Winzig und wunderschön: Forscher machen die Zellen sichtbar, die bestimmen, wie unser Gehirn tickt

Hirntumore sind eine seltene Krankheit – aber eine hochgradig erschreckende mit teils düsterer Prognose. Welche Unterschiede es gibt, welche Fortschritte in der Therapie und ob es Sinn macht, sich vorsichtshalber regelmäßig in den Scanner zu legen, erklärt Prof Wolfgang Wick.

Zuhause ist es doch am schönsten – aber wie lange können wir im Alter dort bequem und sicher wohnen bleiben? Was gibt es für andere adäquate Wohnformen und wann sollte man sich um konkrete Alternativen kümmern? 

Wie kann der Einsatz von künstlicher Intelligenz die Früherkennung, Diagnose und Behandlung, kurzum: die Medizin verbessern? Die Hoffnungen sind groß, doch wie realistisch sind sie?

Wer an einer Krankheit leidet, findet im Netz womöglich Tausende von Studien und in den sozialen Medien eine Unzahl an persönlichen Erfahrungen – mehr, als ein Mensch je lesen kann. Hier wird das Machine Reading interessant.

Über die Potenziale von so genannten Health Games – Computerspiele, die für therapeutische Anwendungen entwickelt werden – ist wenig bekannt.

VR-Technologien lassen sich einsetzen, um das räumliche Orientierungsvermögen zu testen, während gleichzeitig die Gehirnaktivität der Testpersonen aufgezeichnet wird. Mögliche Schwierigkeiten können ein erstes Anzeichen für eine beginnende Alzheimer-Demenz sein.

KI-Algorithmen können heute in vielen Fällen Krankheiten bereits sehr genau diagnostizieren. Dennoch bleiben zahlreiche Forschungsfragen offen.

Was Schimpansen, Krähen und Elefanten im Kopf haben. Und wie Delfine, Echsen und Kraken denken.

Ein IQ-​Test ist sehr komplex. Doch für einen Eindruck genügen diese Fragen des Mensa e.V.

Schon heute kommen Erkenntnisse der Hirnforschung in der Steuerung von Robotern zum Einsatz. Hier eine Einführung

Podiumsdiskussion: Reicht es, den Menschen einfach zu imitieren? Ist autonomes Fahren womöglich nur eine Blase?

Automatisiertes Fahren wird es auch dort geben, wo wir lieber selbst hinter dem Steuer sitzen: bei Porsche.

10 Thesen zum Autonomen Fahren zwischen Philosophie und Wirtschaftsinformatik

Wer sich mit dem Gehirn der Zukunft beschäftigt, muss wissen, wie es in der Gegenwart funktioniert. Zum Beispiel durch Optogenetik.

Biologische Gehirne sind Computern an Effizienz und Komplexität ihrer Vernetzung deutlich überlegen. Es reicht ein Blick auf den Kabelbaum.

Gehirn-Maschine-Schnittstellen ermöglichen es, Hirnaktivität in Steuersignale von Robotern oder Computer zu übersetzen. Für Querschnittsgelähmte oder Schlaganfallpatienten wäre das eine echte Hilfe.

„Artificial Intelligence“ will die kognitiven Fähigkeiten des Menschen nachbilden. Bei „Artificial Morality“ geht es darum, künstliche Systeme mit der Fähigkeit zu moralischem Entscheiden und Handeln auszustatten.

Aufs Smartphone starren und am Bordstein trotzdem nicht stolpern ... wir machen es täglich. Robotern dagegen fällt das einigermaßen schwer: Die Interaktion zwischen Nervensystem, Muskeln und Umwelt ist erstaunlich komplex.

Computational Neuroscience schlägt ein Brücke zwischen Neurowissenschaft, Physik und Mathematik. Andreas Herz ist einer der führenden Experten – er zeigt Möglichkeiten, aber auch Grenzen.   

Klausuren, und alles ist weg? Lern-​Tipps für die Biologie-​Abitur-​Vorbereitung gibt´s hier.

Die ZKM-​Ausstellung Soundart fanden wir so schön, dass wir Parallelen zum Thema Hören sahen.

Ab wann schmerzt uns der Lärm?

Hörschnecke oder Steigbügel: Das Ohr besteht aus vielen Teilen, die für das Hören wichtig sind.

Der Schall wird im Ohr in elektrische Impulse gewandelt. Entscheidend ist dabei das Corti-​Organ.

Im Innenohr gibt es eine spiralige Struktur, die sehr wichtig für das Hören ist: Die Hörschnecke.

Wer sich an das Klingeln im Ohr gewöhnt, kann den Tinnitus in den Hintergrund treten lassen.

Mal gleichmäßig, mal chaotisch: Wie Schallwellen aussehen, hängt von der Quelle ab.

Seit mehr als 100 Jahren suchen Forscher nach den Ursachen der Alzheimer-​Krankheit.

Bei Alzheimer sind die Immunzellen des Gehirns – die Mikroglia – überaktiv

Umschaltstelle Formatio reticularis: Diese Region entscheidet über Wachheit und Aufmerksamkeit.

Über die Zunge verteilt sind so genannte Geschmackspapillen, die Geschmacksknospen beherbergen.

Was macht uns schlau? Ein dezentrales Netzwerk der Intelligenz könnte eine wichtige Rolle spielen.

Ein komplexes Netzwerk von Hirnregionen reguliert im Zusammenspiel unseren Appetit.

Oben in der Nasenhöhle – direkt verbunden mit dem Gehirn – nimmt das Riechepithel die Aromen auf.

Die Mechanorezeptoren reagieren auf Verformungen der Haut, sind also Wächter über alle Hautkontakte.

Berührt ein Finger Blindenschrift, geben die Rezeptoren der Haut jeweils unterschiedliche Signale

Wie auf einer Karte werden die Körperregionen im primären somatosensorischen Cortex repräsentiert.

Im Cortex von Mensch und Säugetieren sind die Körperregionen unterschiedlich stark repräsentiert.

Die Körperwahrnehmung hat viele unterschiedliche Qualitäten und Lokalisationen.

Beim monosynaptischen Reflex lösen die Rezeptoren des Muskels bei Dehnung eine Kontraktion aus.

Bei der Ponzo-​Illusion wirkt der rechte Balken größer, als er ist.

Die Abbildung des dreidimensionalen Raums auf der Retina. Eine Erklärung mit Hilfe des Horopters.

Die Kreisillusion suggeriert, dass sich die Kreise gegenläufig bewegen.

Die amputierte Hand ist auf dem Armstumpf repräsentiert.

Unsere Erinnerung ist mitunter nicht ganz korrekt. Der False-​Memory-​Test macht dies deutlich.

Signaltransduktion in den Stäbchen – die „Übersetzung“ von Licht in die Sprache der Nervenzellen.

Die drei Zapfen-​Typen des menschlichen Auges sprechen jeweils auf unterschiedliche Wellenlängen an.

Mit der so genannten Ishihara-​Farbtafel lässt sich die Rot-​Grün-​Sehschwäche erkennen.

Das Auge bei Nah– und Fernsicht sowie die Abweichung bei Fehlsichtigen.

Im Gehirn existieren unterschiedliche Formen des Gedächtnisses.

Das Belohnungssystem

Beim Denkspiel „Türme von Hanoi“ müssen Holzscheiben auf eine bestimmte Weise umgeschichtet werden.

Veränderungen an einer Synapse nach einer Langzeitpotenzierung.

Am Kalifornischen Seehasen (Aplysia) kann man das Lernen auf molekularer Ebene verfolgen.

Traditionelle Theorien der Emotionsentstehung kamen zu unterschiedlichen Schlüssen.

Die Langzeitpotenzierung (LTP) ist ein wichtiges Element der Gedächtnisbildung. Hier ein Modell.

Verschiedene Zelltypen verarbeiten in der Netzhaut Lichtinformationen. Sie sind komplex verschaltet.

Feuerrate einer OFF-​Zentrum-​Ganglienzelle auf eine Hell-​Dunkel-​Grenze.

Menschen mit einer Rotschwäche verwechseln Farben nach einem charakteristischen Muster.

Das Hermanngitter, eine bekannte optische Illusion. Woher kommen die Punkte?

Die Kreis– oder Ebbinghaus-​Illusion suggeriert unterschiedliche Größen.

Ohne das Broca-​Areal und das Wernicke-​Areal wären wir ganz schön auf den Mund gefallen.

Dank eines Geräts können viele ertaubte Menschen wieder hören: Das Cochlea-​Implantat.

Visueller Input aus dem linken Gesichtsfeld gelangt in die rechte Hirnhälfte und umgekehrt.

Vier Regionen im Kopf sind bei der Schizophrenie beeinträchtigt. Mit unterschiedlichen Folgen.

Bei Möwenjungen löst ein Streifenmuster übersteigertes Futterbetteln aus.

Sex wird reguliert durch sensorische, sympathische und parasympathische Fasern des Rückenmarks.

Erotik findet zwar im Kopf statt, wird aber über das Rückenmark reguliert. Bei Mann und Frau.

Zwei Schnitte sind nötig, damit aus dem Protein APP das Beta-​Amyloid entsteht.

Wenn das Belohnungssystem im Gehirn gereizt wird, werden Ratten süchtig nach der Stimulation.

Geschmackszellen in den Geschmacksknospen reagieren auf süß, sauer, bitter, salzig und umami.

Mit dem Medizin-​Nobelpreis 2013 gekrönt: Die Entdeckung der molekularen Abläufe an der Synapse.

Die Blut-​Hirn-​Schranke besteht aus einer doppelten Barriere zwischen Blutkreislauf und Gehirn.

Wie die Gehirne Blinder die Krankheit kompensieren, sagt viel über sensible Entwicklungsfenster

Sind psychische Störungen Erkrankungen des Gehirns? Herta Flor meint: nein.

Wie funktioniert Denken? Und können wir es irgendwann auslesen? Große Fragen an Onur Güntürkün

Eine naturwissenschaftliche Erklärung des Bewusstseins ist in Sicht. Aber viele Fragen sind offen.

Heinz Wiendl von der Klinik für Neurologie in Münster in einem klugen und verständlichen Vortrag über Multiple Sklerose.

Diskussionsstoff für Dualisten: ist da wirklich nur Substrat?

Lesen, Schreiben, Rechnen: was bringt die Hirnforschung – genauer: die Neuropädagogik der Schule?

Ein Neuron besteht aus einem Zellkörper und seinen Fortsätzen.

Acetylcholin wurde als erster Neurotranmitter entdeckt.

Serotonin ist ein Botenstoff des Zentralnervensystems.

Als Botenstoff spielt das Dopamin im Belohnungszentrum eine Rolle.

Blick durch ein Elektronenmikroskop: Bild einer Synapse

Je nach Funktion haben multipolare Neurone eine unterschiedliche Ausprägung.

Ein Labyrinth für die Balance: Das vestibuläre System sorgt für das Gleichgewicht.

In der Bielschwosky-​Färbung wirken Amyloid-​Plaques ästhetisch. Sie sind typisch für Alzheimer.

Senile Plaques enthalten die vermutlich neurotoxischen Aβ-​Peptide. So sehen sie aus.

Ihre Rolle bei der Entstehung der Alzheimer-​Krankheit ist noch nicht völlig geklärt.

Typische Alzheimer´sche Neurofibrillen in der Bielschowsky-​Färbung – schön wie ein Bernstein.

Mittels einer Computer-​Hirn-​Schnittstelle können gelähmte Menschen Prothesen steuern.

Petra Gerster, Wolf Singer, Michael Madeja, Barbara Klemm, Gert Scobel diskutieren die Hirnforschung.

Wie bildet das Gehirn Raum und Zeit ab? Peter Thier liefert teils Nobelpreis-​gewürdigte Antworten

Furcht verhält sich zu Angst wie Emotion zu Gefühl.

Vermutlich ist Schlaf auch gut für den Körper. Für das Gedächtnis allerdings ist er essentiell.

Zum Verbrecher wird, wessen Angst nicht ausreicht, um mögliche kriminelle Handlungen zu hemmen.

Grundlagen und Erwartungseffekte bei der Schmerzwahrnehmung. Inklusive Placebo und Homöopathie

Das Sehen erklärt und nebenbei auch dazu die Aufmerksamkeit bis auf Zellebene. Dazu noch Humor!

Michael Madeja zeigt an den Goldberg-​Variationen, wie das Hirn Musik rezipiert und produziert.