügt. Fühlen Sie sich frei, zu meiner Hauptfrage unten zu überspringen.

Obwohl das Prinzip der kontralateralen Kontrolle vermuten lässt, dass das linke Auge Informationen an die rechte Gehirnhälfte sendet und umgekehrt, ist die Natur klüger. Tatsächlich senden das linke und das rechte Auge jeweils Informationen sowohl an die linke als auch an die rechte Hemisphäre, und der visuelle Kortex verarbeitet jeden der Hinweise separat und parallel. Dies ist ein Anpassungsvorteil für einen Organismus, der auf einem Auge die Sehkraft verliert, denn selbst wenn nur ein Auge funktionsfähig ist, erhalten beide Hemisphären noch Input von diesem.

Der Blogbeitrag mit dem Titel Eine dominante Präferenz: Auge oder Hand?

Einer meiner früheren Blog-Posts enthielt Daten, die bestätigten, dass die bevorzugte Hand und der bevorzugte Fuß einer Person oft auf derselben Körperseite ausgerichtet sind. Dies gilt sowohl für Links- als auch für Rechtshänder.¹

Die neuronale Verdrahtung vom Auge zum Gehirn ist komplexer. Sehnervenfasern von einem Auge wandern sowohl zur rechten als auch zur linken Hemisphäre.

Ein Forscherteam der UC Santa Barbara unter der Leitung von Gazzaniga hat kürzlich den Informationstransfer mit MEG getestet. Sprache wird in Bereichen des Temporallappens auf der linken Seite des Kopfes verarbeitet. Beim Lesen mit dem linken Auge landen die Informationen zunächst in der rechten Hemisphäre und müssen zur Verarbeitung über das Corpus callosum auf die linke Hemisphäre übertragen werden. Um die Effizienz des hemisphärischen Transfers zu testen, zeigten die Forscher einer Reihe von Forschungsteilnehmern eine randomisierte Liste von Wörtern und Unsinnswörtern auf das linke oder rechte Auge. Anschließend maßen sie, wie effektiv die Probanden Wörter von unsinnigen Wörtern unterscheiden könnten. Die Studie zeigte, dass die Probanden die Art der Buchstabenfolge signifikant effizienter bestimmen konnten, wenn die Informationen direkt über das rechte Auge in die linke Hemisphäre geleitet wurden. Offenbar hat das Gehirn Schwierigkeiten, Informationen zu verarbeiten, die weite Strecken zurücklegen mussten.


Wie eine Implantatverschiebung repariert wird

Wenn sich Ihr Implantat stark verschoben hat, kann Ihr plastischer Chirurg die Narbenkapsel, die sich normalerweise um das Implantat herum bildet, und/oder die die Kapsel umgebende Gewebetasche mit dauerhaften Nähten anpassen, damit das Implantat an einer besseren Position sitzt und wird sich nicht so viel bewegen. Dabei werden in der Regel einige Bereiche der Tasche gestrafft oder gelockert und die Kapsel mit einem Stück Hautmatrixmaterial (einem hauptsächlich aus Kollagen bestehenden Hautersatz) verstärkt, um das Implantat in der richtigen Position zu halten. Ihr plastischer Chirurg wird Ihr vorhandenes Implantat ersetzen, möglicherweise durch eines mit einem anderen Vorsprung, einer anderen Festigkeit oder einer anderen Größe, was dazu beitragen kann, dass es in der Brust sitzt.


Normale Anatomie, physiologische Dysfunktion

Mein Forschungsteam ist fasziniert von der Tatsache, dass Menschen mit völlig normal aussehenden Gehirnstrukturen immer noch große funktionelle Probleme haben können.

Im Rahmen unserer Erforschung neurologischer Funktionsstörungen besuchen wir Menschen in Hospizen, Trauergruppen, Rehabilitationseinrichtungen, Traumazentren und Akutkrankenhäusern. Wir sind immer wieder überrascht, dass Menschen, die einen geliebten Menschen verloren haben, ähnliche Symptome aufweisen können wie Patienten, bei denen die Alzheimer-Krankheit diagnostiziert wurde.

Trauer ist eine Reihe von emotionalen, kognitiven, funktionellen und Verhaltensreaktionen auf den Tod oder andere Arten von Verlust. Es ist kein Zustand, sondern ein Prozess, der entweder vorübergehend oder fortlaufend sein kann.

Das gesund aussehende Gehirn von Menschen mit physiologischer Trauer hat nicht die gleichen anatomischen Probleme – einschließlich geschrumpfter Hirnregionen und gestörter Verbindungen zwischen Neuronennetzwerken – wie bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit.

Wir glauben, dass dies nur ein Beispiel dafür ist, wie die Hotspots des Gehirns – diese Verbindungen, die nicht physisch sind – und die Vielfalt der nichtlinearen Operationen des Gehirns zu Ergebnissen führen können, die durch einen Gehirnscan nicht vorhergesagt werden könnten. Es gibt wahrscheinlich noch viele weitere Beispiele.

Diese Ideen können den Weg zur Linderung schwerer neurologischer Erkrankungen durch nichtinvasive Mittel weisen. Trauertherapie und nichtinvasive, elektrische Nahfeld-Neuromodulationsgeräte können die mit dem Verlust eines geliebten Menschen verbundenen Symptome lindern. Vielleicht sollten diese Protokolle und Verfahren Patienten mit neurologischen Dysfunktionen, bei denen die Bildgebung anatomische Veränderungen zeigt, breiter angeboten werden. Es könnte einige dieser Personen vor invasiven chirurgischen Eingriffen retten.

Die Darstellung aller nichtphysikalischen Verbindungen des Gehirns unter Verwendung unserer jüngsten Fortschritte bei der elektrischen Nahfeldkartierung und die Verwendung von biologisch realistischen nichtlinearen Modellen mit vielen Variablen werden uns unserem Ziel einen Schritt näher bringen. Ein besseres Verständnis des Gehirns wird nicht nur die Notwendigkeit invasiver Operationsverfahren zur Korrektur der Funktion reduzieren, sondern auch zu besseren Modellen für das führen, was das Gehirn am besten kann: Rechnen, Gedächtnis, Vernetzung und Informationsverteilung.


Elephantine Intelligenz

Der Elefant ist bekannt für sein intelligentes Verhalten. Schauen wir uns verschiedene Beispiele für nicht trainiertes Elefantenverhalten an:

Wenn er eine Stelle seines Körpers, die mit seinem Stamm juckt, nicht erreichen kann, reibt er ihn nicht immer an einem Baum: Er kann stattdessen einen langen Stock aufheben und sich damit gut kratzen. Wenn ein Stock nicht lang genug ist, wird er nach einem suchen, der es ist. (1, S. 78)

Bei vielen Gelegenheiten habe ich beobachtet, wie ein Elefant einen Stock in seinem Rüssel aufhob und damit eine Zecke zwischen seinen Vorderbeinen entfernte. Ich habe auch gesehen, wie Elefanten einen Palmwedel oder ein ähnliches Stück Vegetation aufhoben und als Fliegenklatsche benutzten, um einen Körperteil zu erreichen, den der Rüssel nicht erreichen kann. (2, S. 139)

Wenn er etwas Gras hochzieht und es mit einem Erdklumpen an den Wurzeln hochkommt, wird er es gegen seinen Fuß schlagen, bis die ganze Erde abgeschüttelt ist, oder wenn Wasser zur Verfügung steht, wäscht er es sauber, bevor er es in den Mund nimmt . (1, S. 78)

Elefanten haben Gegenstände in ihrer Umgebung aufgenommen und mit überraschender, manchmal schmerzhafter Genauigkeit direkt unter dem Rumpf auf mich geworfen. Diese Projektile enthalten große Steine, Stöcke, eine Kodak-Filmbox, meine eigene Sandale und einen Gnusknochen. Elefanten sind dafür bekannt, dass sie sich unter den gleichen Umständen absichtlich mit Gegenständen bewerfen: während eskalierter Kämpfe und während des Spiels. Es ist bekannt, dass Elefanten absichtlich große Steine ​​​​und Baumstämme auf die stromführenden Drähte von Elektrozäunen werfen oder fallen lassen, entweder den Draht brechen oder ihn so lockern, dass er mit dem Erddraht in Kontakt kommt, wodurch der Zaun kurzgeschlossen wird. (2, S. 139)

[In Indien] folgte ein Elefant einem Lastwagen und zog auf Befehl Holzstämme heraus, um sie in Vorbereitungen für eine Zeremonie in vorgegrabene Löcher zu legen. Der Elefant befolgte weiterhin die Befehle seines Meisters, bis sie ein Loch erreichten, wo der Elefant den Baumstamm nicht in das Loch absenkte, sondern ihn in der Luft über dem Loch hielt. Als der Mahout [Elefantentreiber] sich dem Loch näherte, um es zu untersuchen, fand er einen Hund, der unten schlief, erst nachdem er den Hund verjagt hatte, senkte der Elefant den Pfosten in das Loch. (3, S. 137)

[In Südafrika] wurde beobachtet, dass ein Elefant, nachdem er ein Loch gegraben und Wasser getrunken hatte, die Rinde von einem nahe gelegenen Baum abstreifte, sie zu einer großen Kugel kaute, das Loch verstopfte und mit Sand bedeckte. Später entfernte er den Sand, öffnete das Loch und trank Wasser. (3, S. 137)

Viele junge Elefanten entwickeln die ungezogene Angewohnheit, die Holzglocke, die sie um den Hals tragen, mit festem Schlamm oder Lehm zu verstopfen, damit die Klöppel nicht klingeln können, um sich nachts lautlos in einen Bananenhain kultivierter Bananen zu schleichen. Dort werden sie eine Menge Spaß haben, ruhig zu stopfen und nicht nur die Bananenbündel, sondern auch die Blätter und sogar den ganzen Baum zu essen, und dies direkt neben der Hütte des Eigentümers des Hains, ohne ihn zu wecken oder irgendjemand seiner Familie. (1, S.78)

Abbildung 1a. Ein afrikanischer Elefant gräbt einen Baum aus und löst die Rinde.

Wie wir an diesen Beispielen sehen können, ermöglicht intelligentes Verhalten dem Tier, flexibel und nicht schematisiert mit einer konkreten Situation umzugehen. Oder wie Shoshani und Eisenberg es ausdrücken, Intelligenz ist „die Fähigkeit, neuen und unvorhergesehenen Situationen durch schnelle und effektive Verhaltensanpassung zu begegnen“(3, S. 134). Intelligenz setzt eine allgegenwärtige Lernfähigkeit voraus. Nicht unerwartet zeigen viele dieser Beispiele, dass sich die Intelligenz des Elefanten oft durch die Aktivität des Rüssels manifestiert: Stöcke abbrechen, die dann als verlängerte Gliedmaßen zum Kratzen oder Schlagen mit dem Rüsselwurf, dem eine Glocke mit dem Rüssel stopfen, gehandhabt werden. Wie könnte ein Elefant bei einem so flexiblen und geschickten Greiforgan nicht intelligent sein?

Abbildung 1b. Der Elefant packt mit seinem Rüssel die gelöste Rinde und zieht nach oben.

Abbildung 1c. Den Rindenstreifen in seinen Rüssel wickelnd, zieht der Elefant nach unten und reißt den Streifen ab.

Gleichzeitig beziehen diese Aktivitäten das ganze Tier in den koordinierten Einsatz verschiedener Körperteile und Sinne ein: Sehvermögen und Rumpf werden beim Werfen eingesetzt, während die Fuß- und Rumpfkoordination das Reinigen von Grasbüscheln ermöglicht. Raman Sukumar beschreibt eine Szene, die das komplexe Verhalten des Elefanten deutlich macht:

Vinay [ein einsamer ausgewachsener asiatischer Elefantenbulle] stocherte mit seinem linken Stoßzahn am Bendai-Baum herum, stieß ihn in die Schnittwunde und spaltete die Rinde. Er packte eine Portion mit seinem Rüssel und zerrte gekonnt mit einer Aufwärtsbewegung, riss einen vier Meter langen Streifen ab. Ein weiterer Zug und der Streifen löste sich vom Baumstamm und kam herunter. Vinay fing jetzt an, die Rinde zu essen, wobei er geschickt seine Vorderfüße und seinen Rüssel benutzte, um kleine Streifen abzubrechen, bevor er sie in seinen Mund legte.

Nachdem er etwa zehn Minuten lang gefüttert hatte, tat Vinay etwas, das nur ein Elefant mühelos tun kann. Er wandte sich dem Baum zu und schob den Baum mit seiner Stirn und seinem Stamm um. In einer Minute oder so war der Baum sauber entwurzelt. Vinay riss nur noch einen Rindenstreifen vom Baum und wandte sich dann ab. Fast lässig begann er grünes Gras zu pflücken, das reichlich aus verbrannten Büscheln spross. Als er seinen Stamm um einen Klumpen wickelte und daran zog, lösten sich die zarten Blätter ganz leicht von ihren trockenen Böden. Vinay stopfte sich einen Koffer nach dem anderen in den Mund und schlenderte in gemächlichem Tempo weiter. (4, S. 50)

Das Verhalten des Elefanten fließt von einer Aktivität zur nächsten und setzt seine Muskeln und Geschicklichkeit nach Bedarf ein. Der Schlüssel zu solchen Aktionen und ihrer Abfolge ist, dass sie nicht automatisch und vorgeschrieben sind. Intelligentes Verhalten drückt Plastizität aus – flexible Interaktion mit Erfahrung. Der Elefant reinigt den Schmutz, indem er die Grasbüschel gegen den Fuß schlägt, aber wenn er auch Wasser in der Nähe wahrnimmt, kann er den Büschel nehmen und in Wasser tauchen, um ihn weiter zu reinigen. Es hat nicht nur eine "eingebaute" Möglichkeit, Aufgaben auszuführen.

Alle obigen Beispiele zeigen, was wir zweckgerichtetes Verhalten nennen würden. Wir müssen hier sehr vorsichtig sein, um das Verhalten eines Tieres nicht zu vermenschlichen. Wir würden uns eindeutig vermenschlichen, wenn wir uns einen Elefanten vorstellen würden, der plant, Bananen zu stehlen und auf die Idee zu kommen, die laute Glocke zu verstopfen. Das bedeutet nur, einen menschlichen Verstand in Elefantenhaut zu stecken. Auch im Fall des Elefanten, der den Hund nicht anlegte, sollten wir nicht sofort davon ausgehen, dass der Elefant Mitleid mit dem Hund hatte oder bewusst war, dass er den Hund töten würde. Diese Vorsicht tut dem beeindruckenden Akt selbst keinen Abbruch. Vielmehr lässt es uns offener. Wir löschen die Möglichkeit, die einzigartige Intelligenz des Elefanten zu verstehen, wenn wir zu leicht unsere eigenen Erfahrungen hineinlesen. Wenn wir nah an der wahrgenommenen Situation bleiben und uns mit Urteilen zurückhalten, werden die einzigartigen und faszinierenden Eigenschaften des Tieres lebendiger, als wir es uns in unseren eigenen Vorstellungen vorstellen. Wir wollen uns ja nicht nur im Tier spiegeln.

Der Wissenschaftler Herbert Haug hat die Anatomie von Elefanten-, Delfin- und Menschengehirnen in einer detaillierten vergleichenden Studie untersucht, um herauszufinden, wie sich das Gehirn auf das intelligente Verhalten dieser Kreaturen beziehen könnte (5).

Abbildung 2. Gehirne von Menschen, Grindwalen und Elefanten, von der Seite gesehen. Maßstabsgetreu gezeichnet (Balken = 10cm). (1) Großhirn. (1a) Temporallappen des Großhirns. (2) Kleinhirn. (Ab 5. Copyright 1970 beim Springer-Verlag. Nachdruck mit Genehmigung.)

Die Gehirne unterscheiden sich deutlich voneinander, sind aber alle groß (siehe Abbildungen 2 und 3). Der Elefant hat das größte Gehirn aller Landtiere. Das Gehirn eines erwachsenen Elefanten wiegt durchschnittlich zwischen neun und zwölf Pfund. Aber natürlich hat der Elefant auch den größten Körper aller Landtiere. Das Gehirn des Elefanten macht etwa 0,08 Prozent des gesamten Körpergewichts aus, während das Gehirn eines Pferdes etwa 0,25 Prozent seines Gesamtkörpergewichts ausmacht. Das menschliche Gehirn wiegt drei bis vier Pfund und ist zudem relativ groß, macht zwei Prozent unseres Körpergewichts aus (6, S. 108).

Die Gehirne von Elefanten, Delfinen und Menschen sind alle stark verwickelt, was die Oberfläche des Gehirns vergrößert. Diese Gehirne veranschaulichen die bekannte Korrelation zwischen dem Grad der Gehirnfaltung und dem Grad an intelligentem, flexiblem Verhalten bei Säugetieren.

Abbildung 3. Gehirne von Menschen, Grindwalen und Elefanten, von unten gesehen. Maßstäblich gezeichnet (Balken = 10 cm). Beachten Sie den sehr großen Schläfenlappen (1a) des Elefantenhirns. Römische Ziffern weisen auf Hirnnerven hin. Die zum Rüssel führenden Riechnerven (3) sind beim Elefanten besonders ausgeprägt. (1) Großhirn. (2) Kleinhirn.

Aber was ist das Besondere am Elefantenhirn? Drei Bereiche des Gehirns sind merklich (absolut und relativ) vergrößert: der Riechlappen, das Kleinhirn und der Schläfenlappen des Großhirns (siehe Abbildung 3). Die Vergrößerung eines Teils des Gehirns bedeutet normalerweise, dass sich in diesem Teil des Gehirns mehr Neuronen befinden. Diese Neuronen sind über Nervenfasern mit anderen Teilen des Gehirns und dem Rest des Körpers verbunden. Die Vergrößerung des Riechlappens hängt eindeutig mit der feinen Innervation des Geruchssinns im Rumpf zusammen. Es wurde festgestellt, dass das Kleinhirn bei anderen, besser erforschten Säugetieren mit der Muskelkoordination zusammenhängt. Da die Nervenbahnen beim Elefanten nicht so gut bekannt sind, kann Haug nur die eindeutig begründete Vermutung anstellen, dass der hohe Entwicklungsgrad des Kleinhirns mit den hochkoordinierten Rumpfbewegungen zusammenhängt. Als Schwerpunkt so vieler Aktivitäten überrascht es nicht, dass sich der intelligente Rüssel des Elefanten in der Vergrößerung von Teilen des Gehirns widerspiegelt, die mit dem Rüssel verbunden sind.

Warum die Schläfenlappen so groß sind (proportional größer als bei jedem anderen Säugetier), bleibt ein Rätsel. Die Schläfenlappen hängen im Allgemeinen mit dem Hören bei Säugetieren (und der Sprache beim Menschen) zusammen, so dass die Vermutung nahe liegt, dass die Fähigkeit des Elefanten, eine Vielzahl von Geräuschen (einschließlich Infraschall) zu unterscheiden und zu kommunizieren, durchaus mit dem Differenzierung der Schläfenlappen.

Haugs Studie ließ ihn skeptisch gegenüber allen Behauptungen sein, die Intelligenz und das Gehirn zu eng korrelieren:

Qualitativ gesehen besitzt der Mensch im Vergleich zu Elefanten und Delfinen keine besonders hohe zerebrale Differenzierung, die die morphologische Grundlage für einen so großen Intelligenzunterschied, wie er tatsächlich vorhanden ist, liefern würde. Es stellt sich die Frage, ob die Hirndifferenzierung unbedingt mit der menschlichen produktiven Intelligenz gleichzusetzen ist“ (5, S. 56).

In unserer Zeit besteht eine starke Tendenz, Intelligenz – und andere Fähigkeiten – im Gehirn lokalisieren zu wollen. Es ist eine sehr unorganismische Sichtweise, die uns dazu führt, nach einer „Befehlszentrale“ im Gehirn zu suchen. Intelligenz befindet sich genauso wenig (oder genauso viel) im Gehirn wie im Rüssel des Elefanten. Es wäre genauso richtig (oder falsch), zu sagen, dass der Elefant sein Intelligenzzentrum im Rüssel hat, wie zu sagen, dass es im Gehirn ist. Wenn der Rüssel des Elefanten lahm wird, fehlt ein Teil seines intelligenten Verhaltens, genauso wie wenn ein Teil seines Gehirns dysfunktional ist. In beiden Fällen könnte es solche Verletzungen bis zu einem gewissen Grad kompensieren, indem es andere Körper- und Gehirnteile angreift. Intelligenz liegt überall und nirgendwo. Vielleicht ist es am besten zu sagen, dass wir es in der intelligenten Aktivität selbst entdecken, die vom ganzen Tier ausgeführt und ermöglicht wird. Und beim Elefanten wird dieses Ganze am lebendigsten in der Verwendung des Rüssels verkörpert.

Verweise

Williams, J.H. (1950). Elefantenrechnung. Garden City, NY: Doubleday & Company.

Poole, J. (1996). Erwachsen werden mit Elefanten. New York: Hyperion.

Shoshani, J. (Hrsg.) (1992). Elefanten. Emmaus, PA: Rodale Press.

Sukumar, R. (1994) Elefantentage und -nächte. Delhi: Oxford University Press.

Haug, H. (1970). Der Makroskopische Aufbau des Großhirns. Berlin: Springer-Verlag.


Abstrakt

Der Zweck dieses Artikels ist zweierlei: Erstens, zwei theoretische Abhandlungen von Santiago Ramón y Cajal (1852–1934) aus den Jahren 1895 und 1896 unter dem Titel „Vermutungen über den anatomischen Mechanismus der Vorstellung“ in aktualisierten englischen Übersetzungen zu erhalten , Assoziation und Aufmerksamkeit“ und „Vermutliche Interpretationen bestimmter Punkte in der neurologischen Histophysiologie“ und zweitens einige der von Cajal vorgeschlagenen Ideen in eine moderne Perspektive zu stellen. In seinen „Vermutungen“ wagte Cajal den Versuch, die Mechanismen der Wahrnehmung, Assoziation und Aufmerksamkeit zellular zu erklären. Er führte den Begriff „Impression Unit“ ein, der sich über eine „Leitungslawine“ ausbreiten und zu einer bewussten Handlung führen würde. Darüber hinaus führte er geistige Ruhe und Schlaf auf morphologische Variationen der Neuroglia zu Zeiten der Entspannung zurück, Astrozyten würden Anhänge wachsen lassen, die zwischen Nervenzellverbindungen eindrangen und die Leitung des "Nervenstroms" bei energetischer Kontraktion blockierten, solche glialen "Pseudopodien" würden schrumpfen, damit neuronale Prozesse wieder in Kontakt kommen. In der Fortsetzung der „Vermutungen“ präsentierte Cajal starke Argumente, die die Neuronentheorie gegen die retikuläre Theorie verteidigten. Darüber hinaus diskutierte er die funktionelle Differenzierung von spinalen Motoneuronen und kortikalen Pyramidenzellen, die trotz ihrer morphologischen Ähnlichkeit der Bewegung bzw. dem Bewusstsein dienen.


Corpora callosa ist die Pluralform.

Sehen Sie, wo es heißt "Plural-„Hier oder hier.

Fast hattest du Recht: es sollten mehrere sein Konzernoder ein Callosa in Latein. Wenn Sie das Ganze ins Englische übertragen, ohne es einzubürgern, wie es in diesem Fall tatsächlich zutrifft, dann lassen Sie es einfach so.

Die lateinische -ein Plural ist für Neutren, nicht nur solche wie callosum > callosa und Datum > Daten in der zweiten Deklination, aber auch Neutren in anderen Deklinationen, wie nomen > nomina und carmen > carmina im dritten oder cornu > cornua im vierten.

Aber Korpus obwohl Neutrum nicht in der zweiten Deklination steht, wird es also nicht zu „corpa“.

Vielmehr ist es in der dritten Deklination, wo das Neutrum Korpus/-oderist zu finden ist, und daher ist sein Plural Konzernoderein — sogar im (wissenschaftlichen) englischen Sprachgebrauch.

Manche Leute sagen Leichen auf Englisch, was völlig normal und in Ordnung ist, aber wenn Sie wie hier den vollständigen lateinischen Ausdruck verwenden, können Sie keine Abstriche machen, indem Sie an einer Stelle englische Flexionen und an einer anderen lateinischen verwenden.

Andere Neutren der dritten Deklination, die Sie möglicherweise erkennen, sind:

Wir verwenden nicht Tempora viel auf Englisch, aber es hat uns unser Adjektiv gegeben zeitlich. So können Sie Spuren der dritten Deklination in abgeleiteten Formen im Englischen finden, wie im Englischen Allgemeines und Korporal.

Andere Beispiele für Substantive der dritten Deklination, die uns Adjektive geben, sind: Pektus/-oris was uns Englisch gegeben hat Brust und auch Venus/-eris was uns Englisch gegeben hat venerisch.

(Nicht das Venus ist kastriert, sie ist natürlich weiblich. Aber sie ist die dritte Deklination.)


Perspektiven des olfaktorischen Systems

𠇍ie funktionelle Spezialisierung des Gehirns erlegt den Neuronen zwei Hauptlücken auf: die Unfähigkeit zur Proliferation und die Irreversibilität der intraprotoplasmatischen Differenzierung. Aus diesem Grund sind nach der Entwicklung das Wachstum und die Regeneration von Axonen und Dendriten unwiderruflich ausgetrocknet. Im erwachsenen Gehirn sind die Nervenbahnen fixiert, fertig, unveränderlich. Alles darf sterben, nichts wird selbst regeneriert. Es gehört zur Wissenschaft der Zukunft, dieses grausame Dekret (Ramón y Cajal, 1913) nach Möglichkeit zu ändern.

Im Gegensatz zu anderen Gehirnstrukturen ist der OB kein einfacher Relaiskern, sondern ein Zentrum für die Verarbeitung und Speicherung von Informationen. Cajal hat eine der wichtigsten Eigenschaften des OB, den Zellumsatz, übersehen: 𠇍ie Natur hat uns eine begrenzte Menge an Gehirnzellen gegeben. Hier ist ein großes oder kleines Kapital, das niemand erhöhen kann, da sich das Neuron nicht vermehren kann” (Ramón y Cajal, 1931). Die adulte Neurogenese gehört jedoch zu den wichtigsten Entdeckungen im Gehirn, die eine neue Debatte über die Funktion und Integration dieser Zellen in das System eröffnen. Das Gehirn von erwachsenen Mäusen behält einen proliferativen Bereich, die subventrikuläre Zone (SVZ), die die proliferativen Funktionen während des Lebens aufrechterhält. Astrozyten-ähnliche Zellen (B-Zellen) teilen sich, um über intermediäre Vorläufer Neuroblasten zu produzieren. Diese Neuroblasten wandern entlang des rostralen Migrationsstroms zum OB, wo sie sich differenzieren und zu ihren endgültigen Positionen in den granulären oder periglomerulären Schichten wandern (Kriegstein und Alvarez-Buylla, 2009). Auffallenderweise weist eine räumliche Musterung innerhalb der SVZ darauf hin, dass die Subtypen von Interneuronen von ihrem Generationsgebiet abhängen (Merkle et al., 2007). Darüber hinaus hängen die zeitlichen Unterschiede in der Produktion von Interneuronen mit deren Subtypspezifikation und der funktionalen Integration in das System zusammen (Batista-Brito et al., 2008).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Cajal ein wesentliches Werk für unser derzeitiges Verständnis dieses Systems eröffnet hat. Diese klassischen Studien bildeten die Grundlage für anatomische, physiologische und molekulare Studien. Jetzt, mehr als ein Jahrhundert später, wird der Einsatz modernster Ansätze wie zelltypspezifische optogenetische Manipulationen, in utero Elektroporation, in vivo genetische Schicksalskartierung und Zellablation, elektrophysiologische und Lebendzell-Bildgebungsverfahren, Patch-Clamp-Aufnahmen und Zwei-Photonen-Mikroskopie in vivo und in Gehirnschnittpräparaten können helfen zu verstehen, wie Geruchsinformationen durch das olfaktorische System dargestellt und verarbeitet werden.


Gehirne, die die Trommeln rollen

Der zweite Weg, mit dem Gehirne den Signalwirrwarr durchbrechen, ist das, was Neurowissenschaftler als Übermittlungsschlüssel bezeichnen. Diese Rolle spielen die natürlichen Rhythmen des Gehirns, die im Volksmund als Gehirnwellen bekannt sind.

Diese Gehirnrhythmen werden von Nervenzellen erzeugt, die in bestimmten Mustern feuern und elektrische Aktivitätswellen mit bestimmten sehr niedrigen Frequenzen verursachen, die von etwa 0,5 bis 140 Zyklen pro Sekunde reichen. Zum Vergleich: Smartphones arbeiten mit rund 5.000.000.000 Zyklen pro Sekunde. Die Wellen, die dazu beitragen, ein Signal an ein Ziel in der lauten Umgebung des Gehirns zu liefern, scheinen entweder Alpha-Wellen, 8 bis 13 Zyklen pro Sekunde, oder Beta-Wellen, 13 bis 32 Zyklen pro Sekunde zu sein.

In meinem Labor bezeichnen wir diese zweite Aktivität als „Trommel rollen“. Die Gehirnwellenfrequenz ähnelt der des Subbass oder der Bassdrum, die verwendet wird, um den Takt in Militär-, Rock-, Pop-, Jazz- und traditioneller Orchestermusik zu markieren oder zu halten.

Diese niederfrequenten Rhythmen fungieren als Lieferschlüssel, der dem Sendesignal als zusätzliche Frequenz aufgeprägt wird. Es ist so, wie GPS-Signale Telekommunikationsnetze synchronisieren. Angenommen, das Gehirnwellensignal oder der Lieferschlüssel beträgt 10 Zyklen pro Sekunde. Die Zeitdauer eines Zyklus beträgt eine Zehntelsekunde, daher gibt der Zustellschlüssel alle Zehntelsekunden eine Zeitmarke an der Empfangsstelle aus.

Dieser Zeitmarker ist äußerst hilfreich für den genauen Empfang des gesendeten Signals. Entscheidend ist, dass dieser Lieferschlüssel das Schloss nur an der vorgesehenen Empfangsstelle öffnet bzw. aktiviert. Die Idee unterscheidet sich nicht so sehr von der Verwendung eines Passworts, um Zugang zu bestimmten Inhalten zu erhalten.

Neurowissenschaftler glauben, dass die Wahl des verwendeten Lieferschlüssels vom Zustand des Individuums abhängt. Alpha-Wellen werden beispielsweise mit wacher Ruhe mit geschlossenen Augen in Verbindung gebracht. Beta-Wellen sind mit normalem Wachbewusstsein und Konzentration verbunden.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass mit jedem Abgabeschlüssel oder Gehirnrhythmus eine Liste von kognitiven Funktionen verbunden ist, die mit dem Zustand des Individuums übereinstimmen. So enthält zum Beispiel ein Signal, das mit einem aufgeprägten Gehirnrhythmus von 10 Zyklen pro Sekunde Alpha-Welle gesendet wird, bereits Informationen über die Wachruhe.

Gehirnwellen elektrischer Aktivität wurden vor fast 100 Jahren identifiziert, und Forscher lernen ständig mehr über sie und ihre Rolle für das Verhalten und die Gehirnfunktion.

Um Telekommunikationssysteme zu verbessern, können Forscher von der Funktionsweise des Gehirns lernen. Mario Caruso/Unsplash, CC BY


Modellieren von gebauten Systemen im Gehirn

Die Forschung in meinem Labor zu neurologischen Netzwerken hat Auswirkungen nicht nur auf das Verständnis des menschlichen Gehirns und die Entwicklung nichtinvasiver Diagnoseverfahren und therapeutischer Behandlungen für eine Vielzahl neurologischer Dysfunktionen, sondern auch auf die Entwicklung verbesserter Systeme für Telekommunikation, Vernetzung, Cybersicherheit, künstliche Intelligenz und Robotik.

Zum Beispiel zeigt das menschliche Gehirn, wie viel fortschrittlicher das Design von Telekommunikationsnetzen sein könnte. 5G-Mobilfunknetze hoffen, etwa 1 Million Geräte auf einer Quadratmeile zu bedienen. Im Gegensatz dazu kann das menschliche Gehirn innerhalb eines Kubikzolls Hirngewebe schnell mindestens 1 Million Verbindungen herstellen.

Die heutigen Designs von Telekommunikationsnetzsystemen sind eingeschränkt, weil sie im Wesentlichen auf den Prinzipien einer Disziplin beruhen – der Elektrotechnik und der Computertechnik. Selbst die einfachsten Schaltkreise des Gehirns, die Nervenfasern, die wie die Glieder eines Telekommunikationsnetzes sind, funktionieren auf äußerst komplexe Weise nach kombinierten Prinzipien von Biologie, Chemieingenieurwesen, Maschinenbau sowie Elektro- und Computertechnik.

Das Entwerfen von Systemen mit ähnlichen Fähigkeiten wie das menschliche Gehirn erfordert den viel multidisziplinäreren Ansatz, der in meiner Forschungsgruppe zum Ausdruck kommt – einem Team aus Experten der Medizin, Biowissenschaften, Ingenieurwissenschaften und fortschrittlichen Materialien – und Forschungspartnern.

Über den Autor

Salvatore Domenic Morgera, Professor für Elektrotechnik und Bioingenieurwesen, Universität von Südflorida

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.


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