Rauchen macht vergesslich und dement

Lebensstil wirkt sich sowohl auf Körper als auch Geist aus

Zigaretten: schaden Körper und Geist zugleich
(Foto: pixelio.de, PeterFranz)

London (pte009/27.11.2012/10:16) - Rauchen schadet dem Gehirn, indem es die Gedächtnisleistung ver­schlechtert sowie das Lernen und das logische Denken negativ beeinflusst. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher am King's College London. Bei 8.800 Teilnehmern über 50 Jahren zeigte sich, dass hoher Blutdruck und Übergewicht das Gehirn ebenfalls, aber in einem geringeren Ausmaß, beeinflussen können.

Schlechte kognitive Leistung

Der Lebensstil hat diesen aktuellen Erkenntnissen nicht nur Auswirkungen auf den Körper, sondern auch auf den Geist. Die Forscher untersuchten Zusammenhänge zwischen der Wahrscheinlichkeit eines Herzanfalls oder Schlaganfalls und dem Zustand des Gehirns. Daten über die Gesundheit und den Lebensstil der Teilnehmer wurden gesammelt und Gehirntests durchgeführt.

Dabei mussten neue Wörter gelernt oder so viele Tiere wie möglich in einer Minute genannt werden. Bei allen Teilnehmern wurden nach vier und acht Jahren erneute Tests durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gesamtrisiko eines Schlaganfalls oder Herzanfalls in einem deutlichen Zusammenhang mit einem Abbau kognitiver Fähigkeiten stand. Das größte Risiko ist der starke Abbau der Leistungsfähigkeit.

Risiko steigt mit dem Alter

Die Wissenschaftler konnten zudem eine konsistente Verbindung zwischen dem Rauchen und schlechteren Ergebnissen bei den Tests herstellen. Laut Alex Dregan, einem der Autoren der Studie, tritt der Abbau kognitiver Fähigkeiten mit dem Älterwerden immer häufiger auf. Immer mehr Menschen würden dadurch in ihrem Alltag und ihrem Wohlbefinden beeinträchtigt.

"Wir haben eine Reihe von Risikofaktoren identifiziert, die mit einem rascheren Abbau kognitiver Fähigkeiten in Zusammenhang gebracht werden können. Sie alle könnten veränderbar sein. Wir müssen den Menschen bewusst machen, dass Änderungen des Lebensstils aufgrund des Risikos eines geistigen Abbaus notwendig sind", verdeutlicht Dregan.

Weitere Studien erforderlich

Die Wissenschaftler können derzeit jedoch noch keine Aussagen darüber machen, wie sich ein Abbau der kognitiven Fähigkeiten auf den Alltag auswirkt. Sie wissen nicht, ob ein derartig früher Abbau zu Erkrankungen wie einer Demenz führen kann. Simon Ridley von Alzheimer's Research UK betont, dass Rauchen und Bluthochdruck mit einem erhöhten Risiko verminderter kognitiver Fähigkeiten sowie einer Demenz in Zusammenhang gebracht worden sind, berichtet die BBC.

Laut der Alzheimer's Society wird einer von drei Menschen über 65 Jahren an einer Demenz erkranken. Dieses Risiko könne jedoch durch einen gesunden Lebensstil positiv beeinflusst werden. Details der aktuellen Studie wurden im Fachmagazin Age and Ageing veröffentlicht.

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Zu viele Kalorien fördern Gedächtnisverlust

Alte Menschen haben doppeltes MCI-Risiko durch falsche Ernährung

Süßes: Ungesundes Essen schlägt auf das Gehirn
(Foto:flickr.com/wuestenigel)

New Orleans (pte028/13.02.2012/16:30) - Der tägliche Konsum von 2.100 bis 6.000 Kalorien verdoppelt ab dem 70. Lebensjahr das Risiko auf leichte kognitive Beeinträchtigungen ("Mild Cognitive Impairment", MCI). Dies besagen jüngste Ergebnisse einer Studie von Yonas E. Geda an der Mayo Clinic, an der rund 1.200 gesunde Menschen zwischen 70 und 89 Jahren teilgenommen haben.

Die Forscher sammelten dazu den selbst dokumen­tierten Kalorienverbrauch eines jedes Patienten und teilten diese in drei Gruppen. Ein Drittel verbrauchte zwischen 600 und 1.500 Kalorien am Tag, die zweite Gruppe zwischen 1.500 und 2.140 und das letzte Drittel nahm täglich zwischen 2.140 und 6.000 Kalorien zu sich.

Gesundes Essen wichtig

Die Ergebnisse sind gleich geblieben, nachdem man diese auf Krankheiten wie Diabetes, Schlaganfälle und anderen Faktoren, die das Risiko auf Gedächtnisschwund beeinflussen können, abgestimmt hat. So riskiert die Gruppe mit den meisten Kalorienverbrauchern im Gegensatz zu den am wenigsten Konsumierenden eine doppelt so hohe Wahrscheinlichkeit, an MCI zu erkranken.

"Je höher die Menge an täglicher Kalorien-Zufuhr, desto größer das Risiko auf MCI", erklärt Geda. "Essen, das auch zu einer gesunden Diät führt, ist ein besserer Weg, Gedächtnisverlust mit dem Alter zu verhindern." MCI ist die Phase zwischen dem normalen, mit dem Alter auftretenden Gedächtnisschwund, und frühem Alzheimer.

Elektroschock ruft Erinnerung zurück

Zudem hat eine weitere Studie ergeben, dass ein an das Gehirn gesendeter Elektroschock Erinnerungen von beispielsweise an Alzheimer erkrankten Menschen zurückholen kann. Eine solche Studie wurde zuvor an Tieren durchgeführt. Den Ergebnissen zufolge konnten sogar neue Gehirnzellen in geschädigten Bereichen wiederhergestellt werden.

An der Studie haben sieben Personen teilgenommen, die alle an Epilepsie erkrankt waren. Das Experiment konnte allen sieben Teilnehmern helfen - sogar jenen, die an Gedächtnisschwund litten. Das erfolgreiche Experiment hat Forscher und Ärzte weiter optimistisch gestimmt.

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Gehirn: Nikotin vergrößert "Arbeitsspeicher"

Raucher bei Tests mit höherer Reaktionsgeschwindigkeit

Raucher: Nikotin verhilft zu Höchstleistungen
(Foto: pixelio.de, G. Gumhold)

Mailand (pte004/09.02.2012/06:15) - Wissenschaftler am Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare und der Università di Milano - Bicocca haben neue Erkenntnisse über die Wirkung von Nikotin auf das menschliche Gehirn gewonnen. Damit eröffnen sich neue Wege, den bei Alzheimer-Patienten typischen Gedächnis- und Motorikstörungen entgegenzuwirken.

Überraschende Testergebnisse

Verglichen wurden eine Gruppe von Rauchern mit einem Tageskonsum von sieben bis 20 Zigaretten und eine Gruppe von absoluten Nichtrauchern, wobei auch auf die Ähnlichkeit in der psychosomatischen und kulturellen Zusammensetzung geachtet wurde. Die Teilnehmer mussten mit fest gerichtetem Blick zuvor angekündigte, über das Blickfeld unregelmäßig verteilte Gegenstände oder Informationen erkennen und dies mit einem Tastendruck bestätigen.
Eine zweite Aufgabe bestand darin, möglichst schnell entweder mit dem Zeige- oder dem Mittelfinger auf eine Abfolge von Zeichen zu reagieren. Während der Tests wurde mithilfe von 128 Sensoren die bioelektrische Hirntätigkeit der Probanden gemessen. "Dieses Vorgehen hat uns ermöglicht, die Funktionsfähigkeit des Gehirns in Abhängigkeit von der jeweils gestellten Aufgabe zu erkunden", so Projektleiterin Alice Mado Proverbio.

Mögliche Alzheimer- und Parkinson-Therapie

"Beim Test zur räumlichen Wahrnehmung war kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen beiden Gruppen festzustellen", unterstreicht die Fachfrau. Anders stellt sich das Ergebnis jedoch bei der Versuchsanordnung unter gleichzeitiger Erprobung der Gedächnis- und Reaktionfähigkeit dar.
"Dort waren die Raucher im Schnitt 50 Millisekunden schneller, allerdings auch um 100 Millisekunden langsamer bei der Aufgabe, die sachlich richtige Reaktionsentscheidung zu treffen", so die italienische Forscherin. Dank der Verwendung der Low Resolution Electromagnetic Tomography (Loreta) ist es möglich, die fundamentale Rolle der Neuronen in der vorderen Gehirnspähre bei der durch Nikotinzufuhr gesteigerten Fähigkeit der "working memory" zu ermitteln.
Sie könnten den Weg für eine therapeutische Nutzung des Nikotins bei Alzheimer- und Parkinson-Patienten eröffnen. Die Einzelheiten der Untersuchung sind beim Weltkongress der Society of Neuroscience in Washington vorgestellt worden.

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Hirnforscher: "Menschheit ist nicht zu dumm"

Gesellschaftliche Versteifung auf Intelligenz birgt Gefahren

Klüger als wir: IQ als alleiniger Maßstab ist gefährlich
(Foto: Spektrum Verlag)

Münster (pte005/29.11.2011/06:15) - Die Intelligenz an sich sowie Techniken, die zu mehr Intelligenz verhelfen sollen, stehen in unserer Gesellschaft hoch im Kurs. Doch weder sind die Fortschrittsversprechen der Wissenschaft bisher einge­troffen, noch besteht tatsächlicher Bedarf für eine künstliche Erhöhung der Intelligenz. Das behauptet der Arzt, Hirnforscher und IT-Spezialist Thomas Grüter in seinem Buch "Klüger als wir? Auf dem Weg zur Hyperintelligenz". Gegenüber pressetext erklärt der Experte, warum Skepsis angebracht ist.

Hype ohne konkrete Erfolge

"Es gibt eindeutig einen Markt für intelligenzsteigernde Mittel", betont Grüter. Chemische "Neuroenhancer", auch "Gehirn­doping" genannt, fallen darunter, jedoch auch Ansätze, bei denen man das Gehirn ähnlich wie bisher schon bei Parkinson-Patienten oder bei Cochlearimplantaten stimulieren will. Hoch im Kurs sind zudem Simulationen des Gehirns im Computer, wie etwa das Leuchtturm-Projekt "Human Brain" vorzeigt: Immer­hin hat es die Ankündigung, das menschliche Gehirn im Computer nachzubilden, in die Endausscheidung im Rennen um die EU-Forschungsmilliarde geschafft.

Die meisten Jubelmeldungen sind jedoch zu hoch angesetzt, kommt Grüter zum Schluss - unisono mit einem aktuellen Bericht der TA Swiss (pressetext berichtete). "Im Nachbau scheiterte man bisher schon beim Ratten­hirn. Pillen, die intelligenter machen, gibt es nicht, sondern bloß Aufmerksamkeits-Förderer wie Ritalin oder Amphitamine, doch auch hier übersteigt die Wirkung nie jene von starkem Kaffee. Falsch sind derartige Ansätze deshalb, da es weder eine 'Intelligenzbremse' im Gehirn gibt, die man bloß beseitigen muss, noch ein einzelnes Intelligenz-Gen."

Grenzen des Messbaren

Vielmehr könnte die künstliche Steigerung der Gehirnfunktion auch Gefahren mitbringen, warnt der Forscher, wobei er Parallelen zur menschlichen Evolution zieht. "Einiges spricht dafür, dass der Mensch erst durch sein größeres Gehirnvolumen für bipolare Störungen und Schizophrenie anfällig wurde. Wird das sorgfältig aus­balancierte Gleichgewicht des Gehirns gestört, könnte sich das Risiko für Geisteskrankheiten erhöhen." Viel eher denkbar sei ein nebenwirkungsfreies Hochschrauben der Gehirnleistung durch ständiges Training wie im Sport.

Vor der Machbarkeit sei jedoch die Grundabsicht der Intelligenzsteigerung zu hinterfragen, betont Grüter. Denn so hoch auch die Intelligenzmessung über PISA-Studien im Kurs steht und immer mehr zum wichtigsten Maßstab für Schulsysteme wird, so beschränkt sei deren Aussagewert. "Erhoben werden hier nur die zählbaren Einzel­posten der Gehirnleistung, die jedoch kaum den späteren Erfolg im Beruf und Leben vorhersagen. Dasselbe gilt auch für die zahlreichen Assessment-Bewerbungstests in Großunternehmen, die gegenüber dem Abiturzeugnis kaum Mehrwert bringen."

Intelligenz kann schaden

Tugenden wie Tapferkeit, Treue, Weisheit und Demut bringen kein Ansehen mehr, während Intelligenz über­mäßig wichtig ist: Das beklagte der Philosoph Hans Magnus Enzesberger 2008 in einem Essay über die Intelligenz. Grüter stimmt ihm zu, denn: "Führungsqualität sowie gesellschaftlich wichtige Werte wie Fleiß, Beharrlichkeit oder Ritterlichkeit werden von IQ-ähnlichen Erhebungen nicht erfasst."

Die zunehmende Versteifung auf die Intelligenz sei deshalb eine Fehlentwicklung, betont der Autor. "Der Menschheit fehlt es eindeutig nicht an Intelligenz, um ihre großen Herausforderungen zu meistern, sondern an Vernunft, Weisheit, Einsicht und Augenmaß. So lange man die Intelligenz nur für den eigenen Vorteil nutzt, ist diese sogar schädlich."

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Prozessor imitiert Gehirn

Neuentwicklung von IBM soll Paradigmenwechsel einleiten

Prozessor: IBM-Neuentwicklung arbeitet wie ein Gehirn
(Foto: IBM)

Armonk, New York (pte019/18.08.2011/11:55) - IBM hat die erste Generation eines Computerprozessors vorgestellt, der wie ein Gehirn arbeitet. Aktuell verfügt der Chip über die Fähigkeiten zur Mustererkennung, Bildverarbeitung, Klassifikation und assoziativen Speicherung. Zukünftig soll er mit Sinneserfassung ausge­stattet werden und in verschiedenen Bereichen einsetzbar sein - von der Finanzmarktanalyse bis zur Frischekontrolle im Supermarkt. Die neue Architektur merzt dabei auch Probleme der klassischen von-Neumann-Bauweise aus, die den Prozessorenentwicklern zunehmend zu schaffen machen.

Klein und sparsam

"Es ist der erste kognitive Prozessorkern, der das Rechnen über Neuronen, Speicher in der Form von Synapsen und Kommunikation über Axome vereint", sagt Entwicklungsleiter Dharmendra Modha gegenüber CNET. Geforscht wird im Rahmen des "Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics" (SyNAPSE) der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Ziel ist es, ein System zu schaffen, welches nicht nur komplexe Informationen über verschiedene Sensoren erfassen und analysieren kann, sondern sich selbst über die Interaktion mit der Umwelt immer wieder neu programmiert. Dabei gilt es, das System - vergleichbar einem organischen Gehirn - möglichst kompakt und energieeffizient zu gestalten.

Vielseitige Rechenmeister

Ausgestattet ist der Erstling mit 256 Neuronen, 262.144 programmierbaren Synapsen und 65.536 Schaltstellen für Lernprozesse. Alle Komponenten sind non-organisch, lehnen sich aber in ihrer Bauweise stark am Vorbild aus der Natur an. Angestrebt wird die Entwicklung eines Prozessors mit der Kapazität eines Säugetierhirns, dessen Strukur jedoch um mehr als das Millionenfache komplexer ist. An der Forschung beteiligen sich neben sechs Labors von IBM auch fünf Universitäten.

Modha kann sich zukünftig verschiedenste Anwendungsbereiche für die intelligenten Chips vorstellen. So wären damit theoretisch extrem präzise Finanzmarktanalysen möglich als auch die Überwachung der weltweiten Wasserbewegungen, inklusive rechtzeitiger Warnungen vor Tsunamis. Im Alltag könnten die Chips den Angestellten von Supermärkten behilflich sein, Ware auszusortieren, die schlecht geworden ist.

Dies ist möglich, weil sie mit der Fähigkeit zu Sinnesempfindungen ausgestattet werden können, so der Wissenschafter. Während sie visuelle, geruchliche und haptische Inputs verarbeiten, sind sie in der Lage, in verschiedenen Betriebsmodi auf einmal zu arbeiten und bei einer geringen Größe mit weniger als 20 Watt an Energiezufuhr auskommen. Wann erste kommerzielle Anwendungen für die neuen Chips verfügbar sind, steht noch in den Sternen.

Paradigmenwechsel

Modha hofft, ein neues Paradigma im Bereich des Computerwesens einführen zu können. Zwar sieht man bei IBM das neue Design als Ergänzung zur herkömmlichen Computertechnik, jedoch umgeht das Prozessorsystem Probleme der seit Jahrzehnten gängigen Rechnerbauweise - auch bekannt als von-Neumann- oder Princeton-Architektur. Diese ist aufgrund ihres streng sequenziellen Verfahrens zwar kaum fehleranfällig und programmiertechnisch vorteilhaft, lässt aber nur einzelne, aufeinanderfolgende Befehlsabarbeitung zu.

Zusätzlich muss die Verbindung (Bus) zwischen CPU und Speicher sowohl den Daten- als auch den Befehlsfluss bewältigen, und wird damit immer mehr zum Flaschenhals. Dieser wirkt sich unter anderem negativ auf die Entwicklung schnellerer Speichermodule aus, deren Latenzzeiten nicht mit dem Voranschreiten der Prozessor-Taktfrequenzen mithalten können, schreibt der Chiphersteller Intel in einem Whitepaper aus dem Jahre 2005.

Von diesem Umstand soll die neue Technologie nicht betroffen sein, da sie den Speicher in den Prozessor integriert und ereignisbasierte, dezentrale und parallele Verarbeitung von Inputs beherrscht.

Intel-Whitepaper "Platform 2015 Documentation"

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Gehirnähnliche Computer rücken näher

Phasenwechselmaterialien können gleichzeitig rechnen und speichern

Gehirn: Computer sollen ähnlicher funktionieren
(Foto: flickr, Matthew Purdy)

Exeter (pte003/29.06.2011/06:10) - Forschern an der University of Exeter ist ein großer Schritt in Richtung gehirnähnlichen Computern gelungen. Den Schlüssel dazu bilden Phasenwechselmaterialien (phase-change materials, PCM), die bislang vor allem als Nachfolger für Flash-Speicher gehandelt wurden. Das Team konnte erstmals nachweisen, dass eine PCM-Zelle gleichzeitig Daten verarbeiten und speichern kann - im Unterschied zu heutigen Computern, bei denen Prozessor und Speicher getrennte Einheiten sind.

Zudem können PCM-Zellen quasi als Neuronen und Synapsen fungieren. "Wenn es gelingt, ein hochgradig verschaltetes System solcher Synapsen und Neuronen zu konstruieren, ergäbe das ein einfaches phasen­wechsel-basiertes 'Gehirn'", meint David Wright, Professor für Elektro- und Computertechnik in Exeter, gegenüber pressetxt. Sein Team plant bereits eine Konzept­demonstration, wenngleich vorerst in sehr kleinem Maßstab.

Rechnender Speicher

In den letzten Jahren haben Phasenwechselmaterialien nicht zuletzt durch die Arbeit von IBM und Intel einen gewissen Bekanntheitsgrad erreicht - allerdings nur als Speichertechnologie. Wie die Forscher aus Exeter im Journal Advanced Materials berichten, konnten sie zeigen, dass mit PCMs zugleich Berechnungen in den vier Grundrechnungsarten möglich sind. Weiters ist ein Hardware-Neuron aus einer PCM-Zelle zu fertigen und eine auch die Funktion einer Synapse nachzubilden. Das nötige Design ist laut Wright viel einfacher, als das mit Silizium-Technologie möglich wäre.

Interessant ist die Entwicklung deshalb, weil das dem Gehirn viel ähnlichere Computer in Aussicht stellt. Denn das Geflecht aus Neuronen und Synapsen im biologischen Vorbild ist sowohl für biologischen als auch Erinnerung zuständig. Bei bisherigen Computern sind die entsprechenden Funktionen physisch klar getrennt. Der Prozessor führt Berechnungen aus, doch müssen Daten laufend im Arbeitsspeicher oder längerfristig auf der Festplatte abgelegt werden, damit sie der Rechner nicht "vergisst".

Zukunftstechnologie

Im Prinzip sollten sich mittels PCMs Systeme realisieren lassen, die ähnlich wie das biologische Vorbild lernen und sich anpassen können. "Wir planen in Exeter als nächstes einen sehr kleinen Demonstrator, mit vielleicht zehn bis 100 verbundenen Zellen, für einfache Aufgaben wie Objekterkennung oder das Lösen von Labyrinthen", sagt Wright. Wenn die Arbeit wie geplant verläuft, werden kommendes Jahr die Ergebnisse der Experimente vorliegen.

"Einige kleine, spezialisierte 'nuromorphe' Computer mit PCM-Zellen könnten schon in naher Zukunft in Laboren entstehen", so der Wissenschaftler. Bis zu gehirnähnlichen Allzweckcomputer ist der Weg aber wohl noch weit. Für den technologischen Ansatz spricht dabei, dass die PCM-Elemente theoretisch sowohl mit elektrischen als auch optischen Signalen funktionieren - also sowohl in Verbindung mit klassischer Elektronik als auch in künftigen optischen Computern.

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Parkinson: Forscher identifizieren Erreger-Bakterium

Helicobacter pylori produziert Chemikalien, die im Gehirn Gift sind

Helicobacter pylori: Möglicherweise Schuld
an Parkinson (Foto: bioweb.uwlax.edu)

New Orleans (pte014/23.05.2011/12:45) - Wissenschaftler des Louisiana State University Health Sciences Center haben ein Bakterium identifiziert, dass im Verdacht steht, im Zusammenhang mit Parkinson zu stehen. Das Bakterium Helicobacter pylori ist auch für Magengeschwüre verantwortlich. Mit den Bakterien infizierte Mäuse entwickelten Parkinson-entsprechende Symptome. Die bei einer Tagung der American Society for Microbiology vorgestellten Studienergebnisse gehen davon aus, dass die Infektion eine entscheidende Rolle spielen könnte. Parkinson führt zu einer Beeinträchtigung des Gehirns, einer Verlangsamung der Bewegung und Zittern.

Mäuse mittleren Alters, entsprechend dem Lebensalter zwischen 55 und 65 Jahren beim Menschen, wurden vom Team um Traci Testerman infiziert. Sechs Monate später wiesen sie Symptome auf, die in etwa jenen von Parkinson entsprachen. Sie bewegten sich weniger und verfügten über niedrigere Dopaminwerte im Gehirn. Diese Veränderungen konnten bei jüngeren Tieren nicht nachgewiesen werden.

Entscheidende Rolle

Testerman erklärte, dass diese Forschungsergebnisse nahelegten, dass Infektionen mit H. pylori eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Parkinson beim Menschen spielen könnte. "Die Ergebnisse waren bei älteren Tieren viel drastischer als bei jungen. Die normale Alterung erhöht auch bei Mäusen das Risiko einer Erkrankung." Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Bakterien Chemikalien produzieren, die für das Gehirn giftig sind. H. pylori könne dem Körper Cholesterin entziehen und es durch Hinzufügung einer Zuckergruppe abbauen.

Diese neue Chemikalie ist laut Testerman fast identisch mit einer in Samen des Palmfarn, der nachweislich bei Menschen in Guam eine Parkinson-ähnliche Krankheit ausgelöst hat. Die Wissenschaftlerin erklärte gegenüber der BBC, das eine Vernichtung von H. pylori in einem späten Stadium von Parkinson kaum eine deutliche Besserung bringen würde. "Bestimmte Neuronen sterben vor dem Sichtbarwerden der ersten Symptome ab und dieser Prozess geht weiter. Diese Neuronen werden nicht nachwachsen."

Kieran Breen, Forschungsleiter von Parkinson's UK, bezeichnete die aktuelle Studie als interessant. Dennoch sollten die Ergebnisse mit Vorsicht beurteilt werden. Die Tests seien mit Mäusen durchgeführt worden, denen eine relativ große Menge der Bakterien verabreicht wurde. "Sie hatten in der Folge Schwierigkeiten sich zu bewegen. Wir wissen jedoch nicht, ob das Absterben von Nervenzellen wirklich dafür verantwortlich war. Weitere Untersuchungen müssen durchgeführt werden."

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