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Wissenschaftlich-technische Texte

 

 

Verbindungen im Kopf Alles, was den Menschen ausmacht – Sprachen, Denken, Kultur, Erkenntnis -, beruht auf der Fähigkeit, Erinnerungen abzuspeichern und abzurufen. Ein Mensch ohne Gedächtnis könnte nicht sprechen, weil er keinen Zusammenhang zwischen den Wörtern und den Dingen, die sie bezeichnen finden könnte. Er könnte nicht gehen, weil er die entsprechenden Bewegungsabläufe nicht abgespeichert könnte. Er besäße keine Persönlichkeit, weil er keine individuellen Reaktionsmuster abgespeichert hätte. Er würde aus Fehlern nicht lernen können, weil er keine Erfahrungen behalten könnte. In den über hundert Jahren der Gedächtnisforschung sind viele Theorien aufgestellt und auch wieder verworfen worden. Heute geht man davon aus, dass zwischen dem Kurzzeitgedächtnis und dem Langzeitgedächtnis unterschieden werden muss. Im Kurzzeitgedächtnis werden Informationen, zum Beispiel, Telefonnummern, für eine kurze Zeit aufbewahrt. Der Inhalt des Kurzzeitgedächtnisses ist uns immer bewusst. Das Langzeitgedächtnis hingegen kann den Zeitraum eines ganzen Lebens umfassen; seine Inhalte sind uns meistens unbewusst. Im Langzeitgedächtnis werden Informationen dauerhaft und mit fast unbegrenzter Kapazität gespeichert. Die Informationen sind so angelegt, dass wir sie aufgrund vieler verschiedener Verbindungen zwischen den Speicherplätzen leicht wieder finden können. Wäre die Speicherung ungeordnet, benötigten wir für die Suche eines Wortes über 400 Jahre. Wie werden aber diese Verbindungen hergestellt? Wie lernen wir? Man hat inzwischen experimentell die alte Erkenntnis nachgewiesen, dass man genau das lernt, was man im tiefsten Innern lernen will. Berührt uns etwas emotional, wird es in ein breites Nervenzellen-Netzwerk eingebunden. Beispielweise merken wir uns Wörter einer Fremdsprache im emotionalen Umfeld wesentlich besser als im neutralen. Englischen Testpersonen wurde der Begriff „Kornfeld“ vorgelegt. Sie hatten keine Mühe, ihn sich in dem dramatischen Zusammenhang „Der Mann fiel tot ins Kornfeld“ zu merken. Hirnstrommessungen ergaben große Aktivitäten in einer Gehirnregion, die Informationen an das Gedächtnis weiter leitet. Wurde den Probanden hingegen der Satz „Der Bauer fährt durch das Kornfeld“ vorgelesen, hinterließ das Wort schon nach 20 Minuten keine Spuren im Gedächtnis. Noch schlechter schnitt die Vokabelheft Methode ab. Schon nach wenigen Minuten wurde das Wort vergessen. Das Gehirn mag Bilder. Wer sie zum Denken verwendet – also Abstraktes visualisiert – steigert seine Merkfähigkeiten. Je fantastischer die inneren Gemälde ausfallen, desto bereitwilliger wird sich das Erinnerungsvermögen mit ihnen befassen.   New Scientist

 

Das Ticken in unseren Genen Wer schon einmal eine Reise über mehrere Zeitzonen unternommen hat, stellt fest, dass er offensichtlich eine innere Uhr besitzen würde, die den Schlaf-Wach-Rhythmus steuert: Angekommen am Reiseziel fühlt man sich in den ersten Tagen müde und schlapp, und es dauert einige Zeit bis man sich an den neuen Tag-Nacht-Zyklus angepasst hat. Und auch wer selbst nicht weit verreist, dafür aber jedes Wochenende bis tief in die Nacht feiert und dann morgens lange schläft, wird spätestens zu Wochenbeginn an die zeitliche Realität erinnert: Denn unsere innere Uhr geht bereits nach zwei Tagen nach - der Grund, warum das Aufstehen am Montagmorgen besonders schwer fällt. Leben wird durch zeitliche Rhythmen bestimmt - dazu gehören der Tag-Nacht-Zyklus (24 Stunden) ebenso wie der Gezeitenzyklus (12,5 Stunden), der Jahreszyklus (365,25 Tage) oder der Mondzyklus (28,5 Tage). Organismen, die regelmäßige Veränderungen ihrer Umwelt voraussagen können, haben einen Überlebensvorteil. Pflanzen, deren wichtigste Stoffwechselleistung die Photosynthese ist, antizipieren z.B. den Sonnenaufgang: Sie aktivieren ihren Photosyntheseapparat noch bevor es hell wird. Beim Menschen steigt die Körpertemperatur bereits vor dem Aufwachen an, und auch Stoffwechsel, Muskeltonus, Nierenfunktion und Konzentrationsfähigkeit schwanken tagesrhythmisch. Wie werden diese Rhythmen hervorgebracht? Wo sind die Zentren, die sie steuern? Und wie werden sie getaktet? Bis in das 20. Jahrhundert hinein war die Mehrheit der Naturwissenschaftler davon überzeugt, dass Lebewesen sich nur deshalb rhythmisch verhalten, weil sie auf Signale ihrer Umwelt reagieren - an eine "innere Uhr" mochten nur wenige glauben. Um diese nachzuweisen, ließ der Max-Planck-Forscher Jürgen Aschoff Mitte der 1960er Jahre unterhalb des Institutsgebäudes in Andechs einen "Bunker" einrichten - ein unterirdisches Labor, in dem Versuchspersonen über mehrere Wochen hinweg völlig abgekoppelt vom natürlichen Tageslauf wohnten. Hier gab es keine Uhr, keine Zeitung, kein Radio oder Fernsehen geschweige denn Tageslicht - keinerlei Zeitinformationen also über die Außenwelt. Gibt man den Lichtpuls in der frühen Nacht, denken die Tiere, der Tag sei länger und dementsprechend werden sie in der folgenden Nacht später aktiv; ein Lichtpuls gegen Morgen verschiebt die Uhr dagegen nach vorn. Wir können bei einer Zeitverschiebung einfach die Zeiger unserer Armbanduhr vor- oder zurückstellen. Doch wo sind die Stellrädchen der inneren Uhr? Die Versuche mit Knockout-Mäusen, bei denen jeweils die Uhren-Gene period 1 und period 2 oder beide ausgeschaltet worden waren, zeigen, dass period 1 die innere Uhr vorstellt, während period 2 die Uhr zurückstellt. Diese Uhren-Gene spielen demnach eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, den Organismus an einen neuen Tagesrhythmus zu gewöhnen. Die Forscher haben eine ganze Reihe weiterer Uhren-Gene gefunden - das Uhrwerk der Natur scheint damit doch etwas komplizierter als ursprünglich angenommen. Tatsächlich stellen biologische Uhren ein Netzwerk verschiedener Regelkreise dar - und das macht das System, wie Computermodelle nahe legen, robust und gleichzeitig sensitiv: Der Ausfall eines Rädchens führt nicht gleich zum Stillstand der ganzen Uhr. Umgekehrt lässt sich die Uhr bei Störungen auch wieder präzise neu einstellen. BIOMAX Ausgabe 18; Christina Beck. Max-Planck-Gesellschaft

 



  Mit Magnetfeldern zu mehr Bewusstsein Wachkomapatienten könnten von transkranieller Stimulation profitieren Eine Behandlung mit Magnetfeldern könnte Komapatienten helfen, einen Teil ihrer geistigen Fähigkeit zurückzuerlangen. Darauf deutet zumindest der Fall eines heute 29-jährigen US-Amerikaners hin, der nach einem Autounfall ins Koma gefallen war. Nachdem er später zwar die Augen öffnen, jedoch nicht auf Reize reagieren konnte, wurde er wiederholt mit der sogenannten transkraniellen Magnetstimulation behandelt. Bei dieser Methode wird das Gehirn über eine vor der Stirn angebrachte elektromagnetische Spule schnell wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt, die die Hirnzellen anregen. Durch die Therapie habe der Mann gelernt, auf seine Umwelt zu reagieren und sogar einfache Wörter zu sprechen, berichtet die behandelnde Ärztin Theresa Pape vom Kriegsveteranenministerium der USA in Chicago. Andere Mediziner sind allerdings skeptisch, ob die Besserung tatsächlich auf die Behandlung zurückzuführen ist. Noch fast ein Jahr nach seinem Unfall habe der Patient kaum eine Verbesserung seines Zustandes gezeigt, berichtet Pape: Er konnte zwar die Augen öffnen, zeigte aber keine Anzeichen dafür, dass er seine Umwelt wahrnahm – ein Zustand, der persistierender vegetativer Status (PVS) genannt wird. Die Medizinerin beschloss daher, ihn in ein sechswöchiges Studienprogramm aufzunehmen, in dem er mit transkranieller Magnetstimulation behandelt wurde. Diese Therapie gilt auch bei Migräne, Parkinson und Depressionen als viel versprechende, schmerzlose und praktisch nebenwirkungsfreie Alternative, da die Magnetfelder außerhalb des Schädels erzeugt werden Bei dem Wachkomapatienten behandelte Pape vordringlich den dorsolateralen präfrontalen Cortex, eine Hirnregion direkt hinter der Stirn, die unter anderem die Aufmerksamkeit mitsteuert. Nachdem sich zuerst keine Veränderung des Zustandes gezeigt habe, begann der Patient etwa nach der 15. Sitzung, Gegenstände mit seinen Augen zu verfolgen, auf Anweisungen zu reagieren und sogar selbst einzelne, einfache Wörter zu sprechen. Eine weitere Folge von Anwendungen nach den ersten 30 Behandlungen erbrachte dann allerdings keine weitere Besserung mehr. Während es für Pape feststeht, dass die Veränderung vom PVS in den so genannten minimalen Bewusstseinszustand (Minimal Conscious State, MCS) der Magnetfeldstimulation zu verdanken ist, sind andere Hirnforscher skeptischer. Es sei durchaus nicht ungewöhnlich, dass Patienten auch nach Monaten im PVS von alleine in den minimalen Bewusstseinszustand gelangen, kommentiert etwa John Whyte vom Moss-Rehabilitationsforschungszentrum in Philadelphia. Pape will ihr Verfahren nun an weiteren Wachkomapatienten testen und optimieren. Zudem könnte es mit einer medikamentösen Behandlung und einer Art Hirnschrittmacher kombiniert werden, empfiehlt Whyte – beide Ansätze hätten in der Vergangenheit ebenfalls viel versprechende Ergebnisse gezeigt. www.wissenschaft.de

 

Computer-Software Viele Menschen fürchten, Computer könnten eines Tages die ganze Welt beherrschen. Das klingt wie Science-fiction, doch schon heute hätte es katastrophale Folgen, wenn alle Computer streikten. Wenn plötzlich überall die Computer ausfielen, bräche in unserer Welt ein Chaos aus: Der Verkehr würde sich endlos stauen, viele Fabriken würden stillstehen, Flugzeuge abstürzen, im Supermarkt entstünden lange Schlangen, weil die Kassiererinnen die Preise im Kopf addieren müssten und die Post käme mit der Weiterleitung von Briefen und Paketen in Verzug. Vor allem aus vier Gründen sind Computer heute so bedeutend: Sie arbeiten äußerst schnell, können riesige Informationsmengen speichern, führen immer wieder die gleiche Aufgabe aus, ohne zu ermüden – und ohne Fehler zu machen.     Computer könnten all dies allerdings nicht leisten, wenn sie nicht Programme, die Software, dazu befähigten. Es gibt unzählige verschieden Programme, doch lassen sich die meisten einer der sechs großen Programmgruppen – Textverarbeitung, Grafik, DTP, Datenbank, Tabellenkalkulation und Steuerungsprogramme – zuordnen. …Wir benutzen Computer zum Spielen, zum Lernen und zum Beruf, wir lassen sie Maschinen bauen, Ampeln schalten und Weltraumraketen steuern – und das ist erst der Anfang einer gigantischen Entwicklung. Ohne Computer ist unsere moderne Gesellschaft kaum vorstellbar. In rasendem Tempo sind sie in alle Bereiche des modernen Lebens vorgedrungen und fast täglich kommen noch kleinere und leistungsfähigere Geräte auf den Markt. Kaum ein Gebiet der Technik verändert sich so rasant wie die Computerelektronik. Aus: „Das große Buch der Technik“
Innovative Technik: die Magnetschwebebahn Transrapid Wir reisen mit dem Auto, der Eisenbahn, dem Flugzeug und mit dem Schiff. In den letzten dreißig Jahren ist ein fünftes, neues Verkehrssystem entwickelt worden: eine Magnetschwebebahn mit dem Namen Transrapid. Die Magnetschwebebahn fährt nicht auf Schienen, sondern auf einem speziellen Fahrweg. Angetrieben wird der Transrapid mit einem Elektromotor. Das Magnetfeld dieses Elektromotors wird im Fahrweg erzeugt. Es zieht die Bahn mit einer Geschwindigkeit bis zu 550 km/h vorwärts. Dabei schwebt die Bahn 1cm über dem Fahrweg. Das bedeutet, dass die Bahn den Fahrweg nicht berührt. Erstmals in der Geschichte wird das Rad. Auf dem sich die Menschheit seit Jahrzehnten fortbewegt, ersetzt. Diese innovative Technik hat viele Vorteile. Erstens ist das neue Verkehrssystem sehr leise, weil es berührungsfrei fortbewegt. Dadurch werden Menschen und Tiere nicht durch Lärm belästigt. Zweitens ist die neue Technik sehr wirtschaftlich, da durch die fehlende Berührung keine Reibung und somit kein Verschleiß entsteht. Außerdem erzeugt das neue Verkehrssystem keine Abgase oder andere Schadstoffe. Dadurch wird die Umwelt weniger belastet. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Sicherheit. Weil das Magnetfeld des Elektromotors den Fahrweg wie eine Hand umgreift, kann der Transrapid nicht vom Fahrweg abkommen. Ein anderer Vorteil liegt in der hohen Geschwindigkeit. Der wäre also eine umweltschonende und bequeme Alternative zum Flugzeug, wenn er schon fahren würde. Die Kritiker sehen in den hohen Kosten für den Bau dieses Verkehrssystems einen Nachteil des Transrapids. Befürworter nehmen eher an, viele Menschen könnten den Transrapid benutzen. Denn der Preis für ein Transrapid-Ticket wäre kaum höher als der Fahrpreis mit der Eisenbahn. Der Transrapid könnte eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Alternative zu den herkömmlichen Verkehrssysteme sein. Seine Technik ist einzigartig. Jetzt bleibt nur abzuwarten, wie sich seine Finanziere und Betreiber entscheiden. Aus: „Das große Buch der Technik“

 

 


Date: 2016-01-14; view: 218


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