Research Blogging - Neuroscience - German

Und Hans lernt doch!

2011-10-16T00:31:08Z

Die meisten hier kennen bestimmt das alte Sprichwort: Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr. Heutzutage erklären sich viele Menschen das Sprichwort mit dem Umstand, dass das Gehirn "ausgewachsen" ist und sich deshalb schwieriger an neue Dinge gewöhnen kann - alle Verbindungen sind aufgebaut, keine neuen Zellen entstehen, also gehen viele davon aus, dass das Gehirn "zu starr" für neues ist. Aber stimmt das denn auch? In den letzten Jahren hat die Wissenschaft gelernt, dass sich das erwachsene Gehirn sehr wohl noch ändert, unter Umständen extrem schnell. Hans lernt doch! Eine der ersten Studien, die sich mit neuraler Umorganisierung befasst hat, stammt aus dem Jahr 2007: Human Adult Cortical Reorganization and Consequent Visual Distortion. In dieser Studie haben sich Daniel Dilks et al. das Gehirn des Schlaganfallpatienten B.L. betrachtet. Bei einem Schlaganfall im Dezember 2001 wurden mehrere Verbindungen in seinem Gehirn beschädigt, größtenteils zwischen seiner primären visuellen Hirnrinde und dem seitlichem Kniehöcker, beides Zentren im Gehirn die für die Weiterleitung der Informationen des optischen Systems verantwortlich sind. Dies führte dazu das B.L. nicht blind war, aber manche Verzerrungen wahrnahm - besonders im oberen linken Feld seiner Wahrnehmung. B. L. entwickelte dort einen blinden Fleck, aber jetzt wird's interessant: Anscheinend veränderte sein Gehirn seine Struktur, um für den verloren-gegangenen Signalweg aufzukommen. Dies drückte sich darin aus, dass manche Formen vertikal in den blinden Fleck "überflossen", sein Gehirn versuchte also mithilfe von Informationen aus der Umgebung den blinden Fleck zu füllen. Um zu beweisen, dass sich auch die Struktur des Gehirnes verändert, benutzten die Forscher Magnetresonanztomographie, um die aktivierten Hirnareale zu betrachten. Die strukturell unbeschädigten Areale, die für das linke untere Sichtfeld verantwortlich sind, übernahmen die Arbeit der "abgeschnittenen" Areale, verantwortlich für das obere linke Sichtfeld! Ein anderer Fall, in dem etwas kaputtes vom Gehirn umgangen wird findet sich bei der Makuladegeneration. Bei der Makuladegeneration handelt es sich um einen fortgehenden Funktionsverlust der Gewebe am Gelben Fleck, dem schärfsten Punkt. Betroffene erleben einen wachsenden grauen oder schwarzen Fleck in ihrem Sichtfeld. Es ist schon länger bekannt, dass das Gehirn für diesen Funktionsverlust teilweise aufkommt. Bis 2009 war man der Meinung, dass nach dem Verlust des Gelben Flecks dass Gehirn den Ort, den der Mensch am häufigsten zum Fokussieren benutzt, als neuen schärfsten Punkt benutzt und dass Gehirn die betroffenen Regionen "umschaltet". In der Veröffentlichung Reorganization of Visual Processing in Macular Degeneration Is Not Specific to the 'Preferred Retinal Locus' wurde jedoch, wiederum mithilfe der Magnetresonanztomographie, gezeigt dass dies nicht der Fall ist - die Gehirnregionen, die vorher für den Gelben Fleck zuständig waren, reagieren auf Anregungen vom gesamten umliegenden Sichtbereich. Es zeigt sich also, dass auch hier das Gehirn seine Verkabelungen umschaltet. Wir sehen also, in extremen Fällen kommt das erwachsene Gehirn mit einer "Umverkabelung" zu recht. Wie aber sieht's mit dem Lernen aus? Der erste Beweis für die Änderung der weißen Substanz beim Lernen erfolgte 2009 in Training induces changes in white matter architecture. In dieser Veröffentlichung mussten Teilnehmer über den Verlauf von 6 Wochen jonglieren lernen. Mithilfe zweier Bildgebungstechniken betrachteten die Wissenschaftler die Gehirne vor dem Training und nach dem Training, und erstaunlicherweise hatten die Gehirne, deren "Besitzer" jonglieren übten, strukturelle Unterschiede in grauer und weißer Substanz. Anscheinend hatte sich hier durch das Lernen strukturell etwas verändert. Keine der obengenannten Veröffentlichungen betrachtet die Veränderungen auf genetischer Grundlage, alle benutzen die (teilweise umstrittene) Magnetresonanztomographie. Sind die strukturellen Veränderungen "nur" neue Blutgefäße, oder wachsen neue Neuronen? Eine Veröffentlichung, die möglicherweise die genetischen Grundlagen für das Lernen in erwachsenen Gehirnen aufzeigt, erschien Ende August diesen Jahres in Nature Neuroscience: Neuronal activity modifies the DNA methylation landscape in the adult brain Dabei wurden Gehirne von Testmäusen leicht unter Strom gesetzt, um neuronale Aktivität zu erzwingen. Zusätzlich wurde am Anfang, nach 4 Stunden und nach 24 Stunden genomische DNA aus den Gehirnen extrahiert. Hier zeigte sich, dass im Vergleich zwischen unbehandelten Mäusen und mit Strom behandelten Mäusen bis zu 1.4% aller Cytosine in den Neuronen der behandelten Mäuse entweder de-mytheliert oder methyliert waren. Methylierung ist eine relativ neu entdeckte Form der Genregulierung, mit deren Hilfe durch das Hinzufügen oder Entfernen einer Methylgruppe Gene "an"- oder "ausgeschaltet" werden können. Hier zeigt sich also, dass neuronale Aktivität vom Gehirn mit unterschiedlicher genetischer Aktivität beantwortet wird - möglicherweise haben wir hier die genetischen Grundlagen für die oben beschriebenen strukturellen Veränderungen. Als Antwort auf den Strom änderte dass Gehirn die Aktivitäten seiner Zellen. Was dies genau für den Lernprozess bedeutet, ist noch ungeklärt und wird sich in den nächsten Monaten zeigen. Es gibt noch mehr moderne Forschung, die aufzeigt wie sehr sich das menschliche erwachsene Gehirn stets verändert - wenn also das nächste Mal jemand mit obengenanntem Sprichwort ankommt, weil er oder sie zu faul zum Lernen ist: bitte einmal a) in den Hintern treten und b) diesen Artikel geben. Den Spruch hab ich als Zivi zur Genüge von älteren Patienten gehört, den will ich nicht mehr hören! Dilks, D., Serences, J., Rosenau, B., Yantis, S., & McCloskey, M. (2007). Human Adult Cortical Reorganization and Consequent Visual Distortion Journal of Neuroscience, 27 (36), 9585-9594 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2650-07.2007 Dilks DD, Baker CI, Peli E, & Kanwisher N (2009). Reorganization of visual processing in macular degeneration is not specific to the "preferred retinal locus". The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 29 (9), 2768-73 PMID: 19261872 Scholz, J., Klein, M., Behrens, T., & Johansen-Berg, H. (2009). Training induces changes in white-matter architecture Nature Neuroscience, 12 (11), 1370-1371 DOI: 10.1038/nn.2412...

Dilks, D., Serences, J., Rosenau, B., Yantis, S., & McCloskey, M. (2007) Human Adult Cortical Reorganization and Consequent Visual Distortion. Journal of Neuroscience, 27(36), 9585-9594. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2650-07.2007

Dilks DD, Baker CI, Peli E, & Kanwisher N. (2009) Reorganization of visual processing in macular degeneration is not specific to the "preferred retinal locus". The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 29(9), 2768-73. PMID: 19261872

Scholz, J., Klein, M., Behrens, T., & Johansen-Berg, H. (2009) Training induces changes in white-matter architecture. Nature Neuroscience, 12(11), 1370-1371. DOI: 10.1038/nn.2412

Guo JU, Ma DK, Mo H, Ball MP, Jang MH, Bonaguidi MA, Balazer JA, Eaves HL, Xie B, Ford E.... (2011) Neuronal activity modifies the DNA methylation landscape in the adult brain. Nature neuroscience, 14(10), 1345-51. PMID: 21874013

Die Intelligenz der Intelligenztests

2011-03-10T11:20:13Z

Intelligent ist wer Intelligenztests lösen kann. Punkt Aus Basta. Keine Widerrede! Heute reiße ich einfach mal die Definitionsmacht an mich und sage euch auch warum: Es muss ......

Shaw, P., Greenstein, D., Lerch, J., Clasen, L., Lenroot, R., Gogtay, N., Evans, A., Rapoport, J., & Giedd, J. (2006) Intellectual ability and cortical development in children and adolescents. Nature, 440(7084), 676-679. DOI: 10.1038/nature04513

Der G-Punkt und die weibliche Lust

2011-03-01T18:24:53Z

Wofür steht eigentlich das G beim G-Punkt? Guttenberg? Naheliegend - da es für manchen Mann schon das höchste der Gefühle ist nach sieben Jahren endlich mal Doktor ......

Musatov S, Chen W, Pfaff DW, Kaplitt MG, & Ogawa S. (2006) RNAi-mediated silencing of estrogen receptor {alpha} in the ventromedial nucleus of hypothalamus abolishes female sexual behaviors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103(27), 10456-60. PMID: 16803960

Fünf-Sterne-Essen: Vogelspinne mit Chili

2011-01-23T06:43:00Z

Die Promis im RTL-Dschungelcamp essen für einige Zeit gesunde dioxinfreie Bio-Kost: Neben Fingerfood wie Heuschrecken oder Kakerlaken gibt es auch anspruchsvolle Menüs wie ......

Siemens J, Zhou S, Piskorowski R, Nikai T, Lumpkin EA, Basbaum AI, King D, & Julius D. (2006) Spider toxins activate the capsaicin receptor to produce inflammatory pain. Nature, 444(7116), 208-12. PMID: 17093448

Laura oder der Duft der Frauen Teil 2

2011-01-09T17:14:56Z

Wer den Film Das Parfüm gesehen hat, weiß natürlich wer Laura ist – die Anderen müssen den ersten Teil meines Artikels lesen indem ich über die Grundlagen ......

MCCOY, N., & PITINO, L. (2002) Pheromonal influences on sociosexual behavior in young women. Physiology , 75(3), 367-375. DOI: 10.1016/S0031-9384(01)00675-8

Die schwarze Acht und die grüne Sechs

2010-12-29T08:04:55Z

Nein! Hier geht es nicht um Poolbillard, sondern um eine Farben-Ziffern-Synästhesie bei der wir viel über unsere menschliche Wahrnehmung lernen können. Für die ......

Dixon, M., Smilek, D., Cudahy, C., & Merikle, P. (2000) Five plus two equals yellow. Nature, 406(6794), 365-365. DOI: 10.1038/35019148

Bisphenol-A

2010-12-01T05:38:29Z

Bisphenol-A ist Bestandteil unserer Polymeren Welt, doch welche Gefahren gehen von BPA aus? Immer deutlicher werden die Stimmen gegen die Verwendung dieser Substanz, vor allem in Babyflaschen und Schnullern. Immer mehr werden die wissenschaftlichen beweise, welche die Gefahren experimentell aufzeigen. Nun hat die EU reagiert und die Verwendung von BPA in Babytrinkflaschen verboten! Immer wieder [...] Ähnliche Artikel:Europäische Union verbietet Bisphenol-A in Babyflaschen Toxische Substanzen in unserer Umwelt...

Kim, K., Son, T., Park, H., Kim, S., Kim, H., Kim, H., Kim, T., Jung, K., Han, S., & Lee, J. (2009) Potencies of Bisphenol a on the Neuronal Differentiation and Hippocampal Neurogenesis. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 72(21), 1343-1351. DOI: 10.1080/15287390903212501

Halden, R. (2010) Plastics and Health Risks. Annual Review of Public Health, 31(1), 179-194. DOI: 10.1146/annurev.publhealth.012809.103714

Verzerrt der hohe Anteil von studentischen Probanden in der Verhaltensforschung unser Bild vom Menschen?

2010-10-25T07:36:34Z

Wie repräsentativ sind eigentlich die Versuchsgruppen in der psychologischen Forschung? Dieser Frage gingen drei kanadische Psychologen nach - und entdeckten Erstaunliches: Ein Großteil aller Testsubjekte sind (US-)Psychologiestudenten. Wie aber wirkt sich das auf die Aussagekraft der Forschungsergebnisse aus?Eine enorm spannende Frage, über die ich gerne noch ausführlicher bloggen würde, wozu mir momentan aber leider die Zeit fehlt, weshalb ich es bei einigen Überlegungen zum kürzlich im Journal of Behavioral Science erschienenen Paper von Joseph Henrich, Stephen J. Heine und Ara Norenzayan belassen will - vielleicht wird ja eine spannende Diskussion daraus: Henrich, J., Heine, S., & Norenzayan, A. (2010). The weirdest people in the world? Behavioral and Brain Sciences, 33 (2-3), 61-83 DOI: 10.1017/S0140525X0999152X Worin besteht das Grundproblem? Wie kommen Doktoranden und Studenten der Psychologie an amerikanischen Universitäten zu Testpersonen, die Fragebögen ausfüllen, an Experimenten oder Gruppendiskussionen teilnehmen oder sich Versuchen mit fMRI-Scans oder eyetrackern unterziehen? Ganz einfach - man sucht sich ein für Studenten attraktives Incentive, schreibt einen Aushang und hängt ihn in der Mensa, in Studentenwohnheimen und Studentenclubs aus (oder verpflichtet als Lehrender ganz einfach die eigenen Studenten). Mit anderen Worten: Man holt sich die Probanden dort, wo sie leicht zugänglich und zahlreich verfügbar sind. Forschen an Wahrnehmungs - und Gedächtnisprozessen im FB Psychologie der Philipps-Universität Marburg (Foto: Markus Farnung) Wird eine Probandengruppe nicht nach dem Zufallsprinzip, sondern dem Prinzip der Verfügbarkeit zusammengestellt, bezeichnet man dies in der Statistik als „Convenience Sample". Meine Studenten haben beispielsweise immer gerne ihre Freunde und Verwandten befragt, oder sind auf der Suche nach „Opfern" für ihre Seminarbefragungen auf die Straße oder ins Kaufhaus gegangen. Alle diese Samplings folgen im Grunde dem gleichen Muster, denn aufgenommen werden nicht etwa Personen, die rein zufällig aus der Grundgesamtheit gezogen wurden, sondern solche, an die man ohne großen Aufwand (convenient = bequem) herankommt. Es liegt nahe, dass man die auf diese Weise gewonnenen Ergebnisse nicht verallgemeinern kann, d.h. eine derartige „Umfrage" mag zwar noch ein einigermaßen brauchbares Bild der Familie von Student X oder der Gruppe der mittäglichen Kunden von Kaufhaus Y vermitteln, darüber hinaus liefert sie jedoch keine zuverlässigen Erkenntnisse. Convenience Sample: Befragen, wen man gerade antrifft (Foto: Radio Arabella München) Während man in der Markt- und Meinungsforschung aus genau diesem Grund auf Convenience Samples verzichtet (es sei denn für qualitative Vorstudien), scheint es zumindest in der US-Psychologie gang und gäbe zu sein, primär mit studentischen Testpersonen zu arbeiten. Eine Analyse der Probandenzusammensetzung in hunderten psychologischer Studien durch Henrich, Heine und Norenzayan ergab, dass rund 96% aller Testpersonen aus westlichen Industriestaaten stammten, die jedoch nur knapp 12% der Weltbevölkerung ausmachen. Ganze 67% der amerikanischen Versuchspersonen waren wiederum selbst Psychologiestudenten. Behavioral scientists routinely publish broad claims about human psychology and behavior in the world's top journals based on samples drawn entirely from Western, Educated, Industrialized, Rich and Democratic (WEIRD) societies. Researchers - often implicitly - assume that either there is little variation across human populations, or that these „standard subjects" are as representative of the species as any other population. Diese Zahlen führen einen zwangsweise zu dem Schluss, dass das Bild der Wissenschaft von der menschlichen Psyche maßgeblich durch eine vergleichsweise kleine Subgruppe bestimmt wird - eine Subgruppe, der Henrich, Heine und Norenzayan in ihrem Paper das passende Akronym WEIRD für „Western, Educated, Industrialized, Rich and Democratic" verleihen. Nun kann man zwar auf der einen Seite nachvollziehen, wie es zu dieser Praxis kommt - der Student an der eigenen Universität lässt sich nun mal leichter für einen Versuch oder eine Umfrage gewinnen, als der afrikanische Zulu - es stellt sich jedoch die beunruhigende Frage, ob vieles von dem, was wir heute über die menschliche Psyche zu wissen glauben, zwar für die Psyche des durchschnittlichen Amerikaners (bzw. des US-Psychologiestudenten) gelten mag, auf die Menschheit an sich aber nicht anwendbar ist. Repräsentative Stichprobe - oder Convenience Sample? Wie stark der durch das Übermaß an studentischen Probanden verursachte Bias tatsächlich ist, lässt sich nur schwer erahnen, immerhin ist die Arbeit mit studentischen Testpersonen gängige Praxis, so dass eine mögliche Verzerrung sich von Studie zu Studie bestätigen würde. Grundsätzlich gilt, dass die Daten, die man über ein Convenience Sample gewinnt, nicht zwangsweise unzuverlässig sein müssen, wohl aber sein können, wobei man jedoch keine Möglichkeit hat, den Grad ihrer Zuverlässigkeit zu ermitteln, weshalb man auf eine Verallgemeinerung der Erkenntnisse über den Horizont der befragten Gruppe hinaus in aller Regel verzichtet. Mit anderen Worten: Convenience Samples sind statistisch unsauber und damit im Grunde für wissenschaftliche Erhebungen ungeeignet, sie müssen einen jedoch nicht vollkommen in die Irre führen. Man nehme das Beispiel der Supermarkt-Befragung: Würden sich die Studenten hier zum Beispiel nach der Regelmäßigkeit der Zahnhygiene erkundigen, ließe sich das Ergebnis noch eher verallgemeinern als dies bei einer Umfrage zu verfügbarem Monatseinkommen oder ausgeübtem Beruf der Fall wäre, da man zumindest vermuten kann, dass sich die zu einer bestimmten Stunde in diesem bestimmten Supermarkt angetroffenen Kunden hinsichtlich ihrer Zahnhygiene nicht wesentlich von großen Teilen der Bevölkerung unterscheiden, während man bei Einkommen oder Arbeitsplatz davon ausgehen muss, dass aufgrund der Preisstruktur des Marktes sowie dem Zeitpunkt der Befragung bestimmte Gruppen stark unter- oder überrepräsentiert sind*. Über die Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse kann man bei einem Convenience Sample daher zwar spekulieren, jedoch keine gesicherten Aussagen treffen, womit sie für die empirische Forschung praktisch wertlos sind. Das Problem wird dadurch verschärft, dass es im Prinzip zwei Stufen der Fehlselektion gibt: Zum einen werden Probanden primär in den Ländern gesucht, in denen die Forschung auch stattfindet, wodurch es zur Dominanz der WEIRD-Populationen kommt, innerhalb derer dann auch noch die - für solche Untersuchungen besonders leicht verfügbaren - Studenten deutlich überrepräsentiert sind. Wenn also die WEIRD-Populationen wenig repräsentativ für die Menschheit insgesamt sind und sich die Studierenden innerhalb einer WEIRD-Population nochmal deutlich vom Rest der Population unterscheideden, dann sieht es für die Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse in der Tat ziemlich schlecht aus**....

Henrich, J., Heine, S., & Norenzayan, A. (2010) The weirdest people in the world?. Behavioral and Brain Sciences, 33(2-3), 61-83. DOI: 10.1017/S0140525X0999152X

Fettleibigkeit: kleines Hirn? kurzes Leben?…

2010-09-16T06:38:22Z

Dass Fettleibigkeit nicht gerade sinnvoll ist für den Körper weiss inzwischen wohl jeder, doch gibt es immer noch sehr viele Menschen, die sich den Folgen von Fettleibigkeit auf ihre Gesundheit nicht bewusst zu sein scheinen. Ob jemand als fettleibig eingestuft wird, ist der Abb, in welcher der Body Mass Index der sich aus Gewicht pro [...] Ähnliche Artikel:Das Gehirn aus Sicht der Kinder -Teil II Die Erinnerung Das Gehirn mit Kinderaugen betrachten – Teil III...

Jones LW, Ali-Osman F, Lipp E, Marcello JE, McCarthy B, McCoy L, Rice T, Wrensch M, & Il'yasova D. (2010) Association between body mass index and mortality in patients with glioblastoma mutliforme. Cancer causes . PMID: 20838873

Akkupunktur – und irgendetwas tut sich doch!

2010-05-31T06:02:49Z

Grundsätzlich würde ich mich als Skeptike bezeichnen, was alternative Medizin angeht.Kürzlich las ich eine mathematische Abhandlung über einen “homöopathischen Urin-Selbstversuches mit einer C30 Potenz. Ich glaube es war in einer Diskussion bei Scienceblogs.de, bei der ein Kommentator berechnete, dass die oben genannte C30 Potenzierung des ursprünglichen Mililiters Urin in 30 Verdünnungsschritten von 1/100 in Wasser [...] Ähnliche Artikel:Die Haut hört mit!...

Goldman, N., Chen, M., Fujita, T., Xu, Q., Peng, W., Liu, W., Jensen, T., Pei, Y., Wang, F., Han, X.... (2010) Adenosine A1 receptors mediate local anti-nociceptive effects of acupuncture. Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/nn.2562