Donnerstag, 19. Dezember 2013

Zweisprachigkeit verzögert Demenz

Zweisprachigkeit verzögert Symptome von Demenz um viereinhalb Jahre

Zweisprachigkeit verzögert Demenz
(Foto: HappyNeuron.de)

Eine Demenz zeichnet sich durch eine Abnahme der kognitiven Fähigkeiten aus. Demenz ist heutzutage Gegenstand intensiver Forschungen, da sie in unterschiedlichen Formen bei mehreren Krankheiten auftritt, darunter die Alzheimer-Krankheit, die wohl bekannteste Demenz­erkrankung. Die Ursachen dieser Erkrankungen sind unterschiedlich und nicht selten spielen mehrere Faktoren eine Rolle.

Studie

Nun hat sich ein Forscherteam dafür interessiert, welche Aus­wirkungen Zweisprachigkeit auf das Alter hat, ab dem Symptome einer Demenz zum ersten Mal auftreten. Hierzu wurde bei einer Gruppe von 648 Patienten der Einfluss von Zweisprachigkeit untersucht. Weitere Faktoren, die sich auf die Ergebnisse auswirken könnten, wurden ebenfalls berücksichtigt.

Ergebnisse

Die im Fachmagazin Neurology vorgestellte Studie hat gezeigt, dass die ersten Symptome einer Demenz bei der bilingualen Studiengruppe im Vergleich zur Gruppe mit nur einer Sprache um viereinhalb Jahre verzögert auftreten. Diese Diskrepanz wurde, unabhängig von anderen Faktoren wie Bildungsniveau, Geschlecht und geografische Gegebenheiten, für drei Arten von Demenz festgestellt: Alzheimer, vaskuläre Demenz und frontotemporale Demenz.

Es scheint auch, dass das Sprechen von mehr als zwei Sprachen keinen zusätzlichen Vorteil birgt. Interessanter­weise wurden die Auswirkungen von Zweisprachigkeit jedoch auch bei analphabetischen Patienten festgestellt – ein Beweis dafür, dass Erziehung allein nicht für die Unterschiede verantwortlich gemacht werden kann.

Quelle: Alladi S., Bak T.H. et al. (2013). Bilingualism delays age at onset of dementia, independent of education and immigration status. Neurology, 81 (22) : 1938-1944. doi: 10.1212/01.wnl.0000436620.33155.a4
PDF "Bilingualism delays age at onset of dementia, independent of education and immigration status"

EU: Pestizide schädigen menschliches Gehirn

Behörde für Lebensmittelsicherheit fordert Senkung der Grenzwerte

Vorsicht: Pestizide gefährden die Gesundheit
(Foto: flickr.com/jetsandzeppelins)

Parma (pte001/19.12.2013/06:00) -
Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat vorgeschlagen, die sicheren Grenzwerte für den Kontakt mit sogenannten Neonicotinoiden - einer Gruppe von hochwirksamen Insektiziden - zu senken. Hintergrund für die aktuelle Entscheidung sind mehrere Studien, die erst kürzlich nachweisen konnten, dass derartige Chemikalien negative Auswirkungen auf das Gehirn von neugeborenen Ratten haben. Konkret betroffen sind etwa die beiden Pflanzenschutzmittel Imidacloprid und Acetamiprid, die in verschiedenen Experimenten bei den Tieren direkte Schäden und Beeinträchtigungen hervorriefen.

"Wir haben Bedenken, dass die beiden Pestizide Imidacloprid und Acetamiprid das sich in der Entwicklung befindende Nervensystem des Menschen beschädigen könnten", heißt es in dem EFSA-Statement. Die EU-Behörde habe mehrere Studienergebnisse vorliegen, die ähnliche negative Auswirkungen bei Ratten belegen würden. Als Konsequenz wolle man nun einen Antrag stellen, der die gültigen Richtlinien für akzeptable Grenzwerte deutlich nach unten reduziert. "Die derzeitigen Regeln für eine annehmbare Exposition bieten hier vielleicht keinen ausreichenden Schutz", betont die Behörde.

Hirnschrumpfung und Gewichtsverlust

Zur Untermauerung ihrer Argumentation verweisen die EFSA-Experten auf mehrere wissenschaftliche Untersuchungen, die an Ratten durchgeführt worden sind. In einer davon konnte zum Beispiel gezeigt werden, dass junge Nagetiere, die dem Neonikotinoid-Insektizid Imidacloprid ausgesetzt waren, anschließend mit beträchtlichen Konsequenzen zu kämpfen hatten. So wurde bei ihnen unter anderem eine Schrumpfung des Hirns, Gewichtsverlust und eine reduzierte Beweglichkeit festgestellt.

Was die tatsächliche Aussagekraft der vorliegenden Studienresultate betrifft, gibt sich die EU-Behörde aber eher konservativ. "Wir empfehlen die Durchführung weiterer Forschungsarbeiten zur Gewinnung zuver­lässigerer Daten", resümiert das zuständige Prüfungsgremium, das im gleichen Atemzug auch die Festlegung eindeutiger und konsistenter Kriterien für derartige Studien fordert. Letzten Endes soll auf diese Weise eine integrierte Prüfstrategie entwickelt werden, die im Rahmen des Zulassungsverfahrens für Pestizide einem stufenweisen Ansatz folgt: zunächst Labortests mit Zellen und dann Tierversuche.

Zusammenhang mit Bienensterben

Interessant ist, dass auf Geheiß der Europäischen Union erst im April dieses Jahres ein zweijähriger Zulassungsstopp für verschiedene Arten der besagten Chemikalien ausgesprochen worden ist. Neben anderen Gefahren und Risiken war hierfür vor allem die Einschätzung vieler Experten ausschlaggebend, die den Einsatz von Pestiziden direkt mit dem oft zitierten Bienensterben in Verbindung bringt. Dass die weltweiten Bestände seit Jahren stark rückläufig sind, hatte schon die Umweltschutzgruppe GLOBAL 2000 in einem Bericht aufgezeigt. Auch damals konnten in den Bienenproben fünf schon lange verbotene Pestizide nachgewiesen werden. Die Umweltschützer sprachen von einem "völlig unerwarteten und erschreckenden Ergebnis".


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Donnerstag, 12. Dezember 2013

Forscher wollen Gehirn im Labor nachzüchten

Implantate sollen eines Tages im klinischen Betrieb eingesetzt werden

Schnittbilder des Gehirns: Forscher wollen es züchten
(Foto: pixelio.de, Rike)

Stockholm (pte012/12.12.2013/10:45)
Wissenschaftlern des Karolinska Institutet sind erste Schritte bei der künstlichen Herstellung menschlicher Körperteile wie dem Gehirn gelungen. Der Prozess beginnt mit einem Gerüst. Es dient als eine Art Vorlage, auf der die Zellen aus dem Körper des Patienten wachsen können. Dieses Verfahren wurde bereits erfolgreich bei Lymphknoten, Herzzellen und Kehl­köpfen aus den Stammzellen eines Menschen umgesetzt. Es ist sogar gelungen, eine künstliche Niere herzustellen und sie einer Ratte zu transplantieren. Das Gehirn bleibt Zukunftsmusik.

Komplexität von Nervenzellen

Die Herstellung von Nervengewebe im Labor ist jedoch viel schwieriger. Im Gehirn wachsen neue Nervenzellen in einer komplexen und spezialisierten Proteinmatrix. Diese Matrix ist so wichtig, dass geschädigte Zellen sich ohne sie nicht wieder regenerieren. Ihre Komplexität ist jedoch nur schwer zu reproduzieren.

Paolo Macchiarini und Silvia Baiguera versuchten, dieses Problem zu umgehen, indem sie ein Gerüst aus Gelatine mit einer winzigen Menge Gewebe aus dem Gehirn einer Ratte kombinierten, bei dem die Zellen bereits entfernt worden waren. Sie hofften, dass das dezellularisierte Gewebe ausreichend biochemische Informationen enthalten würde, damit sich die verwendeten Zellen so entwickelten wie im Gehirn.

Künstliche Matrix als Grundlage

Als die Wissenschaftler mesenchymale Stammzellen zu dieser Mischung hinzufügten, fanden sie Hinweise darauf, dass die Stammzellen damit begonnen hatten, sich zu neuronalen Zellen zu entwickeln. Bei diesen Stammzellen handelte es sich um Zellen, die aus dem Knochenmark einer anderen Ratte stammten, berichtet das Fachmagazin Biomaterials.

Dieses Verfahren hat laut dem Experten Alex Seifalian vom University College London den Vorzug, dass die Vorteile des natürlichen Gewebes mit den mechanischen Eigenschaften der künstlichen Matrix kombiniert werden können. Es wird jedoch noch lange dauern, bevor ein klinischer Einsatz dieses Verfahrens angedacht werden kann.

Macchiarini kann sich jedoch ein Gerüst vorstellen, auf dem neuronale Zellen "gesät" werden, die Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen helfen. Das Absterben der Gehirnzellen führt bei Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer zu diesen Symptomen. Eines Tages könnte es auch möglich sein, Transplantate aus biotechnologisch hergestelltem Gewebe zu nutzen, um Teile eines Gehirns zu ersetzen, das zum Beispiel durch eine Schussverletzung geschädigt wurde.


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Dienstag, 12. November 2013

Sport in der Schwangerschaft macht Babys klug

Aktivität erhöht Gehirnaktivität von Neugeborenen nach der Geburt

Babybauch: Sport als Wunderelixier für das Gehirn
(Foto: pixelio.de/JMG)

Québec (pte001/12.11.2013/06:00) - Moderate regelmäßige Bewegung während der Schwangerschaft hat einen positiven Einfluss auf die Entwicklung des Gehirns bei Neugeborenen. Dies geht aus einer Studie von Forschern der University of Montreal hervor. Zudem deuten die Resultate darauf hin, dass die Aktivität der werdenden Mutter auch im späteren Leben des Kindes zu einer erheblichen Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten beiträgt.

EEG ermittelt Hirnaktivität

Schwangere Frauen im zweiten Trimester wurden willkürlich in zwei verschiedene Gruppen aufgeteilt. Während die erste dazu aufgefordert worden ist, Herz-Kreislauf-Übungen im Ausmaß von mindestens 20 Minuten dreimal die Woche durchzuführen, mussten sich die restlichen Mütter nicht körperlich betätigen. Anschließend wurde die Hirnaktivität der Säuglinge im Alter von acht bis zwölf Tagen durch ein EEG ermittelt.

Mithilfe von 124 Drahtelektroden, die auf den Köpfen der Neugeborenen vor dem Einschlafen platziert wurden, haben die Forscher das auditive Gedächtnis untersucht. Dabei wurde beobachtet, wie das Gehirn unbewusst auf wiederholte und neuartige Klänge reagiert. Die Ergebnisse zeigen, dass jene Babys, deren Mütter während der Schwangerschaft regelmäßig Sport betrieben haben, eine höhere Gehirnaktivität aufweisen.

Früher Ruhe im Vordergrund

Früher haben Geburtshelfer schwangeren Frauen eher dazu geraten, während der Schwangerschaft zu ruhen und körperliche Anstrengungen zu meiden. Heute weiß man, dass vollkommene Inaktivität sogar das Risiko von Komplikationen während der Schwangerschaft erhöhen kann. Die Forscher hoffen deshalb, mithilfe dieser Resultate eine langfristige Veränderung im Verhalten von werdenden Müttern erzielen zu können.


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Dienstag, 5. November 2013

Neuro-Headset bremst Auto bei Ablenkung sofort ab

"Attention Powered Car" überwacht den Fahrer mit 14 Spezial-Sensoren

Neuro-Headset: überwacht Gehirnaktivität beim Fahren
(Foto: emotiv.com)

Perth/Salzburg (pte004/05.11.2013/06:15) -
Dank des "Attention Powered Cars" haben gefährliche Ablenkungen während des Autofahrens künftig keine Chance mehr. Das mit dem Spezialsystem ausge­stattete Fahrzeug ist vom Royal Automobile Club of Western Australia in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Emotiv entwickelt worden. Mithilfe einer Software wird die Gehirnaktivität des Lenkers über ein Headset mit den Automotoren in Verbindung gesetzt. Treten etwaige Störfaktoren auf, so wird ein Signal an das Fahrzeug gesendet und dieses bremst automatisch ab.

Reaktion muss angekündigt werden

"Die Ablenkung während des Autofahrens ist grundsätzlich ein durchaus akutes Problem. Da es viele Quellen von Distraction gibt, die während des Fahrens zum Tragen kommen, ist es wichtig, verschiedene Messkanäle (Multi-Level Measurement) heranzuziehen, um diese festzustellen und entsprechend darauf zu reagieren", schildert Manfred Tscheligi, Experte für Ablenkung im Auto und Leiter des Christian Doppler Labors "Contextual Interfaces" an der Universität Salzburg, gegenüber mit pressetext.

Dabei könnte sich das System als hilfreich erweisen. "Wenn man dieses Konzept als einen dieser Kanäle im Multi-Level Measurement begreift, so ist ein solcher Ansatz sicher interessant, um Ablenkung zu konstatieren", erläutert der Experte. Dennoch gäbe es noch Optimierungspotenzial. "Das unmittelbare Reagieren des Fahrzeugs ist mit Vorsicht zu betrachten. Hier benötigt der Fahrer jedenfalls eine Rückmeldung, wie das Fahrzeug mit der Feststellung von Ablenkung umgehen wird, bevor es automatisch passiert", erklärt Tscheligi.

Sensoren ermitteln Gehirnaktivität

Das Headset verfügt über 14 unterschiedliche Sensoren, welche die elektrische Aktivität im Frontallappen, Parietallappen, Temporallappen sowie Occipitallappen des Gehirns überwachen. Wird der Lenker durch einen Störfaktor abgelenkt, so sendet die Software ein Signal an das Fahrzeug, wodurch dieses auf der Stelle abgebremst wird. Mithilfe dieses Devices kann nicht nur ermittelt werden, ob sich der Fahrer statt auf den Verkehr auf das Radio konzentriert oder seinen Kopf länger von der Straße abwendet, sondern auch, ob die Blinkgeschwindigkeit konstant bleibt. Die Technologie wurde erstmals in einem Hyundai i40 getestet.


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Dienstag, 22. Oktober 2013

Menschliches Hirn Vorbild für IBM-Supercomputer

Kühlung und Energieversorgung wie beim Blutkreislauf durch Flüssigkeit

Walnuss: Gehirn inspiriert mit seinem Gefäßsystem
(Foto: pixelio.de/C. Enzmann)

Zürich/Bielefeld (pte004/22.10.2013/06:15)
Forschern des IBM Research in Rüschlikon ist es gelungen, den Prototypen eines Chips zu bauen, der so ähnlich wie das menschliche Gehirn funktioniert. Dabei dient der Blutkreislauf mit seinem komplexen Gefäßsystem als Vorbild. Wie beim Menschen das Blut sorgt Flüssigkeit bei der sogenannten Redox-Flow-Technik dafür, dass der Computer mit Energie versorgt und gekühlt wird.

Cray-1 erstmals mit Kühlung

"Das besondere an diesem neuen Ansatz ist, dass Kühlung und Energieversorgung erstmals in einem Computer vereint werden. Bei den ersten Supercomputern wie der Cray-1 aus den 80er Jahren ist ein separates Kühlsystem zum Einsatz gekommen, das durch eine umlaufende Sitzbank kaschiert worden ist", führt Ipke Wachsmuth, Professor für Künstliche Intelligenz an der Universität Bielefeld, gegenüber pressetext aus. Das neue Konzept stelle eine spannende Möglichkeit dar, in Zukunft Supercomputer kleiner und energiesparsamer zu machen.

Das menschliche Gehirn hat eine 10.000 Mal dichtere Struktur und verbraucht 10.000 Mal weniger Energie als herkömmliche Computer. Aus diesem Grund haben sich die Forscher das Ziel gesetzt, einen Chip zu kon­struieren, der ebenso leistungsfähig ist. Der Testaufbau wurde vergangene Woche von den IBM-Forschern Patrick Ruch und Bruno Michel an der ETH Zürich präsentiert worden.

Basismodell noch im Laborstadium

Die Stromversorgung soll nicht wie üblich über Drähte, sondern das Kühlmittel erfolgen. Dabei wird die Energie über elektrochemische Reaktionen direkt zum Chip transportiert. Die mit Chemikalien versetzte Flüssigkeit dient als Elektrolyt und wird von den Elektroden elektrisch geladen. Anschließend wird elektromechanische Flüssigkeit in den Computer gepumpt, wo der Chip mit Energie versorgt wird. Derzeit befindet sich das Redox-Flow-System noch in einer Testphase, in der noch mit unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und Tem­peraturen experimentiert wird.


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Freitag, 18. Oktober 2013

Schlaf reinigt Gehirn von Giftstoffen

"Abfallbeseitigung" einer der Hauptgründe für Ruhebedürfnis

Gehirn reinigt sich im Ruhemodus von selbst
(Foto. SPL)

Rochester (pte009/18.10.2013/10:30)
Das Gehirn nutzt den Schlaf, um Giftstoffe wegzuspülen, die sich während eines ganzen Tages intensiven Denkens angesammelt haben. Zu diesem Ergebnis kommt die University of Rochester Medical Centre. Das Team um Maiken Nedergaard geht davon aus, dass dieses "Abfallbeseitigungssystem" einer der Hauptgründe für den Schlaf an sich ist.

Gehirnzellen schrumpfen

Die in Science veröffentlichte Studie hat auch gezeigt, dass Gehirnzellen während des Schlafes schrumpfen, um die Lücken zwischen den Neuronen zu öffnen und so Flüssigkeit zu ermöglichen, das Gehirn sauber zu "waschen". Das weist auch darauf hin, dass das Versagen dieses Reingungsmechanismus eine Rolle bei Erkrankungen des Gehirns spielen könnte.

Eine der großen Fragen für Schlafforscher ist, warum Tiere schlafen, wenn sie damit angreifbar für ihre Feinde werden. Es wurde bereits nachgewiesen, dass der Schlaf eine große Rolle bei der Verankerung von Erinnerungen im Gehirn und dem Lernen spielt. Jetzt gehen die Wissenschaftler aber auch davon aus, dass "Hausarbeit" einer der Hauptgründe für die Notwendigkeit zu schlafen, sein könnte.

Energie wird optimal genutzt

Laut Nedergaard hat das Gehirn nur eingeschränkt Energie zur Verfügung. Es scheint so zu sein, dass es zwischen zwei verschiedenen Funktionsarten wählen muss - und zwar wach und aufmerksam oder schlafen und reinigen. Die Forscherin vergleicht diesen Mechanismus mit einer Hausparty. "Entweder unterhält man die Gäste oder man räumt das Haus auf. Beides gleichzeitig geht nicht wirklich."

Die Forschungsergebnisse basieren auf einer Entdeckung, die erst im Vorjahr gemacht wurde. Es handelt sich dabei um ein Netzwerk von "Rohrleitungen" im Gehirn, das sogenannte glymphatische System, das Abfallstoffe aus dem Gehirn transportiert. Wissenschaftler haben bereits an den Gehirnen von Mäusen sichtbar gemacht, dass das glymphatische System zehn Mal aktiver war, wenn die Tiere schliefen.

Annahmen sind reine Spekulationen

Gehirnzellen, wahrscheinlich die Gliazellen, die Nervenzellen am Leben erhalten, schrumpfen während des Schlafes. Damit vergrößert sich der interstitielle Raum, erweitern sich also die Lücken innerhalb des Gehirns. Damit kann mehr Flüssigkeit durchgepumpt und Giftstoffe weggeschwemmt werden. Dabei handelt es sich laut Nedergaard um eine für das Überleben entscheidende Funktion.

Sie scheint im wachen Zustand jedoch nicht durchgeführt werden zu können. Es handelt sich hierbei jedoch um eine reine Spekulation. Es sehe so aus, als ob das Gehirn sehr viel Energie verliere, wenn es eine Wasserlösung durch das Gehirn pumpt, und das dürfte nicht mit der Verarbeitung von Informationen kompatibel sein. Laut Nedergaard lässt sich die wahre Bedeutung dieser Ergebnisse erst nach Studien mit Patienten einschätzen. Es dürfte jedoch relativ einfach sein, entsprechende Experimente mit einer MRT-Anlage durchzuführen.


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Empathie

Das Gehirn macht keinen Unterschied zwischen uns und den uns Nahestehenden

Für das menschliche Gehirn gilt: Mir ist wir
(Foto: Corbis)

Unter Empathie versteht man die Fähigkeit, Emotionen und Gefühle anderer zu verstehen oder gar selbst zu empfinden. In einer kürzlich durch­geführten Studie haben Forscher beobachtet, dass unser Gehirn keinen Unterschied macht, wenn ein uns Nahestehender in Gefahr ist oder wenn uns selbst Gefahr droht.

Studie

Um das nachzuweisen, haben die Wissenschaftler die Hirnreaktionen der Teilnehmer mithilfe der fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie) in drei Situationen beobachtet: Man kündigte ihnen an, dass ihnen selbst, einem ihnen Nahestehenden oder einem Fremden ein leichter Stromstoß verabreicht werden würde.

Ergebnisse

Die Hirnregionen, die bei Bedrohung aktiviert werden, sind die anteriore Insula, das Putamen und der Gyrus supramarginalis. Die Forscher haben entdeckt, dass diese Regionen in sehr ähnlicher Weise aktiviert werden, wenn die Bedrohung gegen eine nahestehende Person gerichtet ist, so als wäre sie ein Teil von uns selbst. Diese Regionen werden dagegen nicht aktiviert, wenn ein Fremder bedroht wird.

Quelle: Beckes, James A. Coan, Karen Hasselmo. Familiarity promotes the blurring of self and other in the neural representation of threat. Social Cognitive & Affective Neurosci, 2013, Volume 8, Issue 6, Pp. 670-677. doi: 10.1093/scan/nss046
PDF "Familiarity promotes the blurring of self and other in the neural representation of threat"


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Freitag, 11. Oktober 2013

Chemikalie verhindert Absterben von Gehirnzellen

Wissenschaftler hoffen auf Medikament gegen Alzheimer und Parkinson

Wirkung eines Medikaments: Alzheimer und Parkinson wären heilbar
(Foto: SPL)

Leicester (pte002/11.10.2013/06:05)
Die Entdeckung der ersten Chemikalie, die das Absterben von Gehirngewebe bei neuro­dege­nerativen Erkrankungen verhindern kann, gilt als historisches Ereignis in der medizinischen Forschung. Weitere Tests sind jedoch für die Entwicklung von Medikamenten erforderlich, die von Patienten eingenommen werden können.

Abwehrmechanismen im Fokus

Ein mögliches Medikament könnte zur Behandlung von Alzheimer, Parkinson, der Huntington-Krankheit und anderen Erkrankungen eingesetzt werden. Erste Tests an der University of Leicester haben nachgewiesen, dass das Absterben von Zellen durch Prionenerkrankungen verhindert werden kann.

Das Team der Medical Research Council Toxicology Unit konzentrierte sich auf die natürlichen Abwehrmechanismen der Gehirnzellen. Übernimmt ein Virus eine Gehirnzelle, kommt es zu einer Ansammlung von viralen Proteinen. Die Zellen reagieren mit einer fast vollständigen Einstellung der Proteinproduktion. Sie versuchen damit, die Ausbreitung des Virus zu verhindern.

Eiweißproduktion entscheidend

Bei zahlreichen neurodegenerativen Erkrankungen kommt es zur Produktion von fehlerhaften oder falsch gefalteten Eiweißmolekülen. Dadurch werden die gleichen Abwehrmechanismen aktiviert. Sie haben jedoch schwerwiegendere Folgen. Die falsch gefalteten Proteine bleiben und die Gehirnzellen stellen die Eiweißproduktion so lange ein, bis sie irgendwann absterben.

Wiederholt sich dieser Vorgang in Neuronen im Gehirn, kann die Folge eine Zerstörung der Bewegungsfähigkeit, des Gedächtnisses oder gar der Tod sein. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser Vorgang bei zahlreichen verschiedenen Arten der Neurodegeneration eintritt. So könnte eine sichere Möglichkeit zur Unterbrechung des Mechanismus die Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen bedeuten.

Erste Tests mit Mäusen getätigt

Das Team um Giovanna Mallucci nutzte ein Gemisch, das verhindert, dass diese Abwehrmechanismen stattfinden und stoppte damit die Neurodegeneration. Die in Science Translational Medicine veröffentlichte Studie zeigt, dass Mäuse mit Prionenerkrankungen schwere Symptome entwickelten. Innerhalb von zwölf Wochen starben die Tiere.

ene Mäuse, die mit dem neuen Wirkstoff behandelt wurden, wiesen jedoch keinen Abbau des Gehirngewebes auf. Laut Mallucci ist es den Tieren gut gegangen. "Wirklich aufregend ist, dass ein Wirkstoff die Neurodegeneration erstmals völlig verhindert hat. Dieser Wirkstoff kann noch nicht beim Menschen eingesetzt werden. Damit ist aber bewiesen, dass es möglich ist und das ist schon einmal ein Anfang." Die Forscher führen derzeit an Mäusen Tests für andere Formen von Neurodegeneration durch. Ergebnisse wurden noch nicht veröffentlicht.

Nebenwirkungen sind jedoch ein Thema. Der Wirkstoff hat Auswirkungen auf die Bauchspeicheldrüse. Das bedeutet, dass die behandelten Tiere an einer leichten Form von Diabetes erkrankten und an Gewicht verloren. Ein Medikament, das bei Patienten eingesetzt werden kann, dürfte daher nur im Gehirn wirken.


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Montag, 23. September 2013

Angst-Therapie: Patienten riechen an Turnschuhen

Neuer Ansatz für Phobien und Posttraumatische Belastungsstörungen

Schlafender Junge: Gerüche bekämpfen Angst
(Foto: pixelio.de, S. Hofschlaeger)

Chicago (pte012/23.09.2013/11:25)
Forscher der Northwestern University Feinberg School of Medicine gehen davon aus, dass unter anderem der Geruch von Turnschuhen eingesetzt werden könnte, um Menschen im Schlaf von ihren Ängsten zu befreien. Probanden wurden so trainiert, dass sie zwei Bilder, die mit Gerüchen in Verbindung standen, mit Angst in Zusammen­hang brachten. Während des Schlafes wurden sie einem der beiden Gerüche ausgesetzt. Wieder erwacht, hatten sie weniger Angst vor dem Bild, das mit diesem Geruch verbunden war.

Tiefschlaf verarbeitet Gerüche

Experten wie Jennifer Wild vom King's College London Institute hoffen, dass dieser Ansatz zur Behandlung von Phobien und Posttraumatischen Belastungsstörungen ein­gesetzt werden kann. Menschen mit Ängsten werden bereits jetzt im Wachzustand schrittweise mit dem, was ihnen Angst macht, in Kontakt gebracht.

Die in Nature Neuroscience veröffentlichte Untersuchung legt nahe, dass dieser Ansatz auch während des Tiefschlafes zum Einsatz kommen könnte. Während dieser tiefsten Schlafphase werden Erinnerungen verarbeitet - vor allem jene, die mit Gefühlen zusammenhängen.

Experimente mit Elektroschocks

Die Experten zeigten 15 gesunden Menschen Fotos von zwei verschiedenen Gesichtern. Gleichzeitig wurde ihnen ein leichter elektrischer Schock verabreicht. Zusätzlich wurden sie einem bestimmten Geruch wie Zitrone, Pfefferminz, neuen Turnschuhen, Gewürznelke oder Holz ausgesetzt.

Im Schlaflabor wurde einer der Gerüche freigesetzt, der mit einem der gezeigten Fotos in Zusammenhang stand. Als sie wieder wach waren, wurden ihnen beide Gesichter gezeigt, jedoch ohne Geruch oder Elektroschock. Die Teilnehmer zeigten bei dem Bild, das mit dem Geruch in Zusammenhang stand, den sie während des Schlafes wahrgenommen hatten, weniger Angst.

Weitere Forschungen notwendig

Die Reaktionen wurden über die Schweißmenge auf der Haut und funktionelle Magnet-Resonanz-Tomografie mittels Gehirnscans gemessen. Sie zeigten Veränderungen in den Bereichen, die wie der Hippokampus mit dem Gedächtnis in Zusammenhang stehen sowie Gehirnaktivität in Bereichen wie der Amygdala, die mit Gefühlen in Verbindung gebracht wird.

Die Teilnehmer befanden sich zwischen fünf und 40 Minuten in tiefem Schlaf. Die Wirkung der Behandlung war bei jenen am stärksten, die am längsten geschlafen hatten. Laut der leitenden Wissenschaftlerin Katherina Hauner bedeuten diese Forschungsergebnisse wirklich eine neue Erkenntnis.

"Wir haben einen kleinen, aber entscheidenden Schritt zur Verringerung der Angst geschafft. Gelingt es uns, ihn auch auf bereits existierende Ängste auszuweiten, dann kann die Behandlung von Phobien vielleicht auch auf Schlaf ausgedehnt werden." Phobien wären für die Wissenschaftlerin das offensichtliche Einsatzgebiet - im Vergleich zu Posttraumatischen Belastungsstörungen sind sie einfach zu heilen.


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Mittwoch, 18. September 2013

Musikalische Ausbildung verbessert Sprachfähigkeit

Forscher belegen: Liebhaber schöner Klänge können auch besser lesen

Klavier: Rhythmus der Musik verbessert die Sprache
(Foto: pixelio.de, pixelpart)

Evanston (pte011/18.09.2013/11:10)
Das Bewegen zu einem regelmäßigen Rhythmus steht in einem engen Zusammenhang mit besseren sprachlichen Fähigkeiten. Das haben Forscher des Auditory Neuroscience Laboratory der Northwestern University herausgefunden. Teilnehmer der Studie, die besser bei Rhythmustests abschnitten, wiesen auch bessere neurale Reaktionen auf gehörte Sprache auf.

Rhythmusgefühl entscheidend

Das Team um Nina Kraus geht davon aus, dass das Spielen von Musik auch andere Fähigkeiten - vor allem aber die Sprache - verbessern könnte. Die Wissenschaftler argumentieren im Journal of Neuroscience, dass Rhythmus ein integraler Bestandteil der Sprache ist. Mehr als 100 Teenager wurden ersucht, ihre Finger ensprechend eines Rhythmus zu bewegen. Ihre Genauigkeit wurde gemessen, indem festgestellt wurde, wie präzise ihre Reaktionen dem Metronom entsprachen.

In einem nächsten Schritt wurden auch die Gehirnwellen der Probanden mit Elektroden gemessen. Dabei kam die sogenannte Elektroenzephalografie zum Einsatz. Damit wurde festgestellt, wie das Gehirn auf die Töne reagierte. Mit Hilfe dieses biologischen Ansatzes haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass jene, die über eine bessere musikalische Ausbildung verfügten, auch bessere neurale Reaktionen auf Sprachlaute aufwiesen. Bei jenen, die schlechter abschnitten, war auch diese Fähigkeit geringer ausgeprägt.

Gehirnwellen entsprechen Schallwellen

Es zeigte sich, dass Jugendliche, die Schwierigkeiten beim Lesen haben, auch große Probleme hatten, entsprechend auf den Rhythmus zu reagieren. "Musik liefert so etwas wie eine temporäre Landkarte mit Hinweisen auf die wahrscheinlichste Platzierung von bedeutungsvollen Inhalten", erklärt Kraus.

Die aufgezeichneten Gehirnwellen entsprachen den Schallwellen. "Man kann sogar aufgezeichnete Gehirn­wellen über den Lautsprecher abspielen und sie klingen dann wie Schallwellen. Es scheint so zu sein, als dass die Faktoren, die für das Lesen wichtig sind, durch musikalische Erfahrungen verbessert werden. Musiker verfügen über sehr präzise auditorisch-neurale Reaktionen", unterstreicht Kraus abschließend.


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Donnerstag, 5. September 2013

Schlaf erhöht Anzahl der Gehirnzellen

Biomembran Myelin gibt Einblick in Krankheiten wie Multiple Sklerose

Geschlossenes Auge: Schlaf hilft uns, Kraft zu sammeln
(Foto: pixelio.de, Jurek)

Madison (pte001/05.09.2013/06:00)
Forscher der University of Wisconsin haben einen weiteren Grund dafür entdeckt, warum der Mensch schlafen muss. Dabei kommt es zur Ergänzung einer Art von Gehirn­zellen. Schlaf erhöht die Produktion von Zellen, die in Folge bei der Herstellung von Myelin eine Rolle spielen. Das Myelin schützt die Schaltkreise des Gehirns. Diese bisher an Mäusen nachgewiesene Funktion könnte neue Einblicke in die Rolle des Schlafes bei der Erneuerung und dem Wachstum des Gehirns sowie bei Krankheiten wie Multipler Sklerose liefern.

Ruhe für Lebensfunktion wichtig

Das Team um Chiara Cirelli konnte nachweisen, dass sich die Produktion von unreifen Myelin herstellenden Zellen, den sogenannten Oligodendrozyten, verdoppelte, wenn die Mäuse schliefen. Am deutlichsten war der Anstieg in der REM-Schlafphase, die mit dem Träumen in Zusammenhang steht. Diese Zunahme wurde durch Gene gesteuert. Im Gegensatz dazu wurden jene Gene aktiviert, die beim Zelltod und Stressreaktionen relevant sind, wenn die Tiere daran gehindert wurden, zu schlafen.

Warum der Mensch schlafen muss, beschäftigt die Wissenschaft seit Jahrhunderten. Es ist offensichtlich, dass Schlaf notwendig ist, damit wir uns ausgeruht und geistig frisch fühlen. Laut Cirelli hat sich die Schlafforschung lange Zeit darauf konzentriert, wie sich die Aktivität der Nervenzellen verändert, wenn Tiere schlafen oder wenn sie wach sind. "Jetzt ist klar, dass sich auch die Art und Weise, wie andere unterstützende Zellen im Nervensystem arbeiten, deutlich verändert - je nachdem, ob ein Tier schläft oder munter ist."

Reparatur von körperlichen Schäden

Die Mediziner gehen auch davon aus, dass der Mangel an Schlaf Symptome einer Multiplen Sklerose (MS) verstärken kann. Bei der Krankheit kommt es zu einer Schädigung des Myelin. Das Immunsystem greift die Myelinschicht der Nerven an und zerstört sie in Gehirn und im Rückenmark. Cirelli zufolge könnten weitere Studien untersuchen, ob Schlaf einen Einfluss auf die Symptome von MS hat oder nicht. Die Experten interessiert auch, ob der Mangel an Schlaf zum Beispiel während des Heranwachsens langfristige Auswirkungen auf das Gehirn hat.

Laut dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke ist Schlaf erforderlich, damit das Nervensystem richtig funktioniert. Tiefer Schlaf fällt bei Kindern und Jungendlichen mit der Freisetzung von Wachstumshormonen zusammen. Viele der Körperzellen weisen ebenfalls eine erhöhte Produktion und einen verringerten Abbau von Proteinen auf. Da Proteine die Bausteine sind, die für das Zellwachstum und die Reparatur von Schäden durch Faktoren wie Stress und UV-Strahlung verantwortlich sind, könnte der Tiefschlaf im wahrsten Sinne des Wortes ein Schönheitsschlaf sein. Die Studie wurde im Magazin Journal of Neuroscience veröffentlicht.


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Donnerstag, 29. August 2013

Menschliche Gehirne in Miniaturgröße gezüchtet

Entwicklung im Labor entspricht der eines neun Wochen alten Fötus

Querschnitt eines vollständigen cerebralen Organoids
(Foto: de.imba.oeaw.ac.at)

Wien (pte018/29.08.2013/10:25)
Gehirne in Miniaturgröße hat das Institut für Molekulare Biotechnologie im Labor hergestellt. Das könnte das Verständnis neurologischer Erkrankungen verändern. Die erbsengroßen Strukturen erreichten den gleichen Entwicklungstand wie ein neun Wochen alter Fötus. Sie sind jedoch nicht in der Lage, Gedanken zu formulieren. Die in Nature veröffent­lichte Studie wurde bereits eingesetzt, um neue Einblicke in seltene Krankheiten zu erhalten.

Nach acht Wochen vier Millimeter groß

Das menschliche Gehirn gilt als eine der komplexesten Strukturen des Universums. Jetzt wurden die frühesten Stadien der Entwicklung dieses Organs im Labor nachgebildet. Dafür wurden weder embryonale Stammzellen noch Hautzellen von Erwachsenen eingesetzt. Konkret wurde jener Teil des Embryos hergestellt, der sich in das Gehirn und das Rückenmark entwickelt, also das Neuroektoderm. Es wurde in winzige Tropfen eines Gels platziert, um dem Gewebe für das Wachstum ein Gerüst zu geben. In einem nächsten Schritt wurde es in einen sich drehenden Bioreaktor gegeben, in eine Lösung aus Nährstoffen und Sauerstoff.

Es gelang den Zellen zu wachsen und sich selbst in verschiedene Regionen des Gehirns zu organisieren. Dazu gehörten die Großhirnrinde, die Retina und in seltenen Fällen sogar ein früher Hippokampus, der bei einem voll entwickelten Gehirn eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung des Gedächtnisses gespielt hätte. Laut den Forschern entspricht diese einem Gehirn sehr ähnliche, aber nicht perfekte Struktur, dem Gehirn eines Fötus im Alter von neun Wochen. Die maximale Größe der Struktur lag nach zwei Monaten bei rund vier Millimetern.

Keine Blutversorgung, nur Gehirnmasse

Die Minigehirne überlebten fast ein Jahr, wuchsen jedoch nicht mehr weiter. Es gibt keine Blutversorgung, sondern nur Gehirnmasse. Das bedeutet auch, dass die Nährstoffe und der Sauerstoff nicht in das Innere der Struktur gelangen können. Laut Jürgen Knoblich, einem der Autoren der Studie, sind diese organoiden Strukturen ideal für die Erstellung von Modellen der Entwicklung des Gehirns. "Irgendwann würden wir uns gerne auch mit häufigeren Erkrankungen wie Schizophrenie oder Autismus beschäftigen. Sie werden erst bei Erwachsenen sichtbar. Es wurde jedoch bereits nachgewiesen, dass die zugrundeliegenden Defekte bei der Entwicklung des Gehirns eintreten."

Das Verfahren könnte auch dazu eingesetzt werden, Mäuse und Ratten in der Erforschung von Medikamenten zu ersetzen. Neue Behandlungsmöglichkeiten könnten direkt am Gewebe des Gehirns getestet werden. Wissenschaftlern ist es bereits in der Vergangenheit gelungen, Gehirnzellen im Labor herzustellen. Die aktuellen Studienergebnisse reichen jedoch am nächsten an die wirkliche Nachbildung eines menschlichen Gehirns heran.


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Mittwoch, 28. August 2013

Forscher steuert Finger von Kollegen über das Web

"human-to-human brain interface" erstmals erfolgreich getestet

Ferngesteuerte Forscher: Rajesh Rao und Andrea Stocco
(Foto: washington.edu)

Washington (pte018/28.08.2013/13:40)
Forschern der University of Washington ist es eigenen Aussagen zufolge erstmals gelungen, die Bewegungen einer Testperson über das Internet vom Gehirn eines anderen Menschen aus zu steuern. Mithilfe des eigens für diese Zwecke entwickelten "human-to-human brain interface" konnte demnach ein Wissenschaftler einen Kollegen am anderen Ende des Universitäts­campus dazu bringen, mit einem Finger eine bestimmte Keyboard-Taste zu drücken. Möglich wird dies durch ein ausgeklügeltes System aus Elektroenzephalografie (EEG) und transkranieller Magnetstimulation (TMS), die die beiden Gehirne der Probanden quasi miteinander "vernetzt". Bislang können auf diese Weise allerdings nur sehr einfache Informationen ausgetauscht werden.

"Das Internet war einmal eine Möglichkeit, um Computer zu vernetzen. Jetzt funktioniert das auch mit menschlichen Gehirnen", erklären die beiden Projektleiter Andrea Stocco und Rajeh Rao von der University of Washington. "Unser Ziel ist es, das gesamte Wissen eines Gehirns zu nehmen und es direkt von einem Hirn in ein anderes zu transferieren", fassen sie ihre längerfristige Vision zusammen. Bislang habe man aber nur den ersten Schritt geschafft. "Es war sowohl aufregend als auch unheimlich zu sehen, wie eine gedachte Handlung meines Gehirns in ein anderes übertragen und dort in eine tatsächliche Aktion umgesetzt wird", beschreiben die Froscher das erfolgreiche Selbstexperiment.

YouTube-Video als Beweis

Um der Öffentlichkeit zu beweisen, dass ihr human-to-human brain interface tatsächlich funktioniert, haben die beiden Wissenschaftler ihren innovativen Versuch per YouTube-Video festgehalten. Darin wird auf der linken Seite Rao gezeigt, wie er mit einer elektroenzephalografischen Haube auf dem Kopf vor einem Computerspiel ohne Steuerelement sitzt. Rechts in Bild ist sein Kollege Stocco mit einer Kappe für transkranielle Magnetstimulation und dem Steuerknopf von Raos Spiel zu sehen, der in einem anderen entfernten Gebäude sitzt.

Der Test verlief folgendermaßen: Rao musste auf einen Computerbildschirm schauen und in seinen Gedanken ein simples Videospiel spielen. Immer dann, wenn er dabei eine kleine Kanone auf ein Ziel abfeuern sollte, stellte er sich vor, mit seiner rechten Hand einen speziellen Kommando-Button zu drücken. Seine Hand selbst durfte er nicht bewegen. Hier kam Kollege Stocco ins Spiel, dessen rechter Zeigefinger sich beinahe ohne jegliche Zeitverzögerung in Richtung der richtigen Keyboard-Taste bewegte, um den Befehl zum Schuss auszuführen. Immer wenn also Rao seinen Finger bewegen wollte, betätigte Stocco den Auslöser auf der Steuertastatur.

Mensch-zu-Mensch-Übertragung

Dass die Entwicklung im Bereich der Computer-to-Brain-Interfaces in den vergangenen Jahren rasant voran­geschritten ist, zeigen erfolgreiche Versuche mit Mäusen. Erst Anfang dieses Monats sorgte etwa eine Meldung für Aufsehen, derzufolge es Forschern mithilfe von Computerbefehlen gelungen ist, bei den Nage­tieren falsche Erinnerungen hervorzurufen (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20130805003). Auch im Brain-to-Brain-Bereich soll es bereits erste Erfolge mit Ratten gegeben haben.

Das aktuelle Beispiel aus Washington zeigt nun auch die entsprechenden Möglichkeiten auf, die Gehirne von Menschen miteinander zu verbinden. "Mit dieser Technologie kann man derzeit nur einige Arten von sehr einfachen Gehirnsignalen übertragen. Dadurch erhält niemand die Macht, die Handlungen einer anderen Person gegen ihren Willen zu steuern", schmettert Rao die Befürchtung vor gedankenkontrollierten Zukunftsvisionen ab. Als nächstes wollen die Forscher auch komplexere Informationen von einem menschlichen Hirn zu einem anderen transferieren.


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Montag, 26. August 2013

Sucht: Kokain bewirkt rasche Gehirnveränderung

Bereits zwei Stunden nach der Einnahme wird Abhängigkeit erlernt

Nervenzellen im Gehirn: Kokain verändert die Struktur
rasend schnell (Foto: SPL)

Berkeley/San Francisco (pte018/26.08.2013/11:10)
Der Konsum von Kokain kann die Struktur des Gehirns innerhalb von Stunden in Richtung erster Schritte einer Drogenabhängigkeit verändern, wie die University of California Berkeley und die University of California San Francisco herausgefunden haben.

Dendritische Dornen relevant

Tierversuche haben laut einem Bericht in Nature Neuroscience gezeigt, dass neue Strukturen in Zusammenhang mit dem Lernen und dem Gedächtnis kurz nach der Einnahme der Droge zu wachsen begannen. Die Mäuse mit den größten Veränderungen wiesen auch eine größere Präferenz für Kokain auf. Experten beschreiben diesen Vorgang als Erlernen einer Sucht durch das Gehirn.

Das Team um Linda Wilbrecht suchte nach winzigen Erhebungen des Gehirns, den sogenannten dendritischen Dornen. Sie spielen bei der Bildung von Erinnerungen eine entscheidende Rolle. Der Ort oder die Umgebung, in der Drogen konsumiert werden, spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung einer Sucht.

Bei Experimenten wurde den Mäusen erlaubt, zwei verschiedene Kammern frei zu erkunden. Jede der beiden Kammern verfügte über einen anderen Geruch und eine andere Oberfläche. Hatten die Tiere ihren bevorzugten Platz ausgesucht, wurde ihnen Kokain injiziert. Mittels Lasermikroskopie wurde in den Gehirnen der Mäuse nach den dendritischen Dornen gesucht.

Neue Erinnerungen durch Droge

Die Tests haben gezeigt, dass sich mehr dendritische Dornen bildeten, wenn den Tieren anstelle von Wasser Kokain injiziert wurde. Damit liegt nahe, dass mit dem Drogenkonsum auch neue Erinnerungen geschaffen wurden. Der Unterschied konnte innerhalb von zwei Stunden nach der ersten Dosis Kokain festgestellt werden.

Laut Wilbrecht liefern diese Bilder klare Beweise dafür, dass Kokain zu einer raschen Zunahme neuer Dornen führt. "Je mehr Dornen die Mäuse ausbildeten, desto mehr hatten sie auch über die Droge gelernt. Damit wird ein möglicher Mechanismus beim Drogenkonsum erklärbar, der dazu führt, dass wieder ein Verlangen nach dieser Substanz entsteht." Mit diesen Veränderungen im Gehirn könnte auch erklärt sein, wie das Suchtverhalten beim Menschen für das Treffen von Entscheidungen zum dominierenden Faktor wird.


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Mittwoch, 14. August 2013

TV-Konsum verringert Lernfähigkeit von Kindern

Wissenschaftler empfehlen Eltern: Nicht mehr als zwei Stunden am Tag

Sandmännchen: Danach sollte ausgeschaltet werden
(Foto: pixelio.de, Rike)

Berlin (pte001/14.08.2013/06:00)
Jede weitere Stunde vor dem Fernsehen wirkt sich bei Kleinkindern negativ auf den Wortschatz und die mathematischen Fähigkeiten aus. Das haben die Medizinerin Linda Pagani und ihr Team von der University of Montreal und der CHU Sainte-Justine-Kinderklinik herausgefunden. Zudem vermuten die Forscher, dass Kleinkinder, die mehr als zwei Stunden täglich TV konsumieren, häufiger unter Fettleibigkeit leiden und auch öfter von ihren Mitschülern ausgeschlossen werden.

Prognosen im Kleinkindalter

"Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es notwendig ist, die Eltern aufzuklären: Kleinkinder unter drei Jahren sollten nicht mehr als zwei Stunden pro Tag fernsehen - jede Stunde mehr hat einen negativen Einfluss auf die Entwicklung des Kindes", sagt Pagani. So lasse sich auch schon bei Kleinkindern feststellen, ob diese später auch im weiteren Schulverlauf erfolgreich am Unterricht teilnehmen können oder nicht.

Wenn ein Kleinkind schon im Kindergartenalter einen geringen Wortschatz und schlechte mathematische Fähigkeiten hat, wird es diese Defizite später kaum einholen können, zeigt sich die Wissenschaftlerin überzeugt. 991 Mädchen und 1.006 Jungen im kanadischen Bundesland Quebec wurden für die aktuelle wissenschaftliche Analyse untersucht.

Fehler: Fernseher als Betreuer

Die Eltern der Kinder wurden über die Fernsehgewohnheiten befragt. In der Folge wurden Tests mit den Kindern durchgeführt, um deren Fähigkeiten zu prüfen. "Viele Eltern nutzen den Fernseher als Betreuer der Kinder - das ist absolut falsch", so Pagani. Die Reduzierung des TV-Konsums sei ein beeinflussbarer Faktor, um Kinder vom Anbeginn des Kindergartens auf die formale Schulbildung vorzubereiten. Neben schulbezogenen Fähigkeiten würden Kinder mit weniger Fernsehen lernen, soziale Beziehungen zu pflegen und sich körperlich zu betätigen.


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Dienstag, 13. August 2013

Erlebnisausstellung "Streifzug der Sinne"

Trügerische Wahrnehmung - Wie uns unsere Sinne täuschen

Erlebnisausstellung "Streifzug der Sinne" in Berlin
(Logo: Streifzug der Sinne)

Berlin (pts016/13.08.2013/11:30) - Die menschliche Wahrnehmung und wie sie getäuscht werden kann, sind das Thema der interaktiven Erlebnisausstellung "Streifzug der Sinne", die am 13. August 2013 eröffnet und zum ersten Mal in Berlin, im Technologiepark Adlershof stattfindet. Die Ausstellung testet mit 46 Exponaten die Leistungs­fähigkeit, aber auch die Tücken menschlicher Wahrnehmung mit ihren Besuchern.

Ist unsere Wahrnehmung wahr?

Kugeln die bergauf rollen, Menschen ohne Unterleib, ein Dreieck, das gar keines ist. Saures, das süß schmeckt, Heißes, das sich kalt anfühlt - nicht selten spielen unsere Sinne uns einen Streich. Aber wie?
Unter dem Motto "Täuschen uns unsere eigenen Sinne, ist unsere Wahrnehmung immer wahr?" ist die Erlebnisausstellung ein außerschulischer, populärwissenschaftlicher Lernort für alle Generationen. Sie gibt Besuchern die Möglichkeit, die Exponate selbst zu testen und will somit das Lernen durch Erfahrung befördern.

Organisiert wird die Ausstellung von Kommunikationstrainer René Gränz unter Mitwirkung des Dresdner Professors für Psychologie und Kognitionsforschung Sebastian Jannasch, dem Verein Inspirata e.V. und der interaktiven Lern- und Erlebniswelt Phänomenia.
Nicht die Funktionsweise der Sinnesorgane oder physikalische, mathematische oder chemische Prozesse stehen im Vordergrund, sondern ausschließlich die eigenen Wahrnehmungen durch Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Fühlen und deren Verarbeitung im menschlichen Gehirn. Anhand selbsterklärender und ausführlich beschriebener Exponate entdeckt der Besucher, wie Sinne und Wahrnehmungen täuschen können.

Exponate

Zu den Exponaten gehören unter anderem der Beuchet-Stuhl, das Penrose-Dreieck oder der Ames-Raum.

Der Beuchet-Stuhl ist das wohl bekannteste Exponat. Der Effekt - die Täuschung - ist filmreif. Es ist der Hobbit-Effekt, der auch beim Dreh der Trilogie "Der Herr der Ringe" eingesetzt wurde und der Zauberer Gandalf im Verhältnis zu den Hobbits riesig erscheinen lässt.

Auch der Ames-Raum - vom US-amerikanischen Augenarzt und Psychologen Adelbert Ames entwickelt - täuscht: Stellen sich zwei gleich große Personen in die Ecken des Raumes, erscheint die weiter entfernte kleiner. Bewegt man sich im Ames-Raum von der hinteren zur näher am Betrachter gelegenen Ecke, so hat dieser den Eindruck, man wachse, während man sich parallel zu seiner Augenachse bewege.

Der Beuchet-Stuhl

Riesen werden klein, Zwerge werden groß.
(Foto: R. Bigelmann)

Mensch ohne Körper

Eine Illusion erzeugt durch Spiegel.
(Foto: R. Bigelmann)

Das Penrose Dreieck

Ein Dreieck, das keines ist.
(Foto: R. Bigelmann)

Riesen und Zwerge

Wer ist größer? Der Hobbit-Effekt auf dem Beuchet-Stuhl. Riesige Zauberer, winzige Hobbits.
(Foto: R. Bigelmann)

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Orientierung: Rasterzellen beim Menschen erkannt

Forscher weisen veränderte Zellaktivitäten bei Alzheimerpatienten nach

Orientierung: Rasterzellen auch beim Menschen
(Foto: pixelio.de, Rosi v. Dannen)

Philadelphia (pte008/05.08.2013/11:15) - Forscher der Drexel University haben erstmals die Zellen im Gehirn beim Menschen identifiziert, die Tieren dabei helfen, sich zu orientieren. Bereits bekannt ist, dass Tiere drei Zelltypen nutzen, um sich in der Umgebung zurechtzufinden. Richtungszellen werden nur dann aktiv, wenn ein Tier auf eine entsprechende Situation trifft. Platzzellen sind zuständig, wenn es um bestimmte Orte geht und Rasterzellen geben in regelmäßigen Abständen Signale ab, wenn sich das Tier bewegt und es zur Veränderung der Umgebung kommt.

Computerspiel als Testumgebung

Rasterzellen senden Informationen an Platzzellen und beide Zellarten schicken Informationen an den Hippokampus, der für die Entstehung von Erinnerungen zuständig ist. Gemeinsam ermöglicht dieses Netzwerk eine mentale Darstellung des aktuellen Ortes, an dem sich ein Tier befindet. Richtungszellen und Platzzellen wurden bereits beim Menschen identifiziert. Auf Rasterzellen haben bisher jedoch nur Gehirnscans hingewiesen. Das Team um Joshua Jacobs wollte herausfinden, ob es diese Zellen beim Menschen wirklich gibt.

Die Forscher testeten 14 Patienten, denen im Rahmen der Epilepsiebehandlung Elektroden ins Gehirn implantiert worden waren. Anschließend wurden die Gehirnaktivitäten der Freiwilligen aufgezeichnet. Währendessen spielten die Teilnehmer ein Computerspiel, in dem sie durch eine Landschaft fuhren, nach Objekten suchten und sich erinnern sollten, wo sie diese gefunden hatten. In einem nächsten Schritt sollten die Objekte so rasch wie möglich gefunden werden. Sie blieben so lange unsichtbar, bis die korrekte Position erreicht war.

Präfrontaler Kortex entscheidend

Bei den Tests in der virtuellen Landschaft fehlten jedoch deutliche Markierungen, die eingesetzt werden hätten können, um sie mit der Position von Objekten in Zusammenhang zu bringen. Die Wissenschaftler wollten, dass die Teilnehmer eine geistige Landkarte der einzelnen Objekte erstellten. Dafür würden sie jedoch Rasterzellen benötigen. Es zeigte sich, dass die Einzelzellen wie bei den Tieren als Reaktion auf ein ähnliches Muster reagierten. Wie bei Tieren wurden die meisten dieser Zellen im entorhinalen Kortex nachgewiesen, der für Orientierung und das Gedächtnis zuständig ist, aber auch im cingulären Kortex, der für das Lernen verantwortlich ist, kamen sie vor.

Überraschend war, dass diese Zellen auch im präfrontalen Kortex nachgewiesen werden konnten, der ebenfalls bei der Bildung neuer episodischer Erinnerungen eine Rolle spielt. Dazu gehören zum Beispiel die Erinnerungen an Ereignisse, die an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit stattgefunden haben.

Laut Jacobs kommt es bei Patienten mit Alzheimer zu einer ungewöhnlichen Aktivität des entorhinalen Kortex. Den Betroffenen fällt es manchmal schwer, sich zurechtzufinden. Der Wissenschaftler hält die Entwicklung von Medikamenten oder Verfahren zur Gehirnstimulation für denkbar, die helfen könnten, die Aktivität der Rasterzellen zu verbessern. Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Neuroscience veröffentlicht.


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Donnerstag, 8. August 2013

Kakao verbessert Blutversorgung des Gehirns

Positive Wirkung vor allem bei älteren Menschen nachgewiesen

Trinkschkolade: Kakao hält das Gehirn länger fit
(Foto: pixelio.de, H. Souza)

Boston (pte014/08.08.2013/11:15)
Ältere Menschen, die jeden Tag Kakao trinken, können ihre Gehirne länger gesund halten, sagen Forscher der Harvard Medical School. Das Team um Farzaneh Sorond fand heraus, dass bei 60 älteren Personen ohne Demenz zwei Tassen Kakao pro Tag ausreichen, um den Blutfluss im Gehirn zu verbessern. Jene Teilnehmer, die das Experiment wagten, schnitten bei Gedächtnistests besser ab, wie Neurology berichtet.

Flavanole spielen wichtige Rolle

Die aktuelle Studie ist jedoch nicht die erste, die Kakao mit der Gesundheit der Gefäße in Zusammenhang bringt. Die Forscher gehen davon aus, dass dafür zum Teil der hohe Anteil an Flavanolen verantwortlich sein könnte. Für die aktuelle Studie wurden 60 Personen mit einem Durchschnittsalter von 73 Jahren ersucht, zwei Tassen Kakao pro Tag zu trinken. Eine Gruppe erhielt Kakao mit einem hohen Anteil an Flavanolen, die andere Kakao mit nur einem geringen Anteil. Zusätzlich wurden die Teilnehmer ersucht, keine Schokolade zu essen.

Ultraschalltests zu Beginn der Erhebung haben gezeigt, dass die Blutversorgung des Gehirns bei 17 Personen eingeschränkt war. Es gab keinen Unterschied zwischen jenen, die die eine oder andere Sorte Kakao tranken. Je nachdem, welche Art Kakao getrunken wurde, verbesserte sich jedoch bei 88 Prozent der Teilnehmer mit einem eingeschränkten Blutfluss der Zustand und sie schnitten auch bei kognitiven Tests positiver ab. Das galt nur für 37 Prozent der Personen, deren Blutversorgung zu Beginn der Studie normal gewesen war.

Neurovakuläre Kopplung wird erst erforscht

Laut Sorond lernen die Wissenschaftler mehr über die Blutversorgung des Gehirns und die Auswirkungen auf die Denkfähigkeit. "Verschiedene Bereiche des Gehirns benötigen für das Erfüllen ihrer Aufgaben mehr Energie und daher auch eine bessere Blutversorgung. Diese neurovaskuläre Kopplung könnte auch bei Krankheiten wie Alzheimer eine wichtige Rolle spielen", so Sorond. Den fehlenden Unterschied zwischen den beiden Kakaoarten führen die Forscher darauf zurück, dass unter Umständen auch ein anderer Bestandteil des Getränks wirksam wird oder dass nur eine geringe Menge an Flavanolen für einen positiven Effekt notwendig ist.


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Dienstag, 6. August 2013

Bewegungsparcours oder Rollator-Parkplatz?

Draußen ist cool. Seit Jahren boomt alles, was draußen stattfindet.

Generationsübergreifender Aktivpark
(Foto: Playground@Landscape/Fotalia)

Bis zur Mitte des Jahrhunderts wird sich der Anteil derer im Rentenalter mehr als verdoppeln, wie aus einem Bericht der Vereinten Nationen hervorgeht. Daraus resultiert ein wesentlicher Fakt: Mehr Bewegungsangebote für die gesamte Bevölkerung, auch im öffentlichen Raum. Kommunale Entscheider, Landschafsarchitekten und Hersteller sind aufgerufen, Lösungsansätze zu entwickeln.

Kreative Namen - derselbe Zweck

Generations­über­greifender Aktivpark oder Generationen­park, Garten der Generationen oder Senioren­fitness­platz, Spielplatz für Erwachsene oder Senioren­spielplätze, Mehr­generationen­platz oder Bewegungs­platz für alle Alters­gruppen, Mehr­generationen­park oder Mehr­generationen­spiel­plätze, ob Aktions-Parcours oder Bewegungs­garten, Fitness­garten oder Bewegungs-Parcours, Vita­parcours oder Outdoor-Fitness Garten – die Namens­findung stößt schon auf Kreativität, aber alle sind ein Platz der Gesundheit und Prävention.

Generationenpark in Lengerich

In der Kommune Lengerich ist der Generationenpark durch die Vielseitigkeit des Angebotes ein Selbstläufer und es sind zu jeder Tageszeit zwischen 20 und 100 Besucher anzutreffen. Wilhelm Möhrke (Stadtmarketingverein „Offensive“) verspricht, trotz der Einweihung des Generationenparks weiter an dem Konzept zu feilen. „Wir werden die Bevölkerung fragen, was gewollt ist und den Generationenpark entsprechend ergänzen“, verrät er. „Sobald weitere Spenden eingegangen sind, können sicher auch weitere Ausstattungen vorgenommen werden. Der Park soll weiter wachsen.

Wenn publik wird, worin der Nutzen eines Generationenparks besteht, kann keine Kommune auf Dauer darauf verzichten. Generationenparks sind ein kleiner, aber wichtiger Mosaikstein in dem Bemühen, gesellschaftliche Antworten auf die demografische Entwicklung zu finden“, so Möhrke weiter. Lengerich ist ein gutes Beispiel, weil über physiotherapeutische Praxen, dem Stadtmarketingverein bis hin zu Seniorenvereinen, Sportvereinen, Jugendgruppen eine ganze Stadt in das Projekt eingebunden war und ist.

Bewegungspark in Geisenfeld

Ebenso in Geisenfeld. „Fehlende Angebote seine Beweglich- und Leistungsfähigkeit zu testen bzw. steigern, ohne eine Verbindlichkeit einzugehen, nahm ein kleines ehrenamtliches Team im Jahre 2008 zum Anlass ein entsprechendes Bewegungsareal zu realisieren. Unser Projekt “Bewegungspark an der Ilm“, das 2010 der Öffentlichkeit übergeben wurde, liegt zentral mitten im Sport- und Schulgelände und unmittelbar am überregionalen Ilmtalradwanderweg, ist frei zugänglich und kann zeitlich unabhängig von unseren Mitbürgern und Gästen benutzt werden. Dieser Mehrgenerationen-Park, mit inzwischen 19 Trainings- und Spielgeräten, bietet Menschen jeden Alters, jeder Herkunft, Trainierten und Untrainierten eine Möglichkeit ihre Freizeit sinnvoll und gesundheitsorientiert zu gestalten. Für unsere Schulen und Kindergärten ist dieses Bewegungsangebot eine ideale Ergänzung zum Sportunterricht, da keine Vorbereitungszeit anfällt.

Die Finanzierung erfolgte dank des unermüdlichen Einsatzes des Teams zu zwei Drittel aus privaten Sach- und Geldmittel und einem Drittel aus öffentlichen Mitteln. Das benötigte Grundstück wurde von der Stadt kostenlos zur Verfügung gestellt. Ausstattung und Lage unseres Bewegungsparks, sowie die Einbindung der Schulen, Kindergärten und Sportvereinen sind die wesentlichen Faktoren, die auch nach drei Jahren eine hohe Akzeptanz in der Bevölkerung gewährleisten. Weitere Bewegungsareale in dieser Form sind in unserer Stadt, aufgrund unserer Einwohnerzahl, bis auf weiteres nicht geplant“, sagte Herbert Eifertinger von der Stadt Geisenfeld. Die Stadt Geisenfeld hat erkannt, dass es gesundheitspolitisch der richtige Weg ist, Fitness zu fördern.

Planung

Sicherlich gibt es auch „Bürgermeister-Gedächtnis-Areale“, wenn kurz vor der Wahl auf der freien Wiese ein trendiger „Seniorenspielplatz“ realisiert wird. Langfristige Planung ist daher ein entscheidender Faktor für die Akzeptanz in der Kommune.

Norman Riede, riede landschaftsarchitektur: „Von Notwendigkeit und Nutzen körperlicher Bewegung muss heute niemand mehr überzeugt werden, allein die Umsetzung lässt noch zu wünschen übrig. Eine Mitgliedschaft in Sportverein oder Fitness-Studios fördert die sportliche Aktivität, ist aber nicht von jedermann gewollt oder möglich. Hier können kommunale Angebote einen guten Ersatz oder Ergänzung bieten, denn sie sind kostenlos, unter freiem Himmel, beliebig oft und zu beliebigen Zeiten zugänglich und ohne Vereinszugehörigkeit oder Anmeldung nutzbar.

Seit Jahren sind zahlreiche Anlagen in Betrieb genommen worden. Dabei fallen Akzeptanz und Nutzungsgrad durch die Bevölkerung sehr unterschiedlich aus und bleiben vielfach hinter den Erwartungen zurück. Diese Feststellung schmerzt – nicht nur wegen der getätigten Investition sondern auch wegen der verpassten Chance. Was macht nun den Erfolg von hoch frequentierten Anlagen aus? Hier gibt es zwei wesentliche Kriterien: Die Qualität der Bewegungs-Angebote und die Qualität des gewählten Standortes.

Qualität der Angebote im Sinne von passend, durchdacht, abgestimmt – aber auch ergonomisch, für ernsthaftes Training nutzbar und optisch ansprechend. Qualität des Standortes im Sinne von bewegungsaffinem Umfeld, hochwertiger Grünanlage mit wechselsonnigen Bereichen in gut wahrnehmbarer Lage. Hierfür ist es hilfreich, für die Anlage eine Haupt-Zielgruppe einzugrenzen und diese an der Planung zu beteiligen. Die geplante Geräteauswahl sollte kritisch und fachkundig begutachtet oder gar selbst getestet werden. Unter diesen Voraussetzungen lassen sich sinnvolle und gut genutzte Bewegungsangebote verwirklichen.“

Jobst Seeger, Landschaftsarchitekt: „Spielplätze sind in Deutschland fest im Baurecht verankert, öffentliche Sportanlagen sind fester Bestandteil jeder Kommune. Doch die Bevölkerung verändert sich, Kinder spielen mehr am PC, Erwachsene trainieren aus den unterschiedlichsten Gründen eher im Fitnessstudio, als im Sportverein. Den Wandel der Bevölkerung zu berücksichtigen ist Aufgabe der Politik, wir als Planer können dazu einen erheblichen Beitrag leisten. Die zunehmende Zahl an Menschen über 60 und derer, die sich entweder aus finanziellen oder zeitlichen Gründen eine Teilnahme an Trainingsangeboten der Vereine nicht leisten können, verlangt von allen Planern und Politikern ein deutliches Umdenken. Wir planen attraktive Spielplätze, die den Verlust des natürlichen Bewegungsraumes unserer Kinder ersetzen sollen, so müssen wir auch Parcours planen, die den Wünschen der Generationen entsprechen.

Für Kommunen ist ein breites Angebot an Sportarten und –möglichkeiten ein wichtiger Standortfaktor. Hier zählen Outdoor-Fitnessanlagen in der Zwischenzeit zu den begehrtesten und mit überschaubaren Mitteln realisierbaren Möglichkeiten.

Dabei spielt das Thema „generationenübergreifend“ nur eine untergeordnete Rolle und wird häufig viel zu theoretisch gesehen. Wer seinen Körper fit halten will, der tut es, egal wie wir die Anlage nennen. Ganz klar spielt die Auswahl der Geräte für die Hauptzielgruppe eine große Rolle. Jedoch kann man eine Nutzergruppe nicht von einer öffentlichen Anlage ausschließen. Durch eine fundierte Standort- und die entsprechende Geräteauswahl wird eine bestimmte Zielgruppe stärker angesprochen oder ein breites Angebot geschaffen.

In Deutschland wird es in den nächsten Jahren keine „Chinesischen-Zustände“, was das Angebot an Outdoor-Fitness-Parcours angeht, geben, aber das Angebot wird steigen. Eine baurechtliche Verankerung von Fitness-Parcours halte ich nicht für Ziel führend, eher eine großzügigere Definition was auf Spielplätzen möglich ist, zum Beispiel Fitnessangebote.“

Erprobte Wissenschaft

Planung. Nutzung. Standort. Was ist das schönste Bewegungsareal wert, wenn die verkehrstechnische Anbindung fehlt. Oder keine Stadtmöbel vorhanden sind. Oder keine Toilette in der Nähe. Mehrgenerationenplatz oder Trimm-Dich-Pfad, Bewegungs-Parcours – wer ist was? Fragen suchen Antworten, aber ein gesundheitsbewusstes Leben hat entscheidenden Einfluss auf das Wohlbefinden und die Lebensqualität im Alter. Insbesondere ausreichende Bewegung ist unverzichtbar, um körperlich wie geistig mobil zu bleiben. Bewegung kann, wie medizinische Studien zeigen, eine entscheidende Antwort auf viele der häufigen Alterserkrankungen sein. In einer älter werdenden Gesellschaft kommt es daher ganz wesentlich darauf an, sinnvolle Angebote der gesundheitlichen Prävention und insbesondere der Bewegungsförderung für Seniorinnen und Senioren bereitzustellen.

Die Hessische Landesregierung hat deshalb vom Sommer 2011 an in Hanau und Darmstadt Bewegungsparcours für ältere Menschen modellhaft erprobt. Gemeinsam mit dem Landessportbund Hessen, der Goethe-Universität Frankfurt am Main, der Fachhochschule Darmstadt und der Fachhochschule Rhein-Main Wiesbaden sowie den Unternehmen Playfit und Playparc wurde der gesundheitliche Effekt der Parcours mit Testgruppen geprüft. Die von den Hochschulen erhobenen Ergebnisse waren überaus positiv. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer berichteten von neu gewonnener Bewegungsfähigkeit, mehr Sicherheit im Alltag und mehr Lebensfreude durch den Kontakt in der Gruppe. Die Nutzung der Geräte unterstützte die Stärkung des Kreislaufs, die Koordination und Beweglichkeit. Die Parcours wurden überdies zu gern besuchten Treffpunkten in der Kommune.

Zahlreiche Städte und Gemeinden in Hessen haben sich mittlerweile auf den Weg gemacht, ebenfalls solche Angebote für Seniorinnen und Senioren aufzubauen. Häufig wurden dabei das Sozialministerium und die beiden Testkommunen um Rat gefragt. Deshalb wurde im Rahmen der „Seniorenpolitischen Initiative“ in Zusammenarbeit mit allen Partnern des Modellversuchs ein Leitfaden entwickelt, der zum Ziel hat, Kommunen und andere Interessierte wie Verbände, Vereine, Krankenkassen oder Unternehmen mit praktischen Hinweisen bei der Einrichtung und Nutzung von Bewegungsparcours zu unterstützen: „Bewegung für Gesundheit im Alter – Leitfaden für die Errichtung von Bewegungsparcours“. Der Leitfaden ist im Internet abrufbar.

Untersuchungen in Parkanlagen in Wien

Zwischen 2009 und 2011 haben Sportwissenschaftlerinnen und Landschaftsplanerinnen in Wien gemeinsam in einem Forschungs- und Aktivierungsprojekt untersucht, wer die Bewegungsgeräte in fünf Parkanlagen nutzt und wie das Angebot für die Zielgruppe 60+ attraktiver gestaltet werden kann. Das Projekt mit dem Namen „Gemma raus! Gesundheitsfördernde MitMachAktionen für ältere Frauen und Männer in Bewegungsparks“ wurde gefördert aus Mitteln des Fonds Gesundes Österreich, des Österreichischen Sportministeriums und der Stadt Wien. Beobachtungen, Focusgruppen, Bewegungsanleitungen und MultiplikatorInnenausbildungen zeigten sehr deutlich, dass es für viele Menschen der älteren Generationen einige Hemmschwellen zu überwinden gilt, diese neuen Angebote zu nutzen.

„Grundsätzlich trifft dieses Angebot auf eine wachsende Nachfrage, zeigen doch internationale Studien zur Bewegungsaktivität älterer Menschen, dass die derzeitige Generation 60+ sich vorwiegend in selbstorganisierter Form und am liebsten im Freien bewegt. Der Bedarf ist gegeben. Aber momentan brauchen die Bewegungsangebote noch eine spezifischere, an den Ort und seine NutzerInnen angepasste Planung sowie begleitende Maßnahmen. Kurz gesagt: ein sauberes WC, ein Trinkbrunnen, etwas Schatten und angenehme Tische und Bänke gehören zu einem attraktiven Umfeld und verhindern den Ausschluss von Menschen, die auf diese Ausstattung angewiesen sind. Die Anleitungen in einer offenen Gruppe zu einer bestimmten Zeit mit geschulten TrainerInnen wurden in Wien sehr gerne angenommen und haben viele der genannten Barrieren abbauen können. Leichte Aufwärmübungen und gemeinsame Spiele, eine kompetente Antwort auf die Frage „kann ich mit meiner operierten Hüfte auf diesen Air-Walker“ und gemeinsames Lachen über die Bemerkung eines Hortkindes am Pedalo „schaut, jetzt will die Alte fahren“, machen vieles möglich, was Mann oder Frau alleine nicht einmal ausprobieren möchte“, weiß DI Rita Mayrhofer von tilia Technisches Büro für Landschaftsplanung Wien, die das Projekt begleitet hat, zu berichten.

Fazit

Erfolgsfaktor Planung und Standort. Bewegungs-Parcours, Trimm-Dich-Pfad oder Mehrgenerationen-Platz? Eine Standort-Analyse ist wichtig, denn auch auf die Auswahl der Geräte kommt es an. Nicht zu vergessen die Sicherheits-Aspekte Wartung, Pflege und Prüfintervalle. Steffen Strasser, Obmann der neuen Vereinigung „Fitnessgeräte im Außenberiech“ innerhalb des Bundesverbandes für Spielplatzgeräte- und Freizeitanlagen-Hersteller e.V. (BSFH): „Wir sehen, dass sich das Bedürfnis der Menschen, sich im öffentlichen Raum zu bewegen, in den letzten Jahren stark zugenommen hat. Leider hat es dabei auch Entwicklungen gegeben, die nicht immer gut waren. Als Untergruppe des BSFH ist es uns wichtig, dass die entstehenden Bewegungsräume qualitativ gut geplant und ausgestattet werden. Wir wollen als Informationsforum dienen, für kommunale Entscheider und Landschaftsarchitekten. Fragen an uns erwünscht!“

Quelle: Thomas R. Müller • Bewegungsparcours oder Rollator-Parkplatz? • Playground@Landscape (Internationales Fachmagazin für Spiel-, Sport- und Freizeitanlagen) • 2014, Ausgabe 4, Seiten 16-30
PDF "Playground@Landscape, Ausgabe 4/2013"


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Montag, 5. August 2013

Brain-Computer-Interfaces vor dem Durchbruch

Wissenschaftler rufen bei Mäusen falsche Erinnerungen hervor

Maus: falsche Erinnerungen werden hervorgerufen
(Foto: pixelio.de, U. Velten)

Saitama (pte003/05.08.2013/06:10) - Die Forschung ist dem Manipulieren von Erinnerungen und dem Herunterladen von Befehlen aus Computern direkt in das Gehirn einen Schritt nähergekommen. Dem Riken-M.I.T, Center for Neural Circuit Genetics ist es gelungen, bei Mäusen falsche Erinnerungen hervor­zurufen. Die Forscher schreiben in Science, dass die Tiere dazu gebracht wurden, sich an einen Elektro­schock an einer bestimmten Position zu erinnern, der in der Wirklichkeit an einer völlig anderen Stelle zugefügt worden war.

Erinnerungen mit neuer Bewertung

Obwohl es den Wissenschaftlern nicht gelang, völlig neue Gedanken zu erschaffen, konnten sie bestehende Erinnerungen jedoch mit positiven oder negativen Gefühlen in Zusammenhang bringen. Laut Steve Ramirez, einem der beteiligten Neurowissenschaftler, ging es nicht darum, neue Erinnerungen zu schaffen, sondern zwei verschiedene Arten von Erinnerungen miteinander zu verknüpfen.

"Wir haben eine neutrale Erinnerung genommen, die wir künstlich in eine negative umgewandelt haben." Das klingt vielleicht nicht nach einem großen Fortschritt und ist sicher auch keine gute Art, Mäuse zu behandeln. Es braucht jedoch nicht viel Phantasie, um sich vorzustellen, dass diese Forschung eines Tages zur Manipulation des Geistes mittels eines Computers führen könnte. Denkbar ist zum Beispiel laut Ramirez die Behandlung von Erkrankungen wie posttraumatischen Belastungsstörungen.

Hollywood-Visionen werden Realität

Forscher arbeiten bereits an Brain-Computer-Interfaces, die es ermöglichen sollen, unsere Smartphones oder Computern nur über den Geist zu bedienen. Es gibt bereits Gadgets, die Gedanken lesen können und es ermöglichen, virtuelle Objekte in einem Computerspiel zu manipulieren oder Schalter nur mit der Kraft der Gedanken ein- und wieder auszuschalten.

Die Wissenschaftler jedoch, die an der Manipulation der Erinnerungen arbeiten, scheinen die Grenzen des bisher Möglichen am weitesten zu verschieben. In zahlreichen Hollywood-Filmen wie "Eternal Sunshine of the Spotless Mind" kann ein Darsteller bereits einen Service nutzen, um die Erinnerungen an seine frühere Freundin aus dem Gedächtnis zu löschen.


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Dienstag, 23. Juli 2013

Mikrochips imitieren menschliches Gehirn

Forscher entwickeln erste Bauteile für künstliches neuronales Netzwerk

ETH Zürich: Forscher verwenden künstliche Neuronen
(Foto: flickr/Soham Banerjee)

Zürich (pte026/23.07.2013/13:44) - Forscher des Instituts für Neuroinformatik der Universität Zürich und der ETH Zürich haben demonstriert, wie kognitive Fähigkeiten in elektronische Systemen eingebaut werden können. Sie verwenden neuromorphe Mikrochips, die den Informationsverarbeitungsprozess des menschlichen Gehirns in Echtzeit imitieren.

Kognitive Fähigkeiten

Der gängige Ansatz zur Erforschung des menschlichen Gehirns in der Neuroinformatik ist die Simulation von neuronalen Netzwerken mit Hilfe von Computern. Die Schweizer Forscher gehen einen anderen Weg und entwickeln elektronische Schaltungen, die jenen eines echten Gehirns in Größe, Geschwindigkeit und Energieverbrauch gleichen. "Die Mikrochips imitieren mittels Algorithmen das Verhalten von Neuronen und Synapsen bei der Informationsverarbeitung", erklärt Giacomo Indiveri vom gemeinsamen Institut für Neuroinformatik der Universität Zürich und der ETH Zürich gegenüber pressetext.

Die Schweizer Forscher haben diese sogenannten neuromorphen Chips nun erstmals in einem künstlichen System eingesetzt. Dieses ist in der Lage, in Echtzeit auf sensorische Einflüsse zu reagieren und besitzt somit kognitive Fähigkeiten. In einer ersten Demonstration wurde eine komplexe sensomotorische Aufgabe erfüllt, wie sie bei Kognitionstests für Primaten üblich sind. Das System konnte die Regeln des Experiments verstehen und das vorgegebene Problem lösen.

Einsatz in der Robotik

Das Ergebnis ist ein Echtzeit-Datenverarbeitungssystem, das aus Mikrochips besteht, die dem menschlichen Gehirn nachempfunden sind. Das Verhalten des Systems wird dabei durch den Benutzer vorgegeben. Konkrete Anwendungsgebiete wären Sprach- und Gestenerkennung in der Robotik durch die weitere Kombination der Chips mit künstlichen Hörorganen oder Netzhäuten.

"Ziel der Forschungen ist, die Funktionsweise des Gehirns besser zu verstehen und dessen Lösungsstrategien auf andere Technologien anzuwenden", so Indiveri. Die neuromorphen Systeme werden herkömmliche Computersysteme auch nicht ersetzen, sondern ergänzen und können speziell dort eingesetzt werden, wo die Chiptechnologie an ihre Grenzen stößt. Die immer weitere Verkleinerung von Mikrochips bringt Unzuverlässigkeit und Ungenauigkeiten mit sich. Das Gehirn hingegen ist mit seinen ebenfalls unpräzisen und langsamen Neuronen in der Lage, genaueste Ergebnisse zu liefern und kann somit als Vorbild dienen, erklärt der Forscher.


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