Jochen Ebmeiers Seite

Diltheys Briefwechsel.

2012-02-13T20:52:00.001+01:00

aus NZZ, 11. 2. 2012

Der Geist und die Geisteswissenschaften Wilhelm Diltheys philosophisches Projekt im Spiegel seines Briefwechsels

Wilhelm Dilthey (1833-1911) darf als Begründer einer Philosophie der Geisteswissenschaften gelten. Der erste Band einer Edition seines Briefwechsels gibt Gelegenheit, die Dilthey umtreibende Frage nach der Gegenwart dessen, was er «Geist» nannte, zu vergegenwärtigen.

von Ernst Wolfgang Orth

Clara Misch, die Tochter des Philosophen Wilhelm Dilthey, hat 1933 ein Buch mit dem Titel «Der junge Dilthey. Ein Lebensbild in Briefen und Tagebüchern 1852-1870» herausgegeben. Die so informative wie ansprechende Textsammlung sollte damals an Diltheys hundertsten Geburtstag erinnern. Nun - hundert Jahre nach Diltheys Tod - ist 2011 bei Vandenhoeck & Ruprecht der erste Band der auf drei Bände angelegten Gesamtedition des Briefwechsels herausgekommen - besorgt von Gudrun Kühne-Bertram und Hans-Ulrich Lessing (von der Dilthey-Forschungsstelle an der Universität Bochum).

Der Band umfasst den Zeitraum vom Sommer 1852 bis zum Sommer 1882 und enthält 579 Schreiben auf 901 Seiten. Er beginnt mit einem Brief Wilhelm Diltheys an den Vater - aus Heidelberg, wo der Sohn im Sommersemester 1852 sein Studium der Theologie und Philosophie aufgenommen hatte, um bald nach Berlin zu wechseln; und er endet mit einem formellen Schreiben des preussischen Kultusministers Gossler vom 22. Juli 1882, der Ernennung zum Nachfolger auf dem philosophischen Lehrstuhl des verstorbenen und damals weltberühmten Rudolf Hermann Lotze in Berlin.

Mensch im Werden

Dilthey war nach langer Studienzeit in Berlin (bis 1864) und nach fast dreijähriger Privatdozenten-Zeit Ende 1866 nach Basel berufen worden, von wo er 1868 nach Kiel wechselte, um dann 1871 für ein gutes Jahrzehnt an der Universität Breslau zu forschen und zu lehren. In Berlin beginnt 1882 in der Tat eine neue Epoche seines Lebens: Seine «Einleitung in die Geisteswissenschaften» ist im Druck und wird tatsächlich - zumindest mit ihrem ersten Band - im folgenden Jahr erscheinen.

Der Briefwechsel bringt uns einen Menschen im Werden seines Welt- und Selbstverständnisses nahe. Er liest sich wie ein Manifest der Gegenwart und der Vergegenwärtigung des Geistes, des Diltheyschen wie des Geistes des 19. Jahrhunderts. Man wird heute sogleich fragen: Was ist das, Geist? Es handelt sich schlicht um gelebte Welt- und Lebensansichten eines Menschen und seiner Mitwelt, Wirklichkeits- und Weltauffassungen, zu denen auch solche gehören, die uns über längere Zeiten überliefert sind.

Dilthey wird schon als Heranwachsender, als Sohn eines durchaus einflussreichen Geistlichen im nassauischen Biebrich bei Wiesbaden, auf das geistig Überlieferte aufmerksam - vom christlichen Glauben bis zum modernen Medienwesen des sich damals lebhaft entwickelnden Zeitungs- und Zeitschriftenmarktes. Man merkt, dass der frühe Briefe- und auch Tagebuchschreiber längst ein Leser war sowie auch ein hörender und sehender Beobachter seiner Umgebung. Ihm liegt sichtlich daran, bald zu denen zu gehören, die über das Lesen hinaus ihrerseits schreiben - zunächst in Zeitschriften und Sammelbänden -, um aufgefasste Wirklichkeit zu dokumentieren. Eine doppelte Vergegenwärtigung des Geistes.

Schon der Student beginnt mit diesem Geschäft - es spielt übrigens auch das erste selbstverdiente Geld ein -, und noch der Breslauer und Berliner Professor ist ein emsiger (meist pseudonymer) Autor in «Westermanns Monatsheften». Vor allem gewährt uns die Korrespondenz einen anschaulichen Einblick in Diltheys Versuche, die Idee seiner eigenen Aufgabenstellung zu strukturieren. Es ist schon eine erste Lebensleistung, wie er sein Theologiestudium in den Dienst seiner geschichtswissenschaftlichen und philosophischen Orientierungsinteressen zu stellen versteht, ohne den Vater, der gerne den Theologen in ihm sähe, zu enttäuschen.

Das Problem, unterschiedliche Aspekte und Themenstellungen mit ihren weitläufigen Zusammenhängen im Rahmen einer umfassenden Konzeption von wissenschaftlicher Philosophie zu koordinieren, ohne rigide, lebensfremde Entscheidungen zu treffen, wird ihn sein Leben lang begleiten. Daraus ergeben sich die grosse Liste von Titeln nicht fertiggestellter Schriften, die man aus dem Briefwechsel herauslesen kann, sowie das utopische Projekt einer «Philosophie der Philosophie».

Schon früh finden wir bei Dilthey zwei Richtungen einer erörternden Darstellung seiner Philosophie. Die eine ist orientiert am Biografischen in geschichtlichem Zusammenhang; die andere erarbeitet allgemeine Strukturformen möglicher Wirklichkeitserfassung. Bei Letzterem geht es um «Weltstellung» und «Bewusstseinsstellung» des Menschen ebenso wie um die Thematisierung von «Gruppen von Erscheinungen» beziehungsweise, wie er es auch nennt, um «Erscheinungskreise». Im zu Lebzeiten publizierten Werk steht die zweite Richtung eher im Hintergrund. In ihrer grossen Bedeutung wird sie erst in den Nachlassbänden der «Gesammelten Schriften» greifbar (die Gesamtausgabe mit sechsundzwanzig Bänden fand 2006 ihren Abschluss).

Die Schleiermacher-Biografie

Zunächst wird Dilthey durch seine grosse Schleiermacher-Biografie bekannt, deren erster Band 1870 erscheint (die Texte zum immer wieder angekündigten zweiten Band erscheinen erst postum). Schleiermacher, der grosse philosophierende Theologe und Hermeneutiker, der am Ausgang der sogenannten deutschen Bewegung steht, die von der Aufklärung her über Kant, Goethe und die Romantik kommt, dient Dilthey als paradigmatischer Zeuge für Weltverständnisse. Er ist ihm Musterbild einer personalen Individualität, die zugleich in einem Lebens- und Wirkungszusammenhang steht, in welchem sie sich erst entfaltet. Immer wieder hat Wilhelm Dilthey solche personalen Paradigmen studiert, um von ihnen her jeweils den «Aufgang von Welt» verständlich werden zu lassen.

Diese Perspektive vermittelt anschaulich jener 1905 erschienene Sammelband, der Dilthey gegen Ende seines Lebens über die wissenschaftlich-akademische Welt hinaus berühmt werden liess: «Das Erlebnis und die Dichtung» mit Studien über Lessing, Goethe, Novalis und Hölderlin, die durchaus in frühere Schaffensjahre Diltheys zurückreichen. Schon in den neunziger Jahren des 19. Jahrhunderts hatte Dilthey die Edition eines ähnlichen Bandes zu deutschen und europäischen Autoren unter dem Stichwort «Dichter als Seher der Menschheit» geplant. (Die Texte zu beiden Sammlungen liegen seit 2005/06 als Bände XXV und XXVI der «Gesammelten Schriften» in kritischen Ausgaben vor.) Dilthey erkennt - nach der Abdankung der traditionellen Metaphysik und angesichts der jederzeitigen Bezweifelbarkeit von Resultaten der Wissenschaften - in den Projekten und Texten der grossen Schriftsteller freie Formen von Weltentwürfen, die er dem Studium empfiehlt, sozusagen als bedenkenswerte Einübungen in Weltanschauungen, als Experimente der Vergegenwärtigung.

Deskriptive Psychologie

Aber eben nicht nur Werke dieser Art sind es, die das ausmachen, was man bei Dilthey mit dem Markenzeichen «Geisteswissenschaften» zu versehen gewohnt ist. Vielmehr gehören dazu auch Analysen zur Struktur des Bewusstseins und seiner Erscheinungen, zur «beschreibenden Psychologie» sowie zu einer Logik von Bedeutungen und Werten. Doch auch hier gilt es, vor einem Missverständnis zu warnen.

Das Plädoyer für eine deskriptive, auch «verstehende» genannte Psychologie hindert Dilthey nicht, sich intensiv mit der empirischen Psychologie auch in ihren naturwissenschaftlichen Varianten zu beschäftigen. Später meint er sogar die grundlegende Heranziehung der Psychologie um die der Biologie erweitern zu sollen. Schon in seiner Basler Zeit besuchte er die Lehrveranstaltungen und Kurse seines physiologischen Kollegen Wilhelm His - so wie er in Kiel und Breslau Mathematik betrieb. Beachtlich ist das beispielsweise in seinem Briefwechsel wiederholt und gegenüber unterschiedlichen Adressaten geäusserte, ausgesprochen positive Urteil über den empirischen Psychologen (und Philosophen) Wilhelm Wundt. So möchte er auch die naturwissenschaftlichen Fächer - entgegen anderen Entwicklungen in den 1870er Jahren - als integrale Teile in der philosophischen Fakultät erhalten sehen. Aber damit es Naturwissenschaften gibt, bedarf es, so Dilthey, jener ursprünglichen und aus dem Leben erwachsenden Formen und Formungen des Geistes, deren Darstellung und nähere Bestimmung er unter dem Titel «Geisteswissenschaften» betreibt.

Plural und Singular

Gegenstand der Geisteswissenschaften ist also die Wirklichkeit des sich orientierenden Menschen mit allem Tun und Auffassen, allen Zuständen, Leistungen und Werken - vor allem aber auch der Sachverhalt, dass mit der Wirklichkeit des Menschen Wirklichkeit überhaupt, das heisst Welt, thematisch wird. So tritt bei Dilthey Geisteswissenschaft in zweifacher Form auf: im konkretisierenden Plural und im abstrahierenden Singular.

Im Plural sind es die positiven Geisteswissenschaften, also Wissenschaften von mancherlei «Erscheinungskreisen», von der Lyrik bis zur Ökonomie, von Gottes Wort bis zum menschlichen Richterspruch oder zum politischen Kalkül. Im Singular ist es die Geisteswissenschaft als Beschreibung und Analyse jener Strukturen psychischen Geschehens, die geistige Formen und geistige Leistungen überhaupt erst verständlich machen. Vornehmlich bedient sich Dilthey einer beschreibend-zergliedernden Psychologie, der er als «Psychologie in Bewegung» erkenntnistheoretische Funktionen zuweist.

Charakteristisch für seine Arbeitsweise ist es, dass diese Aufgabe der Geisteswissenschaft im Singular nur in enger Wechselwirkung mit den Gehalten der pluralen Geisteswissenschaften erfüllt werden kann. Hierin ist auch begründet, warum Diltheys Projekt einer «Philosophie der Philosophie» (auch als Diskussion möglicher «Weltanschauungen») im wörtlichen Sinne utopisch bleiben muss - eben weil es überall, bei den unterschiedlichsten Gelegenheiten virulent werden kann.

Das ist zugleich auch ein Charakteristikum von Diltheys Subjektivitätsphilosophie. Danach ist Subjektivität sehr wohl der Anfang aller Fragen nach der Wirklichkeit (als Inbegriff von Erscheinungen). Aber Dilthey betont gleichzeitig die nicht zu überspringende Erfahrung, dass Subjektivität immer als eine solche erscheinen muss, die sich jeweils schon in so oder so gestalteten historischen und interaktiven Zusammenhängen entfaltet hat. Wer sich Rechenschaft geben will - auch über objektive wissenschaftliche Probleme -, muss die Frage nach der konkreten Stellung des fragenden Subjekts in dem Kontext, in dem es steht, offenhalten. Gerade damit erweist sich die Geisteswissenschaft als grundlegend.

«Kompensation»

Die geistreiche These, die Odo Marquard (im Anschluss an Joachim Ritter) gleichsam zur Apologie der Geisteswissenschaften einst vorgetragen hat, Geisteswissenschaften seien eine unvermeidliche Kompensation der Naturwissenschaften, hat nur dann einen tragfähigen Sinn, wenn man sie nicht historisch-chronologisch versteht, sondern strukturell-synchron. Es liegt gewissermassen in der Natur des menschlichen Geistes, dass er aus lebendiger Auffassung der Wirklichkeit heraus zu deren verdinglichender Verfestigung neigt - und dass das Verfestigte der erneuten geistigen Aktivierung bedarf, um recht verstanden oder (wenn's beliebt) erklärt zu werden.

Diese strukturelle, zweiseitige «Kompensation» ist in der geistigen Orientierung des Menschen angelegt. Dilthey hat sie in seiner philosophischen Konzeption herausgestellt und uns auf die vielfältigen Möglichkeiten der Gegenwart des Geistes, der selbst nichts anderes als Vergegenwärtigung ist, aufmerksam gemacht. In diesem Sinne zeigt Dilthey in späten Analysen zum Zeitbewusstsein, wie sich für uns «Gegenwart» macht, indem ein Gehalt erlebnismässig - und eben vermeintlich - zur «Präsenz» kommt. Solche Präsenz nennt Dilthey «Bedeutung». Damit ist ausgesprochen, was Vergegenwärtigung des Geistes meint: eine Thematisierung der Wirklichkeit, ohne welche sie nie Gegenstand sei es der Naturwissenschaften oder der mancherlei Geisteswissenschaften sein könnte.

Wilhelm Dilthey: Briefwechsel, Band I: 1852-1882. Herausgegeben von Gudrun Kühne-Bertram und Hans-Ulrich Lessing. Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2011. 929 S., Fr. 309.-.

Prof. Dr. Ernst Wolfgang Orth ist emeritierter Professor für Philosophie an der Universität Trier; seine Buchpublikationen zur Philosophiegeschichte sind zahlreich.

Rousseaus Einkehr.

2012-02-12T11:06:00.005+01:00

aus FAZ, 12. 2. 2012

Das Inselglück des Philosophen

von DIETER THOMÄ

Er war der schrägste Vogel eines an Sonderlingen reichen Jahrhunderts und doch der eindrucksvollste Repräsentant seiner Epoche. Er nannte gute Gründe für den großen Umbruch, der ins Haus stand, und stieg hinab in die Abgründe, die bei dieser Umwälzung aufbrachen. Er war Republikaner, bevor die Republik ausgerufen wurde, und Romantiker, bevor es die Romantik gab. Er analysierte die Dialektik der Aufklärung, während diese noch um ihren Sieg bangte. Er stritt mit denen, die seine Bücher verbrannten, und überwarf sich mit denen, die ihn schätzten. Er wollte, wie er 1762 schrieb, einfach nur "Mensch" sein und nicht "der Gott des Pöbels" oder der "Dalai Lama".

Was hieß das für Jean-Jacques Rousseau: ein "Mensch" zu sein? "Wenn man mir nur, zusammen mit dem Gebrauch einiger Bücher, die Freiheit lässt, zuweilen in einem Garten zu spazieren, dann bin ich zufrieden", schrieb er. Dieses Menschsein war ihm nur in kostbaren Zwischenzeiten vergönnt. Anfeindung, Verfolgung, aber auch der blanke Hunger kamen ihm immer wieder in die Quere.

Der Übergang von der Philosophie ins philosophische Leben

Im Herbst 1765 war es mal wieder so weit. Rousseau war auf der Flucht. Vor ihm lag das Exil in England, hinter ihm lagen die schönste Zeit und der schönste Ort seines Lebens: sechs Wochen auf der St. Petersinsel im Bieler See. Diese Zeit und dieser Ort bilden den Rahmen für "Die Träumereien des einsamen Spaziergängers", Rousseaus am meisten unterschätzte, am häufigsten missverstandene Schrift. Die "Träumereien" sind als Dokument des Eskapismus, als Zeugnis eines autistischen oder narzisstischen Selbst sowie als Hymne auf die Botanisiertrommel interpretiert worden. Heinrich Meier, der vor Jahrzehnten die bis heute gültige Standardausgabe von Rousseaus "Abhandlung über die Ungleichheit" herausgegeben hat, versucht nun in seinem Buch, diesen Text aus der Nische der Geistesgeschichte herauszuziehen.

Genaugenommen stellt Meier die "Träumereien" nicht nur als wichtiges philosophisches Werk neben andere, sondern liest sie als einen Text, in dem die Philosophie selbst aufs Spiel gesetzt wird. Deshalb rückt er Rousseaus Spätschrift - in einer ein wenig künstlich wirkenden Abgrenzung - vom sogenannten "OEuvre", also den anderen Schriften, ab. Für Meier sind die "Träumereien" weder ein philosophisches Werk unter anderen noch ein letztlich antiphilosophisches Symptom des Rückzugs oder gar der Regression, sondern die "verwegene" und "kühne" Geschichte eines Übergangs von der Philosophie ins philosophische Leben.

Es geht um unser aller „Ich“

"Ich bin jetzt also allein auf dieser Erde und habe keinen Bruder, keinen Nächsten, keinen Freund, keine Gesellschaft mehr außer mir selbst." Schon dieser erste Satz der "Träumereien" gleitet von Bedrückung in Befreiung hinüber. Revolutionen gibt es nicht nur im Staat, sondern auch in der Seele, und nichts weniger als eine "große Revolution" ist es, die Rousseau ausruft. Aber für wen? Nur von einer privaten Revolution, einer Selbstverwandlung scheint Rousseau zu berichten. Denn was haben die anderen damit zu tun, dass er von einer Dänischen Dogge angefallen wird, Kaninchen auswildert und seinen "inneren Frieden" dabei findet, sich "einen Weg zwischen Salweiden, Faulbäumen, Knöterich und vielerlei Gesträuch" zu bahnen?

Heinrich Meier weist auf einen ganz einfachen Punkt hin, der diese autobiographische Lesart in ihre Grenzen weist: dass im Titel dieses Textes von "den" Träumereien "des" einsamen Spaziergängers die Rede ist, nicht von nur "einem" Menschen und dessen Stimmungs- und Lebenswandel. Um ein "Ich" geht es, aber irgendwie doch um unser aller "Ich", um uns alle. Rousseau fragt: "Aber ich, von allem losgelöst, was bin ich selbst? Das ist es, was mir zu untersuchen bleibt." Zur unbedingten Konzentration auf sich selbst gehört der Rückzug in die Einsamkeit, die Rousseau den Genuss gewährt, "ganz ich" selbst und "ganz bei mir" zu sein.

Die St. Petersinsel eröffnete einen neuen Blick auf die Welt

In einer minutiösen Interpretation zeigt Heinrich Meier nun, dass es sich beim "Bei-sich-selbst-sein" nicht um einen Zustand handelt, in dem die Welt das Ich gleichgültig lässt. Rousseaus Zurückgezogenheit ist keine gedankliche Abschottung, die neue Freiheit auf der Insel setzt ihn in den Stand, alles, was ihn sein Leben lang umgetrieben hatte, Revue passieren zu lassen. Die "Träumereien" sind auch ein Buch der Erinnerung - der Erinnerung an ein Leben und ein Denken. Meier schreibt: "Die Politik und den Glauben, die Natur und die Liebe hatte Rousseau zu großen Themen des OEuvres gemacht. Als Gegenstände seiner Selbsterkenntnis kehren sie in den Rêveries wieder" - und all diese "Gegenstände", diese großen Worte tauchen auch in den Überschriften der Kapitel von Meiers Buch auf, die lakonisch "Glaube", "Natur", "Politik", Liebe" oder "Selbsterkenntnis" überschrieben sind.

Auf der St. Petersinsel schlägt nach Meier die Stunde des "Beginns eines philosophischen Lebens", das zwar keinen neuen Zugriff, aber einen neuen Blick auf die Welt eröffnet. "Rousseaus Beteiligung" werde nun "wesentlich Betrachtung". Was ergibt sich bei dieser Betrachtung zum Beispiel im Feld der Politik, also bei Rousseaus Rückblick auf seine epochale Schrift über den "Gesellschaftsvertrag"? Zweierlei. Zum einen stellt Rousseau neben den republikanischen Gesellschaftsvertrag, der von den Pflichten und Rechten der Staatsbürger handelt, noch eine andere Art von Sozialität: die "Gesellschaft zwischen dem Wohltäter und dem, der sich ihm mit dem Empfang der Wohltat verbunden hat".

„Seinem Zeitalter nicht untertan“

Diese Verbindung gilt Rousseau nun gar als die "heiligste von allen", denn jeder Zwang ist hier gebrochen. Zum anderen erscheint das philosophische Ich der "Träumereien" bei Meier als Wiedergänger einer besonderen Figur, die im "Contrat social" bereits einen Auftritt hatte: des "législateur", des weisen Gesetzgebers, der den Menschen, die in ihren Interessen befangen sind, zur Seite steht. Dessen "Klugheit" kehrt nun wieder als Tugend des "Philosophen". Ihm gelingt die Läuterung, die Unabhängigkeit vom "Tumult" und vom "Chaos" der Welt.

Meier schildert den Rousseau der "Träumereien" als einen Autor, der "seinem Zeitalter nicht untertan" und "im Wichtigsten nicht historisch gebunden" ist. Aus dieser Distanz heraus stellt er die Welt auf die "Probe der Reflexion". Niemand vor Meier hat diese philosophische "Revolution" plausibler und subtiler beschrieben; sein Buch setzt einen auf lange Sicht kaum überbietbaren Standard. Gleichwohl bleiben Zweifel, ob Meier - wie er behauptet - den "harten Kern" der "Träumereien" getroffen hat.

Die Deutung subtiler Wasserfreuden

Wird in den "Träumereien" wirklich der Traum von einem philosophischen Leben geträumt, der die menschliche Existenz am Maßstab vollständiger geistiger Unabhängigkeit misst? Es gibt im fünften "Spaziergang" eine berühmte Stelle, in der Rousseau schildert, wie er sich am "sandigen Ufer des Sees" niederlegt: "Das Geräusch der Wellen dort und die Bewegung des Wassers fesselten meine Sinne, brachten jede andere Bewegung in meiner Seele zum Erliegen und ließen sie in eine angenehme Träumerei eintauchen . . ., und sie genügten, um mich meine Existenz mit Vergnügen fühlen zu lassen, ohne die Mühe des Denkens zu haben." Welt- und Seelenbewegung spielen in einer Korrespondenz von "Stimmungen" ineinander, das Gefühl der Freiheit, das Rousseau genießt, verdankt sich der Hingabe. Hier wird ein Augenblick des Glücks, des guten Lebens geschildert, nicht aber - wie man gegen Meier einwenden muss - die Zeitlosigkeit philosophischen Lebens.

Man mag beim Streit um die Frage, welche Lebensart Rousseau in den "Träumereien" nun wirklich entwirft, einwerfen, die Menschheit habe Wichtigeres zu tun, als sich mit der Deutung subtiler Wasserfreuden abzugeben. Und doch hängt an diesem Streit ums wahre Leben mehr, als er auf den ersten Blick erkennen lässt.

Alles andere als ein unbeholfenes Buch

Die eine Seite meint, dass mit Rousseaus Hilfe Formen der Einbettung, Abhängigkeit, Verbundenheit und Hingabe erkundet werden können, von denen der um Freiheit ringende Mensch in Gesellschaft und Einsamkeit, im Staat und in der Natur bestimmt bleibt. Auf der anderen Seite - und für sie ergreift Meier Partei - wird Rousseau ein "Ausnahme-Dasein" zugeschrieben, das letzten Endes in der idealen Unabhängigkeit des philosophischen Lebens gipfelt. Aber bleibt man nicht auch als Philosoph abhängig von der Sprache, die die anderen sprechen?

Eigentlich handelt es sich bei Heinrich Meiers Buch um zwei Bücher. Angehängt an seine Erörterung der "Träumereien" ist ein "zweites Buch" über "Rousseau und das Glaubensbekenntnis des Savoyischen Vikars", also über ein berühmtes Kapitel aus Rousseaus "Émile". Natürlich kehren die großen Themen der "Träumereien" - zuvörderst die Frage des Glaubens - hier wieder. Und doch hat diese Kombination etwas von einer Behelfslösung. Dies tut der Tatsache keinen Abbruch, dass hier ein alles andere als unbeholfenes Buch vorliegt, vor dem auch diejenigen den Hut ziehen werden, die Rousseau gegen Meiers Eloge verteidigen wollen.

„Über das Glück des philosophischen Lebens“. Reflexionen zu Rousseaus Rêveries. Heinrich Meier. Verlag C. H. Beck, München 2011. 442 S., geb., 29,95 [Euro].

Der Glaube hält jung.

2012-02-10T21:24:00.000+01:00

aus Der Standard, Wien, 10. 2. 2012

Positive Beurteilung der eigenen Gesundheit wichtiger als Risikofaktoren

Die Art und Weise, wie Menschen ihre Gesundheit einschätzen, bestimmt ihre Wahrscheinlichkeit die folgenden Jahrzehnte zu überleben

Offenbar existiert einen Zusammenhang zwischen der Art und Weise, wie Menschen ihre Gesundheit einschätzen und ihre Überlebenswahrscheinlichkeit in den folgenden Jahrzehnten. Wissenschafter des Instituts für Sozial- und Präventivmedizin der Universität Zürich haben nun nachgewiesen, dass das Sterberisiko bei der Einschätzung von "sehr gut" über "gut", "es geht", "schlecht" bis "sehr schlecht" kontinuierlich ansteigt. Verblüffenderweise beeinflussten bekannte Risikofaktoren wie Rauchen, niedriger Bildung oder bestehende Erkrankungen die Überlebenswahrscheinlichkeit weit weniger als die Beurteilung des eigenen Wohlbefindens.

Die Frage "Wie schätzen Sie Ihre Gesundheit ein?" wird häufig in Fragebogen zum Gesundheitszustand gestellt - die Antwort darauf hängt offenbar mit der Überlebens- bzw. Sterbewahrscheinlichkeit der befragten Person zusammen. Dass eine pessimistische Einschätzung mit einem erhöhten Erkrankungs- oder Sterberisiko einhergeht, liegt auf der Hand. Man kann annehmen, dass Personen, die ihre Gesundheit als schlecht einschätzen, durchschnittlich ein ungünstigeres Gesundheitsverhalten zeigen, oft sozial benachteiligt sind, eine fragile Gesundheit haben oder bereits erkrankt sind. Doch der Zusammenhang bleibt bestehen, auch wenn man solche Faktoren berücksichtigt. Dies belegen frühere Studien, die ihre Teilnehmer aber nur über wenige Jahre nach der Befragung beobachteten.

Beständige Selbsteinschätzung

Nun zeigen Forschende des Instituts für Sozial- und Präventivmedizin der Universität Zürich: die Selbsteinschätzung der Gesundheit hängt auch über einen langen Zeitraum von über 30 Jahren mit der Wahrscheinlichkeit zu überleben bzw. zu sterben zusammen. In der in der Schweiz durchgeführten Studie hatten Männer, die ihre Gesundheit als "sehr schlecht" einschätzten, ein über 3,3-fach höheres Sterberisiko verglichen mit gleichaltrigen Männern mit der Bewertung "sehr gut". 1,9-mal so hoch war das Sterberisiko bei Frauen mit "sehr schlechter" Gesundheit im Vergleich zu jenen mit "sehr guter".

Dabei nahm das Risiko von der optimistischsten zur pessimistischsten Einschätzung kontinuierlich zu: Personen mit "sehr guter" Gesundheit hatten günstigere Überlebenschancen als solche mit "guter" Gesundheit, letztere bessere als solche mit "mittelmäßiger" Gesundheit und so fort. "Die stetige Risikozunahme und die lange Dauer von über 30 Jahren zwischen der Selbsteinschätzung und dem Ende der Beobachtungszeit macht es praktisch unmöglich, dass vorhandene Krankheiten oder eine dunkle Vorahnung Hauptursachen für den beobachteten Zusammenhang sind", erklärt der Leiter der Studie Matthias Bopp, die im online-Fachmagazin PLoS ONE erschienen ist.

Kaum Einfluss durch Risikofaktoren

Selbst unter Berücksichtigung von Bildungsstufe, Zivilstand, Belastung durch Rauchen, bestehenden chronischen Krankheiten, Medikamenteneinnahme, Blutdruck und Blutzucker schwächte sich der Zusammenhang zwischen selbsteingeschätzter Gesundheit und Sterberisiko nur geringfügig ab.
Bei den Männern betrug der Unterschied im Sterberisiko der besten und schlechtesten Einschätzung immer noch 1:2,9 - bei den Frauen 1:1,5. "Unsere Resultate deuten darauf hin, dass Menschen, die ihre Gesundheit als sehr gut einschätzen, Eigenschaften haben, die ihre Gesundheit fördern und erhalten", folgert der Präventivmediziner David Fäh. Und er ergänzt: "Dazu könnten auch eine positive Lebenseinstellung, eine optimistische Sichtweise der Dinge und eine grundsätzliche Zufriedenheit mit dem eigenen Leben gehören."

Die Studienergebnisse unterstützen die von der Weltgesundheitsorganisation vertretene, breite Auffassung von Gesundheit, nicht bloß als Abwesenheit von Krankheit, sondern als vollständiges körperliches, geistiges und soziales Wohlbefinden. "Gute Ärztinnen und Ärzte sollten also nicht nur nach dem Vorhandensein von Risikofaktoren oder Krankheiten suchen, sondern auch prüfen, welche Gesundheitsressourcen ihre Patienten haben und diese gegebenenfalls fördern und festigen", fordert David Fäh.

Link
PLoS ONE

Kosmisches Plasma.

2012-02-08T22:20:00.000+01:00

aus FAZ, 31. 2. 2012

Plasmaforschung

Billard mit Elektronen

Intensive Röntgenpulse verwandeln einen Festkörper direkt in ein Plasma. Forscher erzeugen damit erstmals „heiße dichte Materie“, einen Zustand, der im Zentrum von Gasplaneten existieren soll.

Von Manfred Lindinger

Ein exotischer Aggregatzustand, wie er im Inneren von Sternen und Gasplaneten wie Jupiter und Saturn vermutet wird, ist jetzt von einer internationalen Forschergruppe für kurze Zeit in einem irdischen Labor erzeugt worden. Den Physikern ist es gelungen, einen metallischen Festkörper schockartig auf eine Temperatur von zwei Milliarden Grad zu erhitzen und ihn dadurch direkt in eine Art Plasma - ein heißes Gemisch aus Ionen und schnellen Elektronen - zu verwandeln. Der übliche Weg über die flüssige und gasförmige Phase wurde dabei ausgespart.

Röntgenblitze zünden Elektronen-Kaskade

Die Wissenschaftler, darunter Forscher aus Jena und Hamburg, haben für ihre Untersuchungen extrem kurze Röntgenpulse des "Freie-Elektronen-Lasers" vom amerikanischen Forschungsinstitut Slac in Stanford auf eine dünne Aluminiumfolie gerichtet. Das Instrument ist die derzeit leistungsfähigste Röntgenquelle der Welt. Da jeder Röntgenblitz nur achtzig billiardstel Sekunden dauerte, hatten die Aluminiumatome nicht die Möglichkeit, ihre Gitterplätze zu verlassen, so dass die Probe weder schmolz noch verdampfte. Bei jedem Puls wurden jedoch Elektronen aus den inneren Hüllen der Atome herausgerissen. Die Ladungsträger kollidierten auf ihrem Weg an die Probenoberfläche mit Elektronen von benachbarten Atomen und setzten diese frei. Es entwickelte sich eine Lawine von schnellen Elektronen, wie man sie üblicherweise in einem Plasma beobachtet.

Zwei Millionen Grad

Die von der Probe ausgesandte Strahlung lieferte den Forschern Informationen über die in der Probe ablaufenden Prozesse und die darin herrschende Temperatur. Es zeigte sich, dass sich in der rund ein Mikrometer dicken Aluminiumfolie während der Dauer eines Röntgenpulses tatsächlich eine Art Plasmazustand entwickelte, der keine Eigenschaften der bekannten Aggregatzustände - fest, flüssig, gasförmig - aufwies. Die Forscher bezeichnen diesen exotischen Aggregatzustand als "heiße dichte Materie". Dass aus diesem extremen Stoff Gasplaneten und Sterne bestehen, wird von Planetenforschern seit langem vermutet. Dank aufwendiger Computermodelle ist man in der Lage, die Vorgänge und die Bedingungen im Inneren von Gasriesen wie Jupiter und Saturn halbwegs realistisch zu simulieren.

Gehirn: Auf die Verbindungen kommt es an.

2012-02-07T20:09:00.001+01:00

aus scinexx

Blick ins Hirn verrät Abschneiden im Reaktionstest

Hirnaktivität kann voraussagen, wie gut jemand ein Videospiel beherrscht

Wissenschaftler können am Gehirn erkennen, ob ein Proband bei einem Reaktionstest gut oder schlecht abschneiden wird. Wie italienische Forscher berichten, müssten sie dafür lediglich mit einem Tomographen in das Hirn der Versuchsperson blicken: Seien bestimmte Hirnareale stark miteinander verknüpft, werde der Proband den Test auch ohne vorheriges Üben gut meistern. Bei wem die Verbindung hingegen schwach sei, müsse länger trainieren, um das gleiche Ergebnis zu erreichen, heißt es im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

„Diese Studie zeigt zum ersten Mal, dass die funktionelle Verbindung, die man vor einem Training misst, Voraussagen über künftige Leistungen bei einer noch unbekannten Aufgabe machen kann“, schreiben Antonello Baldassarre und seine Kollegen von der Universität G. d'Annunzio im italienischen Chieti. Dieses Ergebnis könnte auch erklären, warum einigen Menschen bestimmte Videospiele leichter fallen als ihren Mitmenschen.

Gehirne im Ruhezustand untersucht

In der Studie mussten die Probanden einen Reaktionstest absolvieren. Dabei sollten sie einen Knopf drücken, wenn der Buchstabe T verkehrt herum im linken unteren Viertel eines Bildschirms erschien. Gleichzeitig blinkten als Ablenkung viele Ts in anderen Orientierungen auf. Die Forscher hielten fest, wie lange die Versuchspersonen üben mussten, um in mindestens 80 Prozent der Versuche richtig zu liegen.

Noch vor dem allerersten Training hatten die Wissenschaftler sich mit dem Magnetresonanztomographen die Gehirne der 14 Teilnehmer im Ruhezustand angesehen. Sie überprüften dann im Computer den Zusammenhang zwischen den Hirnaktivitäten und den Testergebnissen.

Viele Verbindungen innerhalb der Sehrinde

Die Probanden zeigten zu Beginn des Trainings sehr unterschiedliche Resultate. Im Durchschnitt mussten sie vier Tage lang je zwei bis drei Stunden trainieren, bis sie die Aufgabe nach den Vorgaben der Forscher zufriedenstellend beherrschten.

Probanden, bei denen der vordere und hintere Teil der Sehrinde über viele Nervenverbindungen miteinander verknüpft waren, schnitten nach Angaben der Wissenschaftler im Test auch ohne weiteres Training besser ab. „Ein hohes Maß an Zusammenhalt zwischen reizspezifischen Regionen der Sehrinde hilft vermutlich dabei, wichtige von unwichtigen Informationen zu trennen“, erklären die Forscher die Ergebnisse.

Wenige Verbindungen zwischen Sehrinde und Kontrollzentren

Nicht nur starke, auch schwache Verbindungen können sich der Studie nach positiv auswirken: Gute Ergebnisse zeigten auch die Versuchspersonen, bei denen die Sehrinde nur wenige Informationen mit anderen Hirnarealen austauschen kann, nämlich mit Kontrollzentren wie der Inselrinde. „Diese Probanden mögen es einfacher finden, Ablenkungen schon früh im Training herauszufiltern“, schreiben die Forscher.

Wie erwartet, hatte die Aktivität der Hörrinde während der Voruntersuchungen keinerlei Einfluss auf das Testergebnis der Probanden – schließlich ging es dabei nur um eine visuelle Erfassung. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die beobachteten Zusammenhänge nicht nur Zufall seien, sondern ihr Untersuchungsverfahren tatsächlich funktioniere. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012; doi:10.1073/pnas.1113148109)

(Proceedings of the National Academy of Sciences / dapd, 07.02.2012 - NPO)

Neurophysik des Lernens (II).

2012-02-06T21:46:00.001+01:00

aus Die Presse.com, 4. 2. 2012

Elektroden im Hirn – oder: Wie man im Schlaf lernt

Forscher am Institute of Science and Technology (IST) Austria in Maria Gugging ergründen an Ratten, welche neuronalen Mechanismen an Lernprozessen beteiligt sind. Elektroden messen die Hippocampus-Aktivität.

von Martin Kugler

Die Ratte scheint gar nicht zu bemerken, was sie da auf dem Kopf trägt: Quietschlebendig tollt sie auf der Plattform herum, beschnuppert alles interessiert und freut sich über die Futter-Pellets, die hin und wieder vom Laborhimmel regnen. Genau dieses Ereignis ist es, das die Forscher am Institute of Science and Technology (IST) Austria in Maria Gugging interessiert: Wie lernt die Ratte, an welcher Stelle der Plattform sie sein muss, damit sie Futter bekommt – und was läuft während dieses Lernprozesses im Gehirn ab?

Dazu wurden dem Tier annähernd 100 feinste Wolfram-Elektroden in ein bestimmtes Gehirnareal, den Hippocampus, eingeführt. Diese Drähtchen messen die Aktivität einzelner Nervenzellen. Von außen ist das sichtbar durch einen Stecker, der am Haupt der Ratte sitzt. An diesem hängen ein Kabel, mit dem die Daten in den Computer überspielt werden, sowie zwei LED-Lämpchen, mit denen die Position der Ratte registriert wird. „Die Ratten haben einen Sinn für die relative Position im Raum: Sie haben in ihrem Hippocampus eine kognitive Karte der Umgebung“, erläutert der Versuchsleiter Joszef Csicsvari. Diese Rolle übernehmen sogenannte Platzzellen – das sind Neuronen, die mit einer hohen Frequenz feuern, wenn sich die Ratte an einem bestimmten Platz befindet.

Plan im Kopf

Obwohl es auf der Plattform keine visuellen Markierungen gibt, lernen die Tiere schnell, wo sie Futter bekommen – der Lernfortschritt lässt sich anhand der Aktivität der Platzzellen gut verfolgen. Die Signale der einzelnen Neuronen huschen in komplizierten Kurven über einen Monitor, durch ausgefuchste mathematische Methoden werden die relevanten Informationen herausgefiltert. „Aus dem neuronalen Muster kann man erkennen, wo sich die Ratte befindet“, erläutert der ungarische Forscher, der im Vorjahr von der Universität Oxford nach Österreich abgeworben wurde.

Doch diese „Gedächtnisspuren“ im Hippocampus sind sehr labil und werden leicht durch andere Aktivitäten verwischt. Um ins Langzeitgedächtnis überzugehen, muss das Erlernte stabilisiert werden. Das geschieht unter anderem im Schlaf: Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass im inaktiven Gehirn die zuvor erlernten Muster wiederkommen – man nennt das „Reaktivierung“. Csicsvari: „Es war überraschend, dass die Häufigkeit, wie oft das Muster wiederkommt, ein Maß dafür ist, wie gut die Erinnerung ist.“ Die Forscher können mittlerweile aus den Erregungsmustern während des Schlafes vorhersagen, wie gut sich die Ratte den Futterplatz eingeprägt hat. „Schlaf zahlt sich aus“, merkt Csicsvari schmunzelnd an.

Seine Arbeitsgruppe untersucht nun, welche Faktoren für den Lernprozess wesentlich sind. Sie schalten u. a. gezielt bestimmte Nervenzellen bzw. Synapsen (Verbindungen zwischen den Nervenzellen) aus – das ist etwa durch Chemikalien oder durch Lichtsignale möglich – und beobachten, wie sich der Lernfortschritt verändert.

Forschung

Am IST Austria entsteht derzeit eine Truppe von Spitzenforschern, die sich interdisziplinär auf unterschiedlichen Ebenen mit dem Gehirn beschäftigen.

Auf der molekularen Ebene arbeitenPeter Jonas und(ab Sommer) Simon Hippenmeyer.Strukturen in den Nervenzellen werden ab 2013 von Ryuichi Shigemoto erforscht.Ganze Nervensystemestehen im Fokus von Jozsef Csicsvari.Um Computermodelle der neuronalen Aktivität kümmert sich Gašper Tkačik.

Wissenschaft im Druck.

2012-02-05T10:50:00.001+01:00

aus Die Presse, Wien, 4. 2. 2012

Forscher boykottieren Wissenschaftsverlag

Einem Boykottaufruf gegen Elsevier schlossen sich innerhalb kürzester Frist Tausende an. Dabei geht es um die Preistreiberei am Markt der Journals und den freien Austausch von Information.

von JÜRGEN LANGENBACH

„Won't publish, won't referee, won't do editorial work.“ So steht es unter 3307 Namen von Wissenschaftlern, die sich einem Internetaufruf zum Boykott eines der größten Verlage für Wissenschaftsjournale angeschlossen haben: Elsevier. Der gibt über 2500 Journals heraus – darunter so wichtige wie „Cell“ und „Lancet“ –, und er macht Gewinne, von denen andere nicht einmal träumen: 2010 summierten sie sich auf 1,16 Milliarden Dollar, das war ein Drittel des Umsatzes.

Und das ist vielen Forschern und Bibliothekaren schon lange ein Dorn im Auge: Journals sind teuer, und die von Elsevier haben „exorbitant hohe Preise“. So formulierte es Timothy Gowers, Mathematiker in Cambridge und Träger der Field-Medaille – das ist eine Art Nobelpreis für Mathematiker – am 21. Januar in einem Blog, in dem er erklärte, warum er selbst Elsevier schon lange boykottiert. Tyler Neylon, ein Mathematikstudent in New York, bekam dies zu Gesicht und richtete zwei Tage später eine Internetseite ein (thecostofknowledge.com).

Journals gibt es nur „im Bündel"

Dann brach das Buschfeuer los, das zeigt, wie viel Ärger sich aufgestaut hat bei denen, von denen die Journals leben, die unentgeltlich für die Journals arbeiten – als Gutachter und/oder Herausgeber –, und die sie schlussendlich kaufen müssen: In kürzester Frist kamen die Unterschriften der inzwischen – seit Beginn dieses Artikels ist eine Stunde vergangen – 3348 Forscher zusammen, die für Elsevier keinen Finger mehr rühren wollen. Dabei geht es nicht nur um den Preis für einzelne Journals, sondern auch darum, dass viele nur „im Bündel“ erhältlich sind: Wenn ein Universitätsbibliothekar etwa das unentbehrliche „Cell“ abonnieren will, muss er zugleich viele andere Journals abnehmen.

So hält es allerdings nicht nur Elsevier, es ist gängige Praxis bei Wissenschaftsverlagen, darauf weisen viele Unterzeichner hin: Man möge den Boykott ausweiten. Dass er just Elsevier trifft, liegt daran, dass die Firma US-Gesetzesvorhaben unterstützt, die den freien Informationsaustausch einengen sollen. Da geht es um die restriktive Regelung von Urheberrechten, die schon Wikipedia zu einem Streiktag veranlasst haben; und da geht es um den „Research Works Act“: Die Gesundheitsbehörde NIH hat vor langer Zeit durchgesetzt, dass von ihr geförderte und in einem Journal publizierte Arbeiten nach einer Frist frei zugänglich gemacht werden müssen.

Der „Research Works Act“ will das rückgängig machen. Und das geht den Forschern, die vom freien Informationsaustausch leben, dann doch zu weit.

Geisteswissenschaftliche Blogger.

2012-02-04T08:57:00.001+01:00

Pressemitteilung

Raus aus der Nische:

Tagung zu Weblogs in den Geisteswissenschaften

Dunja Houelleu

Presse + Öffentlichkeitsarbeit

Deutsches Historisches Institut Paris

02.02.2012 18:07

Die internationale Tagung „Weblogs in den Geisteswissenschaften oder: Vom Entstehen einer neuen Forschungskultur“ am 9. März 2012 in der Bayerischen Akademie der Wissenschaften begleitet den Online-Gang des deutschen Blogportals de.hypotheses.org. Das Portal stellt kostenlos einen Service zur Verfügung, der das Eröffnen von Wissenschaftsblogs aus allen Disziplinen der Humanities erleichtert, diese unter einem Dach versammelt und für eine größere Sichtbarkeit sowie für die Archivierung der Inhalte sorgt.

Damit wird auf ein Defizit reagiert. Während in anderen Ländern und in anderen Disziplinen das Bloggen bereits zum wissenschaftlichen Alltag gehören, führen sie in den deutschsprachigen Geisteswissenschaften derzeit ein Nischendasein. Kritiker verweisen auf das Risiko eines wissenschaftlichen Qualitätsverfalls und betrachten das Blogwesen vorwiegend als Mitteilungsort privater Befindlichkeiten. Doch die Stimmen derjenigen nehmen zu, die das Potential wissenschaftlichen Bloggens für die schnelle Verbreitung und Diskussion aktueller Forschungsinhalte hervorheben. Einblick in laufende Projekte zu gewähren, öffentliche Kommentare, die Freiheit im Stil und die Popularisierung von Ergebnissen sind dabei ungewohnte Erfahrungen. Erleben wir gerade das Entstehen einer neuen Wissenschaftskultur?

Dies thematisiert die Tagung über Weblogs in den Geisteswissenschaften, die darüber hinaus eine Bestandsaufnahme und einen Blick über den Tellerrand auf die Blogkultur anderer Länder und anderer Disziplinen wirft. In den insgesamt zehn Vorträgen stehen Fragen der Zielsetzung, Akzeptanz, Qualitätssicherung und Stilformen dieser Art der Publikation im Vordergrund.

Veranstaltet wird die Tagung vom Deutschen Historischen Instituts Paris und vom Institut für Kunstgeschichte der Ludwig-Maximilians Universität München, mit finanzieller Unterstützung von L.I.S.A. – Das Wissenschaftsportal der Gerda Henkel Stiftung und der Stiftung Deutsche Geisteswissenschaftliche Institute im Ausland (DGIA).

Termin: 9. März 2012, 09:00–17:30 Uhr, Bayerische Akademie der Wissenschaften, Alfons-Goppel-Str. 11, 80539 München.

Weitere Informationen und detailliertes Programm: http://redaktionsblog.hypotheses.org/136
Kontakt / Anmeldung: Deutsches Historisches Institut Paris, Inger Brandt: ibrandt@dhi-paris.fr

Pressekontakt:
Dunja Houelleu
dhouelleu@dhi-paris.fr
Deutsches Historisches Institut Paris
Tel.: +33 (0)1 44 54 24 16

Neuer Blick ins Gehirn.

2012-02-03T20:07:00.001+01:00

aus scinexx

Erster Nano-Blick in das lebende Gehirn

Spezialmikroskop macht winzigste Veränderungen von Gehirnzellen sichtbar

Deutsche Forscher haben erstmals per Mikroskop in das Gehirn eines lebenden Tieres geschaut. Das Spezialmikroskop machte dabei selbst winzige Veränderungen an einzelnen Gehirnzellen sichtbar. Zugang zum Gehirn bot den Wissenschaftlern dabei ein kleines, in den Schädel einer Maus eingesetztes Glasfenster. Dadurch konnten sie noch Strukturen von bis zu 70 Nanometer scharf abbilden - das ist fünf bis zehn Mal kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Bisher sei die Beobachtung von so kleinen Strukturen an lebenden höheren Tieren kaum möglich gewesen. Mit Hilfe der STED-Mikroskopie sei dies nun erstmals gelungen, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "Science".

Bisher mussten Forscher Nerven oder Gehirnbereiche herauspräparieren, um sie hochaufgelöst abbilden zu können. Am lebenden Tier ließen sich zwar mittels leuchtenden Markermolekülen gröbere Strukturen beobachten, nicht aber Veränderungen von nur wenigen Nanometern Größe. Dies ist nun Forschern vom Max-Planck-Instititut für biophysikalische Chemie in Göttingen gelungen.

Zwei Millimeter Öffnung im Schädelknochen

Für ihre Studie entwickelten sie eine spezielle Form des sogenannten Stimulated Emission Depletion (STED)-Mikroskops. Dieses 1994 vom Max-Planck-Forscher Stefan Hell erfundene Mikroskop sendet zwei extrem fokussierte Laserstrahlen aus, die Markermoleküle nur in einem extrem eng umrissenen Bereich zum Leuchten anregen. Dadurch lassen sich selbst Strukturen im Nanometerbereich noch scharf abbilden.

Um mit dem STED-Mikrokop in das Gehirn lebender Mäuse schauen zu können, versetzten die Forscher die Tiere in Vollnarkose und bohrten eine zwei Millimeter kleine Öffnung in deren Schädelknochen. Vorsichtig legten sie darin die Gehirnoberfläche frei und gaben etwas Fluoreszenzmarker darauf. Mit einer durchsichtigen Glasscheibe verschlossen die Wissenschaftler das Loch anschließend wieder und richteten das Objektiv des STED-Mikroskops so aus, dass es genau durch dieses Fenster ins Gehirn blickte.

Einzelne Nervenzell-Ausläufer scharf beobachtet

Mit diesem Verfahren haben die Forscher Gehirnzellen in den obersten 600 Nanometern des Gehirns scharf abgebildet. Einzelne Ausläufer der Gehirnzellen, die sogenannnten Dendriten, seien bis zu einer Größe von 70 Nanometern deutlich zu erkennen gewesen, berichten sie. Diese Ausläufer spielen eine wichtige Rolle für die Verbindung und Kommunikation der Gehirnzellen.

Die Wissenschaftler erstellten alle sieben bis acht Minuten ein solches STED-Bild und konnten so Veränderungen an den Gehirnzellen quasi in Echtzeit verfolgen. "Die Aufnahmen zeigen, dass sich die dendritischen Ausläufer bewegen und innerhalb von Minuten ihre Form ändern", schreiben Sebastian Berning und seine Kollegen vom Max-Planck-Instititut. Das belege, das sich auch im Gehirn erwachsener Tiere die Verbindungen zwischen den Gehirnzellen noch veränderten. (Science, 2012; doi: 10.1126/science.1215369)

(Science, 03.02.2012 - NPO)

Beck's Handbuch zur altgriechischen Literatur.

2012-02-02T15:58:00.001+01:00

aus NZZ, 2. 2. 2012

Der Forschung auf den Fersen Das erneuerte Handbuch der griechischen Literatur der Antike

von Hans-Albrecht Koch · Zu den Achttausendern unter den geisteswissenschaftlichen Handbüchern gehört zweifellos dasjenige zur Altertumswissenschaft im Münchner Verlag C. H. Beck, der mit dem hier anzuzeigenden Titel nunmehr den Teilbereich zur griechischen Literatur innerhalb des Gesamtwerks zu erneuern beginnt. Herausgekommen ist eine nachgerade stupende Zusammenfassung der Forschung seit der letzten Ausgabe, die in mehreren Bänden zwischen 1929 und 1948 erschienen war.

Das alte Handbuch fasste zusammen, was die Gräzistik in der Ära von Ulrich von Wilamowitz-Moellendorff geleistet hatte. Die Neuauflage spiegelt auf nahezu jeder Seite, welche Fortschritte gerade die älteste unter allen Philologien gemacht hat - und man ist, apropos «älteste», versucht hinzuzufügen: eben doch die solideste, wenn sie, wie meist, der Versuchung einer Anbiederung an manche methodische Mätzchen in den Neuphilologien widersteht.

Stimmiges Ganzes

Erstaunlich ist, in welchem Masse es dem Herausgeber, dem bekannten Freiburger Altphilologen Bernhard Zimmermann (Autor einiger auch an Laien gerichteter Bücher), gelungen ist, in diesem Band aus vieler Hände Arbeit ein stimmiges Ganzes zu machen. Auf sechzig Seiten wird ein so klares wie umfassendes Résumé von siebzig Jahren Homer-Forschung gezogen, das von der zergliedernden alten, letztlich noch auf den Hypothesen von Friedrich August Wolf gründenden Homer-Analyse mit ihrer Theorie über die Entstehung der grossen Epen «Ilias» und «Odyssee» aus Einzelliedern über die Bemühungen der «Unitarier», den Dichter Homer oder wenigstens für jedes Epos einen Dichter zu bewahren, bis zur «Neoanalyse» reicht, die aus der Gesamtkonzeption einige vermeintlich erst später interpolierte Passagen herausschneidet.

In der Forschungsgeschichte kamen nach dem Zweiten Weltkrieg neben den rein textanalytischen Positionen, wie sie der Homer-Übersetzer Wolfgang Schadewaldt als «Ilias»-Unitarier und «Odyssee»-Neoanalytiker vertreten hat, die aus der sogenannten Oralistik gewonnenen Erkenntnisse hinzu, wie sie der Amerikaner Milman Parry durch seine ethnologischen Aufzeichnungen mündlichen Liedvortrags auf dem Balkan gewonnen hat. Neue Blicke auf Homer erlauben ferner die antiken Kommentare selbst, die «Scholien», die in mühevollster editorischer Arbeit der Gräzist Hartmut Erbse neu zugänglich gemacht hat.

Rezeptionsgeschichten

Überall ist das Handbuch der neuesten Forschung dicht auf den Fersen, so etwa bei der Berücksichtigung der beachtlichen neuen Papyrusfunde zur Lyrik der Dichterin Sappho. Die Kapitel zu grösseren Autoren, wie etwa zu dem Geschichte, vor allem die der Ägypter und der Perser, erzählenden Herodot und zu dem Geschichte, vor allem die der innergriechischen Auseinandersetzungen zwischen Athen und Sparta im Peloponnesischen Krieg, analysierenden Thukydides, schliessen jeweils mit Informationen zu Überlieferung und Rezeption der behandelten Texte in der Antike. Gerade die Forschung zur Rezeption antiker Texte durch jüngere antike Autoren hat in letzter Zeit zu wichtigen überlieferungs- und bildungsgeschichtlichen Erkenntnissen geführt, was zum Beispiel die Wirkung von Hesiods «Theogonie» auf den alexandrinischen poeta doctus Kallimachos angeht. Über die Antike hinausgreifende Informationen zur Rezeption bis in die Gegenwart hinein, wie sie sich etwa zu den grossen Tragikern Aischylos, Sophokles und Euripides finden, sind sehr selektiv ausgefallen und wären angesichts der Spezialwerke zu dieser Thematik entbehrlich gewesen.

Kompliziertes Kapitel Komödie

Zu den kompliziertesten Themen der Gräzistik gehört die frühe, in ihren Themen ganz auf die Tagespolitik in Athen ausgerichtete Komödie, wie sie uns noch in den erhaltenen Stücken des Aristophanes begegnet, von denen die «Lysistrate» ihrer Geschlechterthematik wegen ja noch heute gelegentlich gespielt wird. Auf hundertfünfzig Seiten unterrichtet das Handbuch über die heute als gesichert geltenden oder als Hypothesen vorgetragenen Ansichten zum Ursprung der Komödie im Dionysoskult ebenso wie zu dem verblüffenden Umstand, dass die vergleichsweise gut überlieferten Stücke des Aristophanes Spätere nicht wegen ihres längst überholten Inhalts interessierten, sondern wegen der Möglichkeit, daraus das gesprochene Alltags-Attisch kennenzulernen.

Vor einem halben Jahrhundert noch wurden solche Bücher wie das hier angezeigte nicht nur von Bibliotheken, Instituten und Dozenten erworben, sondern auch von Studierenden. Sollte der eine oder andere Nachwuchsphilologe die Ausgabe riskieren, er könnte sein Geld besser nicht anlegen.

Handbuch der griechischen Literatur der Antike. Band 1: Die Literatur der archaischen und klassischen Zeit. Hrsg. von Bernhard Zimmermann unter Mitarbeit von Anne Schlichtmann. C. H. Beck, München 2011. XXVIII, 816 S., Fr. 174.-.

Digital und analog - eine Wortklärung.

2012-02-01T16:46:00.002+01:00

Zur Erinnerung: ‚Analog’ ist ein Zifferblatt, wenn sich darauf ein Zeiger in konstantem Tempo so dreht, dass die Drehbewegung auf sinnlich wahrnehm bare Weise das gleichmäßige ‚Verlaufen’ der Zeit „darstellt“; selbst wenn gar keine Ziffern zu sehen sind, sondern nur Striche und Punkte. Auf einem ‚digitalen’ Zifferblatt erscheinen dagegen in gleichmäßigen Abständen nach einander die Ziffern selbst und zeigen an, „wie spät“ es ist. Freilich nur dem, der weiß, was diese Ziffern – diese ‘digits’ – bedeuten. Er muss unser Zahlensystem gelernt haben und wissen, dass der Tag vierundzwanzig Stunden hat. Auf dem analogen Ziffernblatt kann ein Fünfjähriger an der Bewegung des Sekundenzeigers zusehen, wie eine Minute vergeht. Er mag sogar geistig zurück geblieben sein: Er sieht es doch!

Das ist der Unterschied zwischen Abbildung und Symbol. Das eine ist analog, das andere ist digital. Eine arabische Ziffer (nur die heißen so!) ist digital; die römischen Zahlen sind analog, aber auch nur die ersten drei. Bei der IV wird’s ebenfalls digital. Dazwischen liegt der Akt der Reflexion, der Akt des Verstehens, das Denken in specie: die Umrechnung einer (sinnlichen) Erscheinung in eine (logische) Bedeutung – mit der in einem so entstehenden logischen Raum ‚operiert’ werden kann, ohne dass irgendwelche Gegenstände sinnlich anwesend wären).

Der Haken: Im analogen Bilderraum gibt es keinen Verneinungs-Modus. Das ist der Vorzug der analogen Darstellung gegenüber der digitalen: Sie ist reicher, sie ist farbiger. Es kann immer noch eine und noch eine Gestaltqualität, noch eine Farbkombination hinzu erfunden werden. Aber die digitale Darstellungsweise ist bestimmter. Digits lassen sich eindeutig unterscheiden. Ein Apfel und eine Birne lassen sich – von Weitem schon gar – manchmal nicht so klar unterscheiden

Und vor allem: Das digitale Repräsentationsmuster erlaubt die Verneinung, das analoge nicht.

‚Ein Pferd’ kann ich mir anschaulich vor Augen führen. ‚Kein Pferd’ nicht: Wenn ich es mir „vorstelle“, sieht es auch nicht anders aus als, sagen wir, ‚keine Suppenschüssel’.

Und was das Schlimmste ist: Wo es keinen Verneinungsmodus gibt, da gibt es erst recht keinen Frage-Modus!

Nota.

Der entscheidende technische Unterschied zwischen der analogen und der digitalen Funktionsweise ist, dass im digitalen Modus nur diskrete Fortschritte in Stufen vorkommen, während es im analogen Modus nur gleitende, kontinuierliche Übergänge gibt.

Gedankenlesen - oder doch nicht?

2012-02-01T16:24:00.000+01:00

aus scinexx

Gehörte Wörter aus Gehirnwellen rekonstruiert

Neue Methode könnte Stummen ihre Sprache wiedergeben

Forscher können an den Gehirnwellen ablesen, welches Wort ein Mensch gerade hört. In einem Experiment gelang es ihnen, Gehörtes allein anhand des Aktivitätsmusters im Sprachzentrum der Probanden zu rekonstruieren. Ein Modell wandelte dabei die Gehirnsignale in die Schallmuster des entsprechenden Wortes um und gab sie akustisch wieder. Diese Technik hätte die Identifizierung einzelner Wörter schon beim ersten Hören ermöglicht. Die Rekonstruktionen seien sogar gut genug gewesen, um sie mit einem einfachen Spracherkennungsprogramm zuzuordnen, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "PloS Biology".

Das Auslesen von Sprachsignalen direkt aus dem Gehirn könnte eines Tages Patienten zu Gute kommen, die nicht mehr sprechen können, beispielsweise durch einen Schlaganfall oder Lähmungen, meinen die Forscher. Denn wenn man diese Technik weiterentwickele, könne man eines Tages nicht nur tatsächlich Gehörtes, sondern auch die gedachten Wörter und Sätze solcher Patienten auslesen. Das eröffne ihnen eine Möglichkeit, sich der Außenwelt wieder mitzuteilen.

"Wenn wir die Beziehung zwischen den Gehirnsignalen und dem Wortklang verstehen, könnten wir entweder das Wort, das eine Person gerade denkt, per Sprachausgabe erzeugen oder wir lassen diese Wörter einfach als Text beispielsweise auf einem Computerbildschirm erscheinen", sagt Erstautor Brian Pasley von der University of California in Berkeley.

Netz aus Elektroden leitet Gehirnsignale ab

An der Studie nahmen 15 Patienten teil, die sich wegen Epilepsie oder einem Tumor einer Hirnoperation unterzogen. Damit die Ärzte beim Eingriff genau prüfen können, wo wichtige Bereiche im Gehirn liegen, sind die Patienten bei einem solchen Eingriff wach. Über feinmaschige Netze aus Elektroden wird ihre Gehirnaktivität und ihre Reaktion auf verschiedene Reize gemessen.

Für ihr Experiment spielten die Forscher dem jeweiligen Patienten einzelne Wörter vor. Darunter befanden sich sowohl existierende Verben und Substantive, als auch Pseudowörter. Mit Hilfe von auf dem Gehirn aufliegenden Elektroden zeichneten sie dabei gezielt die Aktivität im Schläfenlappen der Probanden auf. Dort liegt das Areal, in dem das Gehirn gehörte Sprache verarbeitet. Die Wissenschaftler nutzten zwei unterschiedliche Modelle, um die Aktivitätsmuster dem Schallwellenmuster der jeweils gesprochen Wörter zuzuordnen.

Computer gibt rekonstruiertes Wort akustisch wieder

Im nächsten Durchgang gingen die Forscher den umgekehrten Weg: Sie fütterten ihre Modelle mit verschiedenen Aktivitätsmustern und ließen sie daraus das Schallwellenmuster des Gehörten rekonstruieren. Über eine Sprachausgabe gab ein Computer diesen rekonstruierten Klang aus.

Bei einem der beiden Modelle sei diese Rekonstruktion gut genug gewesen, um zu erkennen, welches Wort gemeint sei, sagen die Forscher. Noch sei die Wiedergabe nicht perfekt. Es sei aber gut möglich, dass sich mit genaueren Ableitungen und verfeinerten Modellen besser verständliche Sprache aus den Gehirnsignalen erzeugen lassen könnte. (PloS Biology, 2012; doi:10.1371/journal.pbio.1001251)

(Public Library of Science, 01.02.2012 - NPO)

Nota.

Die Maschine kann also erkennen, welche Laute in welche Gehirnströme umgesetzt werden - und hinterher aus den Gehirnströmen die Laute rekonstruieren. Die so gewonnenen Lautbilder qua Spracherkennungsprogramm in Schrift umzusetzen, ist dann ein Leichtes.

Merke also zuerst: Die Maschine beobachtet, wie ein analoges (Laut-)Bild in eine analoge Wellenbewegung übertragen wird - und dreht dann die Sache um. Die Gedanken lesen kann sie freilich nicht - denn dazu müsst sie den Sinn der Lautbilder ent-ziffern, was sie nicht kann. Denn analog ist analog und digital ist digital.

Ich wette: Was einer selber denkt, ohne es zuvor von einem andern gehört zu haben, das kann die Maschine aufgrund der bloßen Gehirnströme nicht in Laute "zurück" übersetzen. Denn wir denken nur ausnahmsweise - ich zum Beispiel jetzt, wo ich Wörter in die Maschine tippe - in Wortzeichen. Wir denken überhaupt nicht in Zeichen. Wir denken in Sinn-Bildern.

J.E.

Hybride Menschheit.

2012-01-31T10:44:00.001+01:00

aus New York Times, 31. 1.  2012                                                   Denisov Mensch (Rek.)

DNA Turning Human Story Into a Tell-All

The tip of a girl’s 40,000-year-old pinky finger found in a cold Siberian cave, paired with faster and cheaper genetic sequencing technology, is helping scientists draw a surprisingly complex new picture of human origins.

By ALANNA MITCHELL

The new view is fast supplanting the traditional idea that modern humans triumphantly marched out of Africa about 50,000 years ago, replacing all other types that had gone before.

Instead, the genetic analysis shows, modern humans encountered and bred with at least two groups of ancient humans in relatively recent times: the Neanderthals, who lived in Europe and Asia, dying out roughly 30,000 years ago, and a mysterious group known as the Denisovans, who lived in Asia and most likely vanished around the same time.

H. erectus, habilis, Denisov

Their DNA lives on in us even though they are extinct. “In a sense, we are a hybrid species,” Chris Stringer, a paleoanthropologist who is the research leader in human origins at the Natural History Museum in London, said in an interview.

The Denisovans (pronounced dun-EE-suh-vinz) were first described a year ago in a groundbreaking paper in the journal Nature made possible by genetic sequencing of the girl’s pinky bone and of an oddly shaped molar from a young adult.

Those findings have unleashed a spate of new analyses.

Scientists are trying to envision the ancient couplings and their consequences: when and where they took place, how they happened, how many produced offspring and what effect the archaic genes have on humans today.

Other scientists are trying to learn more about the Denisovans: who they were, where they lived and how they became extinct.

Denisov-Höhle

A revolutionary increase in the speed and a decline in the cost of gene-sequencing technology have enabled scientists at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany, to map the genomes of both the Neanderthals and the Denisovans.

Comparing genomes, scientists concluded that today’s humans outside Africa carry an average of 2.5 percent Neanderthal DNA, and that people from parts of Oceania also carry about 5 percent Denisovan DNA. A study published in November found that Southeast Asians carry about 1 percent Denisovan DNA in addition to their Neanderthal genes. It is unclear whether Denisovans and Neanderthals also interbred.

A third group of extinct humans, Homo floresiensis, nicknamed “the hobbits” because they were so small, also walked the earth until about 17,000 years ago. It is not known whether modern humans bred with them because the hot, humid climate of the Indonesian island of Flores, where their remains were found, impairs the preservation of DNA.

source: Nature

This means that our modern era, since H. floresiensis died out, is the only time in the four-million-year human history that just one type of human has been alive, said David Reich, a geneticist at Harvard Medical School who was the lead author of the Nature paper on the Denisovans.

For many scientists, the epicenter of the emerging story on human origins is the Denisova cave in the Altai Mountains of Siberia, where the girl’s finger bone was discovered. It is the only known place on the planet where three types of humans — Denisovan, Neanderthal and modern — lived, probably not all at once.

John Hawks, a paleoanthropologist at the University of Wisconsin-Madison, whose lab is examining the archaic genomes, visited the cave in July. It has a high arched roof like a Gothic cathedral and a chimney to the sky, he said, adding that being there was like walking in the footsteps of our ancestors.

The cave has been open to the elements for a quarter of a million years and is rich with layers of sediments that may contain other surprises. Some of its chambers are unexplored, and excavators are still finding human remains that are not yet identified. The average temperature for a year, 32 degrees Fahrenheit, bodes well for the preservation of archaic DNA.

H. floresiensis; sapiens.

Could this cave have been one of the spots where the ancient mating took place? Dr. Hawks said it was possible.

But Dr. Reich and his team have determined through the patterns of archaic DNA replications that a small number of half-Neanderthal, half-modern human hybrids walked the earth between 46,000 and 67,000 years ago, he said in an interview. The half-Denisovan, half-modern humans that contributed to our DNA were more recent.

And Peter Parham, an immunologist at the Stanford University School of Medicine, has used an analysis of modern and ancient immune-system genetic components — alleles — to figure out that one of the Denisovan-modern couplings most likely took place in what is now southeastern China. He has also found some evidence that a Neanderthal-modern pair mated in west Asia.

He stressed, however, that his study was just the first step in trying to reconstruct where the mating took place.

H. neanderthalensis; heidelbergensis

Dr. Parham’s analysis, which shows that some archaic immune alleles are widespread among modern humans, concludes that as few as six couplings all those tens of thousands of years ago might have led to the current level of ancient immune alleles.

Another paper, by Mathias Currat and Laurent Excoffier, two Swiss geneticists, suggests that breeding between Neanderthals and modern humans was rare. Otherwise, they say, modern humans would have far more Neanderthal DNA.

Were they romantic couplings? More likely they were aggressive acts between competing human groups, Dr. Stringer said. For a model, he pointed to modern hunter-gatherer groups that display aggressive behavior among tribes.

The value of the interbreeding shows up in the immune system, Dr. Parham’s analysis suggests. The Neanderthals and Denisovans had lived in Europe and Asia for many thousands of years before modern humans showed up and had developed ways to fight the diseases there, he said in an interview.

When modern humans mated with them, they got an injection of helpful genetic immune material, so useful that it remains in the genome today. This suggests that modern humans needed the archaic DNA to survive.

The downside of archaic immune material is that it may be responsible for autoimmune diseases like diabetes, arthritis and multiple sclerosis, Dr. Parham said, stressing that these are preliminary results.

Although little is known about the Denisovans — the only remains so far are the pinky bone and the tooth, and there are no artifacts like tools. Dr. Reich and others suggest that they were once scattered widely across Asia, from the cold northern cave to the tropical south. The evidence is that modern populations in Oceania, including aboriginal Australians, carry Denisovan genes.

Dr. Reich and others suggest that the interbreeding that led to this phenomenon probably occurred in the south, rather than in Siberia. If so, the Denisovans were more widely dispersed than Neanderthals, and possibly more successful.

But the questions of how many Denisovans there were and how they became extinct have yet to be answered. Right now, as Dr. Reich put it, they are “a genome in search of an archaeology.”

Denisov-Höhle, Ausblick

Human Brain Project in der Kritik.

2012-01-30T20:53:00.002+01:00

aus NZZ, 25. 1. 2012

Hirnforscher stellt sich Kritik Debatte um teures Grossprojekt

Ein visionärer Hirnforscher will einen Supercomputer bauen, der das menschliche Gehirn simuliert. Die Kritik aus den eigenen Reihen ist laut und war Thema einer Konferenz in Bern.

von Lena Stallmach

Mit dem «Human Brain Project» hat der Hirnforscher Henry Markram von der ETH Lausanne schon viel zu reden gegeben. Das Projekt befindet sich in der Endausscheidung der «Future-Flagship-Projekte» der EU, von denen zwei über 10 Jahre mit je bis zu einer Milliarde Euro gefördert werden sollen. Am Freitag hatte die Akademie der Naturwissenschaften Schweiz Markram und einige Kritiker aus der Forschergemeinde an die Uni Bern eingeladen, um über Schwachstellen des Projekts zu diskutieren.

Ein in Bern häufig genanntes Argument gegen das Projekt war, dass man in den Neurowissenschaften nicht alles auf eine Karte setzen wolle und lieber die Vielfalt und junge Wissenschafter fördern wolle als ein Grossprojekt. Die EU-Milliarde gibt es nämlich nicht umsonst. Ein Teil davon soll gemeinsam von den am Projekt beteiligten Ländern getragen werden. Noch ist unklar, wie viel das sein wird und wer es bezahlen soll. Laut Markram wären es beim «Human Brain Project» (HBP) jährlich 10 Millionen Euro, die möglicherweise anderen neurowissenschaftlichen Projekten entgingen. Doch profitierten von diesem Geld auch junge Forscher.

Letztes Jahr hatte Markram bei öffentlichen Auftritten jeweils in den Vordergrund gestellt, dass er innerhalb von 10 Jahren das menschliche Gehirn werde simulieren können. Das Hirnmodell solle dann in der medizinischen Forschung genutzt werden. Diesmal äusserte er sich zurückhaltender und stellte den Aufbau eines Hochleistungsrechenzentrums in den Vordergrund. Dieses soll ermöglichen, alle in der Neurowissenschaft produzierten Resultate, die für die Simulation des Gehirns relevant sind, zu bündeln und in ein vereinendes Modell einzuarbeiten. Die dabei erarbeiteten Werkzeuge und die Einrichtung sollen auch von anderen Forschern genutzt werden können. Damit signalisierte Markram erstmals, dass auch eine Kooperation möglich wäre.

Einige Kritiker sprachen grundsätzlichere Probleme des Projekts an. Alexandre Pouget von der Universität Genf vertrat den Standpunkt, dass eine solche Einrichtung für die Neurowissenschaften nicht notwendig sei. Nicht die fehlende Rechnerleistung sei ein Problem, sondern das Fehlen einer Theorie. Rodney Douglas von der ETH Zürich und Larry Abbott von der Columbia University, USA, stellten infrage, dass man von einer Computersimulation überhaupt etwas Neues über das Gehirn lernen könne. Und David Willshaw von der University of Edinburgh kritisierte, dass dem Projekt ein klares Ziel fehle.

Dem entgegnete Thomas Schulthess, Direktor des schweizerischen Hochleistungsrechenzentrums bei Lugano, wo einer der Supercomputer stehen soll, dass man ein solches Forschungszentrum auch ohne klares Ziel aufbauen könne, doch brauche es die Unterstützung der Forschergemeinde. Er sehe es als grosse Chance für die Neurowissenschaften, ein Grossprojekt an Land zu ziehen. Allgemein war man sich einig, dass die breitere Einbindung von Forschern in das Projekt dessen Akzeptanz innerhalb der Forschergemeinde verbessern könne. Womöglich entsteht der Bedarf für einen Supercomputer auch erst, wenn er da ist. Der grundsätzlichen Kritik an seinem Projekt hatte Markram jedoch nicht viel entgegenzusetzen.

Memristoren - ein weiterer Schritt auf dem Weg zum künstlichen Gehirn.

2012-01-29T13:01:00.001+01:00

aus derStandard.at, 24. 1. 2012

Künstliche Nerven imitieren erfolgreich menschliche Neuronen

Deutsche Physiker bestätigen übereinstimmende Eigenschaften

Modernste Supercomputer sind bereits zu schier unglaublichen Rechenleistungen fähig - und doch reicht ihre Effizienz bei weitem nicht an jene des menschlichen Gehirns heran. Um zu ergründen, wie das Gehirn seine Aufgaben auf so überragende Weise bewältigt, versuchen Wissenschafter rund um den Globus Nervenzellen künstlich nachzubauen und so die Grundlagen für künftig noch leistungsfähigere Computer zu legen. Physiker der Universität Bielefeld konnten nun zeigen, dass eine neue Sorte von mikroskopisch kleinen Elektronikbauteilen - sogenannte Memristoren - in der Lage ist, wesentliche Eigenschaften von natürlichen Nerven zu imitieren.

Mit ihrer Forschungsarbeit bestätigen die Wissenschafter die Annahme, dass Memristoren zum Bau künstlicher Gehirne und Nervensysteme genutzt werden können. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher in der Fachzeitschrift "Advanced Materials".

Neue Hoffnungsträger

Memristoren gelten in der Elektrotechnik als neue Hoffnungsträger. 2008 wurde der erste Memristor realisiert, theoretisch erdacht wurde er bereits in den frühen 1970ern. Bauteile dieser Art bestehen zum Beispiel aus Drähten in Nanogröße. Diese Nanodrähte leiten Strom unterschiedlich stark. Wie gut sie leiten beziehungsweise wie stark ihr Widerstand ist, hängt unter anderem davon ab, wie stark der Strom war, der in der Vergangenheit durch sie geflossen ist und wie lange dieser Strom auf sie einwirken konnte. Das ist die Besonderheit eines Memristors: Er lernt und merkt sich seine "Geschichte" - und das auch dann, wenn der Strom abgeklemmt ist.

Ein Memristor funktioniert damit so ähnlich wie ein "Bauteil" im menschlichen Gehirn, über das die Nervenzellen miteinander in Kontakt treten: die Synapse. Auch diese "Brücke" zwischen den Nervenzellen wird stärker, je öfter sie beansprucht wird: Wenn eine Nervenzelle eine andere Nervenzelle langandauernd und wiederholt anregt, dann verändert sich dadurch die Synapse und die Übertragung des Signals wird effizienter.

Wissenschafter wollen die Ähnlichkeit zwischen Synapsen und Memristoren nun etwa nutzen, um Computer zu konstruieren, die ähnlich schnell und stromsparend wie das menschliche Gehirn arbeiten. Ein erster Schritt zu solchen künstlichen neuronalen Netzen ist den Bielefelder Forschern rund um den Experimentalphysiker Andy Thomas gelungen. Bisher war unklar, ob mit der Verstärkung des Signals im Memristor die Nervenzelle tatsächlich imitiert werden kann: Wie stark muss der Strom sein und wann muss er fließen, so dass sich die Leitfähigkeit des Memristors ändert? Die Gruppe um Andy Thomas liefert in ihrer jüngsten Veröffentlichung dazu nun entscheidende Messdaten.

Bestätigte Ähnlichkeiten

Eine Nervenzelle erregt eine andere Nervenzelle, indem sie einen schwachen Stromstoß an sie abfeuert. Solche Stromstöße nennen Wissenschafter "Spikes". Die Bielefelder Forscher haben nun gezeigt, dass ein "Spike" eine bestimmte Zeit durch einen Memristor geleitet werden muss, damit sich die Leitfähigkeit ändert. Mit ihren Experimenten bestätigten die Wissenschafter die Annahme, dass die Übertragungsstärke von Memristoren bei Synapsen von früheren Spikes abhängt.

Ihre Ergebnisse gingen aber noch über diesen Befund hinaus: Sie stellten nicht nur fest, dass Memristoren wie Synapsen reagieren können - sie fanden außerdem heraus, dass sie ähnliche Eigenschaften wie die feuernden Nervenzellen aufweisen. Demnach zeigt der elektrische Widerstand in den elektronischen Bauteilen einen Verlauf wie er in ähnlicher Form in Nervenzellen vorkommt. Den Forschern zufolge springt der Widerstand zwischen zwei festen Werten hin und her, entsprechend dem Verlauf in natürlichen Nervenzellen. (red)

Abstract

Advanced Materials: The Memristive Magnetic Tunnel Junction as a Nanoscopic Synapse-Neuron System

Open Access - Internet und Freiheit der Wissenschaft.

2012-01-28T21:11:00.002+01:00

aus NZZ, 25. 1. 2012

Ein Bärendienst an der Forschung Wie Wissenschaftsverlage den freien Zugang zu Informationen zu blockieren versuchen

Ein freier Informationszugang ist für die Forschung essenziell. Mit Argwohn beobachten Forscher deshalb Versuche, ihn mit politischen und rechtlichen Mitteln einzuschränken.

von Donat Agosti

Das Internet ermöglicht theoretisch einen freien Zugang zu Daten und Forschungsresultaten an jedem beliebigen Ort der Welt. Für die Forschung werden damit mehrere Fliegen auf einen Schlag erledigt: Zum einen können die mit öffentlichen Geldern finanzierten Forscher ihre Resultate sofort weltweit zugänglich machen und dadurch andere Forschungen und Innovationen anstossen. Zum anderen wird es ihnen ermöglicht, mit Volltextsuchen wie Google Scholar die verstreuten Informationen überhaupt zu finden und zu gebrauchen. Den wissenschaftlichen Verlagen ist der freie Informationsaustausch allerdings ein Dorn im Auge. Wie zwei Beispiele aus jüngster Zeit zeigen, gehen sie mit politischen und rechtlichen Mitteln gegen die Open-Access-Bewegung vor.

In den USA ist der freie Zugang zu Forschungsresultaten zumindest in der biomedizinischen Literatur Realität. Seit 2008 verlangt das National Institute of Health (NIH), dass alle wissenschaftlichen Arbeiten, die durch diese Institution gefördert wurden, spätestens nach einem halben Jahr über das hauseigene Archiv «PubMed Central» frei zugänglich sind. Diese Errungenschaft will die am 16. Dezember 2011 im amerikanischen Kongress eingegebene Gesetzesvorlage «Research Works Act» wieder rückgängig machen. Sie will verbieten, dass die Gewährung von öffentlichen Fördermitteln an die Bedingung geknüpft wird, dass die Forschungsergebnisse auf frei zugänglichen Plattformen publiziert werden. Die Gesetzesvorlage wurde von den Kongressabgeordneten Darrell Issa und Carolyn Maloney mit der Begründung eingereicht, dass mit der NIH-Bedingung Wissenschaftsverlage nicht mehr überlebensfähig seien. Wie inzwischen bekanntwurde, ist der Wahlkampf von Maloney durch Spenden des Wissenschaftsverlags Elsevier unterstützt worden.

Fast zur gleichen Zeit, am 19. Dezember 2011, haben die Wissenschaftsverlage Elsevier, Thieme und Springer eine Klage beim Zürcher Handelsgericht eingereicht, mit welcher der ETH-Bibliothek verboten werden soll, ihren Dokumentenlieferdienst in der heutigen Form weiterzuführen. Über diesen Dienst können Kunden der ETH-Bibliothek die elektronische Zusendung von Artikeln aus wissenschaftlichen Zeitschriften verlangen. Die Kopien dürfen nur für den internen Gebrauch verwendet und nicht weitergegeben werden. Zudem entrichtet die ETH-Bibliothek der Verwertungsgesellschaft Pro Litteris eine jährliche Vergütung. Die klagenden Verlage wollen diese Dienstleistung mit der Begründung verbieten, dass sie diese Artikel selbst online anbieten, allerdings in der Regel für ungefähr 30 Euro pro Artikel, ein Vielfaches dessen, was der Bezug durch die ETH-Bibliothek kostet.

Mit ihrer Klage wollen die Wissenschaftsverlage eine Regelung des schweizerischen Urheberrechtsgesetzes unterlaufen, die das auszugsweise Kopieren aus Zeitschriften ausdrücklich erlaubt. Diese Regelung ist, im Vergleich etwa zur Situation in Deutschland, wo derartige Kopien verboten sind, ein eindeutiger Standortvorteil für den Forschungsplatz Schweiz.

Wissenschaftliche Veröffentlichungen spielen in der Forschung eine zentrale Rolle. Deshalb stellt sich die Frage, ob die Verlage der Wissenschaft nicht einen Bärendienst erweisen. Das Vorgehen der Verlage erstaunt auch deshalb, weil sie in einem rechtlichen Sinne weder die Urheber noch die Qualitätskontrolleure der von ihnen publizierten Arbeiten sind. Der Forschungsförderer bezahlt nämlich nicht nur die ganze Forschung, sondern auch die wissenschaftliche Beurteilung von Fachartikeln, die meist durch Fachleute in solchen Forschungsinstitutionen erfolgt. Die Verlage bekommen also ein fertiges und extrem hochwertiges Produkt, das sie formatieren und vertreiben. Mit der Umstellung auf elektronische Publikationsformen ist ein erheblicher Teil der mit diesem Vertrieb verbundenen Kosten weggefallen. Trotzdem sind die Abonnementspreise dieser Zeitschriften von Jahr zu Jahr rasant gestiegen. Damit unterstützten die Verlage eigenhändig die Open-Access-Bewegung, gegen die sie nun vorgehen.

Über Foucault.

2012-01-27T12:45:00.001+01:00

aus NZZ, 25. 1. 2012

Der Philosoph als Textkörper Michael Fischs Biografie der Werke Michel Foucaults

von Roman Veressov · «Lenin lebte, Lenin lebt, Lenin wird leben!» - ein einfacher Austausch des Namens genügte, um Wladimir Majakowskis Ausruf in eine Formulierung der Pointe umzuprägen, mit der Michael Fischs Foucault-Biografie «Werke und Freuden» aufwartet. Kritikern wie Jean Baudrillard, der bereits zu dessen Lebzeiten ein «Vergessen» Foucaults forderte («Oublier Foucault»), entgegnet Fisch nämlich dezidiert, dass mit Foucaults Tod zwar das Werk ende, doch «die Biografie endet nicht mit dem Tod. Michel Foucault lebt weiter - durch sein Werk.»

Das «Leben des Denkens»

Im Gegensatz wiederum zu Foucault freundschaftlich zugetanen Interpreten wie Paul Veyne oder Gilles Deleuze, die den traditionellen Widerstreit des Werkes und des Lebens durch eine metaphorische Transformation des Philosophen in einen «Planeten», einen «Archivar», einen «Samurai», einen «Kartografen» (und anderes mehr) zu überwinden suchten, verspricht Fisch, die Synthese von Denken und Person durch eine «Biografie des Werks» selbst zu vollbringen. Fisch möchte, was sich hinter dem Namen «Foucault» verbirgt, weder ausschliesslich als Individuum noch als eine quasi literarische Figur, sondern vielmehr als Textkörper behandeln, dessen Anatomie, Organisation und Genese es nachzuzeichnen und in einem Bild des «Lebens des Denkens» festzuhalten gelte.

Fisch verfügt als professioneller Schriftsteller und Literaturwissenschafter über eine geschmeidige Erzählstimme und philologisch geschulte Hände. Beides kommt seiner klassisch chronologisch angelegten Darstellung insbesondere auf der Ebene des eigentlichen Lebensberichts sehr zugute. Durch die philologische Absicherung der Narration gelingt es ihm, Foucaults schillernde Persönlichkeit anschaulich werden zu lassen, ohne sie im Trivialen oder Anekdotischen zu zerfasern. Der Autor entschlüsselt Foucaults Forschungsmotive, ohne einem «Biografismus» zu verfallen; er erhellt das private wie politische Handeln seines Protagonisten, ohne sich eine Psychologisierung anzumassen.

Selbst den delikaten und sperrigen Episoden, die in Foucaults Werdegang eingestreut sind, begegnet Fisch bescheiden und behutsam, indem er lediglich die kontroversen Überlieferungen der fraglichen Geschichte vorträgt und im Zweifelsfall auch Widersprüchen Raum lässt. Seine gelehrten Exkurse über Weggefährten und Zeitgenossen Foucaults (Dumézil, Canguilhem und andere), geistesverwandte Denker (etwa Nietzsche oder Bataille) und Antipoden (beispielsweise Hegel oder Sartre) schliessen sich nur durch die erzählerische Darstellung zu dem Kreislauf jener, wie Stephen Greenblatt sagen würde, «sozialen Energie» zusammen, aus der sich seinerzeit Foucaults Denkbewegung speiste.

Doch so kompetent und alert er diese Prozesse darzutun versteht, so ungelenk agiert Fisch bei dem Versuch, das Organisationsgeheimnis des Foucaultschen Theorie-Korpus zu lüften. Anstatt sich um Methodenanalyse und die immanente Systematisierung der Begriffe Foucaults zu bemühen, setzt Fisch grösstenteils auf die Recherche von deren Umfang und Herkunftsgeschichte. Er bedient sich dabei augenscheinlich einer Art von Thesaurus, um zu allen Hauptthesen und -termini Bündel von einschlägigen Originalzitaten quer aus dem OEuvre einzusammeln; und in die Lücken wirft er bei Bedarf ad hoc Kommentarbrocken aus einem weiteren Zettelkasten mit der Sekundärliteratur.

So liegt am Ende ein stoffreiches Konglomerat vor, dessen analytische Qualität indes nicht höher zu veranschlagen ist als die einer mittelmässigen Einführung. Vertan ist damit leider auch die Chance, die Fisch das redensartliche «Glück des Spätgeborenen» gewährt hat, nämlich durch die Berücksichtigung der Erstveröffentlichungen der Vorlesungen und letzten Beiträge Foucaults zur Thematik der «Regierung» einen Erkenntnismehrwert im Blick auf das Gesamtwerk zu erzeugen - sofern man nicht willens ist, bereits die archivarische Vervollständigung als Pionierleistung zu würdigen.

Ein schwerwiegendes Manko

Für eine herkömmliche Biografie noch hinnehmbar, ist dies Manko für Fischs Arbeit insofern verheerend, als damit ein eminenter Aspekt des Werks und zugleich ein wesentliches persönliches Charaktermerkmal Foucaults unkenntlich wird: der systematische Zug. Weder Monumentalphilosoph noch Sprachartist, war Foucault bekanntlich gleichwohl ein formstrenger und luzider Stilist und ein ebenso passionierter wie rigoroser Epistemologe, dessen intellektuelle Entwicklung sich beileibe nicht bloss über geistreiche Wortschöpfungen und faszinierende Themenstoffwechsel vollzog, sondern gleichermassen, wenn nicht hauptsächlich, durch die systematische Problematisierung und Kritik der eigenen Erkenntnisverfahren vorangetrieben wurde. So entgeht Fisch auch die zentrale vitale Funktion, die gerade diese - scheinbar kaltblütige - Systematizität für Foucaults Schaffen hatte. Dadurch droht das «Werk» sein Herzstück und damit auch sein «Leben» einzubüssen.

Michael Fisch: Werke und Freuden. Foucault - eine Biografie. Transcript, Bielefeld 2011. 600 S., Fr. 52.90.

Ist Trauer pathologisch?

2012-01-26T11:09:00.001+01:00

aus New York Times, 25. 1. 2012

Grief Could Join List of Disorders

By BENEDICT CARE

When does a broken heart become a diagnosis?

In a bitter skirmish over the definition of depression, a new report contends that a proposed change to the diagnosis would characterize grieving as a disorder and greatly increase the number of people treated for it.

The criteria for depression are being reviewed by the American Psychiatric Association, which is finishing work on the fifth edition of its Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, or D.S.M., the first since 1994. The manual is the standard reference for the field, shaping treatment and insurance decisions, and its revisions will affect the lives of millions of people for years to come.

In coming months, as the manual is finalized, outside experts will intensify scrutiny of its finer points, many of which are deeply contentious in the field. A controversy erupted last week over the proposed tightening of the definition of autism, possibly sharply reducing the number of people who receive the diagnosis. Psychiatrists say current efforts to revise the manual are shaping up as the most contentious ever.

The new report, by psychiatric researchers from Columbia and New York Universities, argues that the current definition of depression — which excludes bereavement [Trauer], the usual grieving after the loss of a loved one — is far more accurate. If the “bereavement exclusion” is eliminated, they say, “there is the potential for considerable false-positive diagnosis and unnecessary treatment of grief-stricken persons.” Drugs for depression can have side effects, including low sex drive and sleeping problems.

But experts who support the new definition say sometimes grieving people need help. “Depression can and does occur in the wake of bereavement, it can be severe and debilitating, and calling it by any other name is doing a disservice to people who may require more careful attention,” said Dr. Sidney Zisook, a psychiatrist at the University of California, San Diego.

In blogs, letters, and editorials, experts and advocates have been busy dissecting the implications of this and scores of other proposed revisions, now available online, including new diagnoses that include “binge eating disorder,” “premenstrual dysphoric disorder” and “attenuated psychosis syndrome.” The clashes typically revolve around subtle distinctions that are often not readily apparent to those unfamiliar with the revision process. If a person does not meet precise criteria, then the diagnosis does not apply and treatment is not covered, so the stakes are high.

“The world has changed” since the last revision, in 1993, said Dr. James H. Scully Jr., chief executive of the psychiatric association. “We’ve got electronic media around the clock, and we’ve made drafts of the proposed changes public online, for one thing. So anybody and everybody can comment on them, at any time, without any editors.”

Many doctors and therapists approve of efforts to eliminate vague, catch-all diagnostic labels like “eating disorder-not otherwise specified” and “pervasive development disorder-not otherwise specified,” which is related to autism. But a swarm of critics, including two psychiatrists who oversaw revisions of earlier editions, has descended on many other proposals.

“What I worry about most is that the revisions will medicalize normality and that millions of people will get psychiatric labels unnecessarily,” said Dr. Allen Frances, who was chairman of the task force that revised the last edition.

Dr. Frances, now an emeritus professor at Duke University, has been criticizing the current process relentlessly in blog posts and e-mails. Dr. Robert L. Spitzer, who oversaw revision of the third manual in 1980, has also voiced concerns, as have the American Counseling Association, the British Psychological Society and a division of the American Psychological Association. Some of the concerns have to do with important technical matters, like the statistical reliability of diagnostic questionnaires. Others are focused on proposed changes to the most familiar diagnoses.

Under the current criteria, a depression diagnosis requires that a person have five of nine symptoms — which include sleeping problems, a feeling of worthlessness and a loss of concentration — for two weeks or more. The criteria make an explicit exception for normal grieving, which can look like depression.

But the proposed diagnosis of depression has no such exclusion, and in the new study, Jerome C. Wakefield of New York University and Dr. Michael First of Columbia concluded that the evidence was not strong enough to support the change. “An estimated 8 to 10 million people lose a loved one every year, and something like a third to a half of them suffer depressive symptoms for up to month afterward,” said Dr. Wakefield, author of “The Loss of Sadness.” “This would pathologize them for behavior previously thought to be normal.”

But Dr. David J. Kupfer, a professor of psychiatry at the University of Pittsburgh School of Medicine and the chairman of the task force making revisions, disagreed, saying, “If someone is suffering from severe depression symptoms one or two months after a loss or a death, and I can’t make a diagnosis of depression — well, that is not being clinically proactive. That person may then not get the treatment they need.”

Another point of growing contention is a proposed new diagnosis, “attenuated psychosis syndrome,” which would be given to people who experience delusional thinking and hallucinations and sometimes say things that do not make sense. Psychosis is the signature symptom of schizophrenia, typically a lifelong, disabling mental disorder. Psychiatrists have long hoped for a way to catch it early, before it turns into full-blown schizophrenia.

But critics say these symptoms are poor predictors of the disorder. In studies, 70 percent to 80 percent of young people who report these strange experiences do not ever qualify for a full-blown schizophrenia diagnosis, yet the label increases the risk of being “treated” with powerful anti-psychosis drugs.

“There’s already overuse of these drugs in children and adolescents, and having this vague diagnosis, regardless of its intent, will only increase misuse in this vulnerable population,” said Dr. Peter J. Weiden, director of the psychosis treatment program at the University of Illinois at Chicago.

Some outside experts say the same is true of other proposed additions, like premenstrual dysphoric disorder (lethargy and other depressive symptoms in the week before menses, among other things) and binge-eating disorder (out-of-control bingeing, complete with self-loathing). Getting the diagnosis increases the likelihood of being treated for what is normal behavior, or close enough.

Task force members argue differently: if a person is in distress and seeking help, then treatment ought to be offered — and covered by insurance.

For now, these revisions are still in play; the completed manuscript is due to the printer in December. In the longer term, the politicking is likely to have a corrosive effect on the process, some experts said. Recent findings in genetics show that nature does not respect psychiatric categories — many different disorders seem linked to some of the same genetic glitches.

Already a federal agency, the National Institute of Mental Health, has set up its own independent effort to classify mental disorders, called Research Domain Criteria, which will not be based on existing categories.

In time, said Dr. Steven E. Hyman, a resident scholar at the Broad Institute of M.I.T. and Harvard, this kind of approach should ground the field more in nature and less in expert opinion. Until then, there is and will be the diagnostic manual.

Nota.

Die Schärfe solcher Debatten wäre unbegreiflich wenn - nicht soviel Geld auf dem Spiele stünde. Ärzte und mit ihnn stets die pharmazeutische Industrie wünschen sich eine Ausweitung der Diagnose, Versicherungennuund Krankenkassen, eventuell staatliche Versorgungseinrichtungen sind sehr dagegen.

Dabei ist die Sache so simpel wie nur irgendwas. 'Trauerzustände führen manchmal (oft?) zu depressiven Verstimmungen, die sich, wenn nicht behandelt, zu Depressionen und schlimmstenfalls zu chronischen Zuständen führen können': Dem gesunden Menschenverstand ist damit restlos Genüge getan. Aber der ist nicht in erster Linie gefragt.

Und schließlich hätte noch die Res publica selber ein Wort zu sagen: Dass immer mehr Bereiche des ganz normalen Alltagslebens als pathologisch problematisiert werden, kann ihr nicht recht sein.

J.E.

Stress und Wahrnehmuung.

2012-01-25T22:47:00.001+01:00

Pressemitteilung

Stresshormon wirkt deutlich schneller als erwartet

Peter Kuntz

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Universität Trier

24.01.2012 09:05

Psychobiologen der Universität Trier entdecken Wirkung von Kortisol auf Thalamus

Stress könnte sich beim Menschen weitaus umfassender auf die Wahrnehmung und Informations- verarbeitung auswirken als bisher angenommen. Forschern am Fachbereich I der Universität Trier unter der Federführung des Psychobiologen Prof. Dr. Hartmut Schächinger ist in Zusammenarbeit mit dem Brüderkrankenhaus Trier erstmals der Nachweis einer raschen Wirkung des Stresshormons Kortisol auf den Thalamus gelungen. Damit würde Kortisol beim Menschen die thalamische Informationsverarbeitung von Stressereignissen nahezu unmittelbar beeinflussen und nicht - wie bisher angenommen - frühestens nach 20 Minuten.

Forschern am Fachbereich I der Universität Trier gelingt in Zusammenarbeit mit dem Brüderkrankenhaus Trier erstmals der Nachweis einer raschen Wirkung des Stresshormons Kortisol auf den Thalamus. Diese Gehirnstruktur ist für viele kognitive Prozesse äußerst wichtig, u.a. für die Aufmerksamkeit und Informationsverarbeitung. Dieser Befund wurde in der neuesten Ausgabe des renommierten „Journal of Neuroscience“ publiziert. Erstautor dieser Publikation ist ein Doktorand des DFG-geförderten Internationalen Graduiertenkollegs „Psychoneuroendokrinologie des Stresses“.

Stress ist ein psychobiologisches Phänomen. Während Stress kommt es zu physiologischen und kognitiven Reaktionen. Mit diesen soll eine aus phylogenetischer Perspektive vorteilhafte Anpassung des Individuums an das Stress auslösende Ereignis begünstigt werden. Zwar wird im Rahmen einer Stressreaktion Kortisol schon innerhalb von Minuten in den Blutkreislauf freigesetzt. Bisher wurde jedoch vermutet, dass Kortisol nur relativ langsam im Gehirn wirken kann. Grund für diese Vermutung liefern Untersuchungen, die belegen, dass die durch Kortisol ausgelösten molekularbiologischen Prozesse frühestens nach 20 Minuten zu spezifischen Funktionsänderungen der Zellen führen können. Damit wäre ein Einfluss des Stresshormons Kortisol auf die unmittelbare kognitive Verarbeitung des Stress auslösenden Ereignisses ausgeschlossen.

Mit dem jetzt publizierten interdisziplinären Forschungsprojekt konnte jedoch in mehreren unabhängigen Experimenten gezeigt werden, dass Kortisol innerhalb weniger Minuten Funktionsänderungen im Thalamus hervorruft. Der Thalamus ist eine sehr wichtige Gehirnstruktur, die bei der Verarbeitung fast aller Wahrnehmungen eine Rolle spielt. Zudem ist der Thalamus an der Regulation von Wachheit und Aufmerksamkeit beteiligt. Die Forschungsergebnisse zeigen daher, dass das im Rahmen einer Stresssituation ausgeschüttete Hormon Kortisol sehr wohl einen Einfluss auf die kognitive Verarbeitung des Stress auslösenden Ereignisses ausüben könnte.

Orginalpublikation:
F Strelzyk, M Hermes, E Naumann, M Oitzl, C Walter, HP Busch, S Richter, and H Schächinger: Tune It Down to Live It Up? Rapid, Nongenomic Effects of Cortisol on the Human Brain. Journal of Neuroscience 2012; 32: 616–625.

Nota.

"Das Limbische System ist 'Durchlaufstation' für zwei wichtige Nervenstränge. Der eine verläuft direkt von den Sinnesorganen des Körpers über den Thalamus, der das Tor zum Bewusstsein genannt wird, zu den verschiedenen Regionen des Cortex. Er ist also eine wichtige Schaltzentrale im Verbund der drei großen Teile des Gehirns (Stammhirn - Limbisches System - Großhirn) und ihrer zentralen Kontrolle. Der andere Nervenstrang von und zum Körper läuft über den Hypothalamus und bindet das Limbische System ein in das Geflecht der neuronal fundierten Entscheidungsprozesse. Sie reagieren auf sinnliche Wahrnehmungen der Umwelt ebenso wie auf von Meldungen über die Bedürfnisse des Organismus, die von innen kommen. Der Hypothalamus nimmt so Einfluss darauf, welche der vielen immer gleichzeitig registrierten Sinneseindrücke unterdrückt und welche beachtet und weiter verarbeitet werden.

Die Leistungen von Thalamus und Hypothalamus werden ergänzt durch die Leistungen des Hippocampus. Er registriert die Kontextbedingungen des Erlebens. Sie bilden die Grundlage dafür, dass man sich daran erinnern kann, bestimmte Erfahrungen schon einmal gemacht zu haben (episodisches Gedächtnis)."

aus http://www2.uni-wuppertal.de/FB4/anglistik/multhaup/brain_language_learning/html/brain_macrostructures/2_drei%20etagen_txt.html

Vulkanischer Lebensborn.

2012-01-23T10:41:00.002+01:00

aus scinexx

Reaktionslawine am Ursprung des Lebens

Mechanismus zur Evolution der ersten Stoffwechselprozesse entdeckt

Die Entstehung erster Biomoleküle, die sich vervielfältigen und weiter entwickeln können gilt chemisch gesehen als der Ursprung des Lebens. Dieser „Urstoffwechsel“ könnte in vulkanisch-hydrothermalen Strömungskanälen stattgefunden haben. Welche Reaktionen jedoch die Evolution dieses Urstoffwechsels auslösten, war unklar – bis jetzt.

Denn nun haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) im Laborversuch erstmals Mechanismen gezeigt, mit denen wenige Biomoleküle lawinenartig neue Produkte hervorbringen und so einen selbst-expandierenden Stoffwechsel in Gang setzen können. Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Chemistry – A European Journal“.

Einzigartige Umgebung

Vulkanisch-hydrothermale Strömungskanäle bieten eine chemisch einzigartige Umgebung, die auf den ersten Blick lebensfeindlich scheint. Es handelt sich dabei um Risse in der Erdkruste, durch die Wasser strömt, das Vulkangase enthält und diverse Mineralien kontaktiert. Und doch – gerade in dieser extremen Umgebung könnten sich jene beiden Mechanismen entwickelt haben, die allem Leben zu Grunde liegen: Vervielfältigung von Biomolekülen – Reproduktion - und Entwicklung neuer Biomoleküle auf Basis der zuvor entstandenen Biomoleküle (Evolution).

Am Anfang dieser „Kettenreaktion“, die letztlich zur Entstehung zellulärer Lebewesen führte, stehen dabei nur einige wenige Aminosäuren, die aus den vulkanischen Gasen unter Katalyse durch die Mineralien gebildet werden. Ähnlich einem Dominostein, der eine ganze Lawine nach sich zieht, regen diese ersten Biomoleküle dann sowohl ihre eigene Vervielfältigung als auch die Produktion ganz neuer Biomoleküle an.

Mechanismus des sich selbst erzeugenden Urstoffwechsels entwickelt

„Auf diese Weise entsteht das Leben nach von Anfang an feststehenden Gesetzen der Chemie zwangsläufig und in einer vorgegebenen Richtung“, erklärt Günter Wächtershäuser von der Universität Regensburg. Er hat den Mechanismus des sich selbst erzeugenden Urstoffwechsels theoretisch entwickelt – ein Laborbeweis jedoch fehlte bislang.

Nun gelang es Wissenschaftlern um Claudia Huber und Wolfgang Eisenreich am Lehrstuhl für Biochemie der TUM, in enger Zusammenarbeit mit Wächtershäuser erstmals die Möglichkeit eines solchen, sich selbst anregenden Mechanismus im Labor direkt nachzuweisen. „Durch die Kombination moderner analytischer Verfahren erhalten wir immer mehr Einblicke in die molekularen Details des faszinierenden Reaktionsgeschehens“, sagt Eisenreich.

Ursprung der Kettenreaktion

Die zentrale Rolle kommt hierbei nach Angaben der Forscher dem aus Verbindungen der Übergangsmetalle Nickel-Cobalt- oder Eisen bestehenden Katalysator zu. Er sorgt nicht nur dafür, dass die ersten Biomoleküle überhaupt entstehen können, sondern bildet zudem den Ursprung der Kettenreaktion. Der Grund: Die aus den vulkanischen Gasen gerade erst neu entstandenen Biomoleküle greifen am Zentrum des Übergangsmetall-Katalysators an und ermöglichen so weitere chemische Reaktionen, in denen ganz neue Biomoleküle geschaffen werden.

„Diese Kopplung zwischen Katalysator und organischem Reaktionsprodukt ist der erste Schritt“, erklärt Wächtershäuser. „Leben entsteht, wenn es im Folgenden zu einer ganzen Kaskade weiterer Kopplungen kommt, die schließlich auch zur Bildung einer Erbsubstanz und erster Zellen führt“.

Forscher ahmen Bedingungen hydrothermaler Strömungskanäle nach

In ihren Versuchen ahmten die Forscher die Bedingungen hydrothermaler Strömungskanäle nach und etablierten ein wässrig-metallorganisches System, das eine ganze Reihe verschiedener Biomoleküle produziert, darunter auch die Aminosäuren Glycin und Alanin. Hierbei diente den Wissenschaftlern zufolge eine Cyano-Verbindung als Kohlenstoffquelle und Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel. Nickelverbindungen erwiesen sich in den Versuchen als der effektivste Katalysator.

Das entstandene Glycin und Alanin führten die Biochemiker dann einem weiteren System zu, das wiederum zwei neue Biomoleküle herstellte. Das Ergebnis: Die beiden Aminosäuren erhöhten die Produktivität des zweiten Systems um das Fünffache.

Weitere Forschung nötig

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun die Bedingungen der vulkanisch-hydrothermalen Systeme, in denen das Leben vor Jahrmilliarden entstanden sein könnte noch genauer nachstellen. „Wir simulieren hierzu zunächst bestimmte Stadien in der Entwicklung eines vulkanisch-hydrothermalen Strömungssystems, um die wichtigen Parameter heraus zu finden“, erklärt Wächtershäuser. „Erst danach können wir uns mit der rationalen Konstruktion eines Strömungsreaktors befassen“.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler um Wächtershäuser und Eisenreich zeigen, dass die Entstehung und Evolution von Leben im heißen Wasser vulkanischer Schlote praktisch möglich ist. Die Resultate offenbaren Vorteile dieser Theorie im Vergleich zu anderen Ansätzen. In den vulkanischen Schloten ändern sich Temperatur, Druck und pH-Wert entlang des Strömungswegs und bieten so ein graduelles Spektrum von Bedingungen, das allen Stadien der frühen Evolution zuträglich ist, bis hin zur Entstehung der ersten Erbsubstanz (RNA/DNA).

Autonomie wichtigste Systemeigenschaft

Die wichtigste Eigenschaft des Systems jedoch ist den Wissenschaftlern zufolge seine Autonomie: Der erste Stoffwechsel wäre hier anders als beispielsweise beim Konzept einer „kühlen Ursuppe“ nicht auf Zufallsereignisse oder eine Jahrtausende andauernde Ansammlung wesentlicher Komponenten angewiesen. Ist der erste Dominostein erst einmal umgeworfen, fallen die anderen von selbst. Die Entstehung des Lebens bewegt sich in festen Bahnen, vorgegeben durch die Regeln der Chemie – ein chemisch determinierter Prozess an dessen Ende der Stammbaum aller Lebewesen steht. (Chemistry – A European Journal, 2012; doi: 10.1002/chem.201102914)

(Technische Universität München, 20.01.2012 - DLO)

Er meint's ja nur gut...

2012-01-21T19:50:00.001+01:00

aus Süddeutsche.de, 19. 1. 2012

Absichten Anderer beeinflussen unsere Wahrnehmung

Schokolade schmeckt, ein Schlag tut weh - eigentlich sollte die Wahrnehmung physischer Reize eine einfache Sache sein. Doch wie wir etwas erleben, hängt davon ab, ob ein Reiz mit guter oder böser Absicht abgegeben wird.

Von Sebastian Herrmann

Kein Gebäck der Welt konnte es je mit Omas Torten aufnehmen. Doch lag das nur an ihrer Backkunst? Die Psychologie liefert andere Begründungen.

Verklärte Kindheitserinnerungen könnten ein Faktor sein - oder die positiven Erwartungen, mit denen man einst die Kuchen gegessen hat. Kurt Gray bietet nun eine neue Erklärung an: Die guten Absichten, mit denen Oma ihr Gebäck zubereitete, verbesserten dessen Geschmack.

Der Psychologe von der Universität Maryland trifft diese Aussage sogar für ein weiteres Feld als die Backstube: Auch die Empfindung von Schmerz wird davon beeinflusst, ob ein Reiz mit guter oder böser Absicht gegeben wird (Social Psychological and Personality Science, online).

Eigentlich sollte die Wahrnehmung physischer Reize eine geradlinige Angelegenheit sein: "Schokolade schmeckt gut, ein Schlag tut weh und Kuscheln ist angenehm", sagt Gray. Doch so einfach ist es offenbar nicht. Erste Hinweise veröffentlichte der Psychologe 2008 im Fachjournal Psychological Science.

Dabei zeigte er, dass ein in böser Absicht erteilter Elektroschock besonders starke Schmerzen auslöst. Ob aber gute Absichten eines Menschen Schmerzen bei anderen mindern, war bislang nicht untersucht worden.

Gray ließ nun seine Probanden unter einem Vorwand Aufgaben erfüllen. Dabei bekamen sie regelmäßig schmerzhafte Elektroschocks verpasst. Angeblich löste ein Partner im Nebenzimmer diese aus, tatsächlich hatte der nichts damit zu tun.

Dann erklärte Gray, dass es allen Teilnehmern schwer fiele, andere mit Elektroschocks zu peinigen. Um es den Folterern zu erleichtern, habe man ihnen gesagt, dass die Empfänger der Schmerzen für jeden Stromstoß Geld bekämen. Nun schmerzten die Schocks weniger stark - weil die Probanden durch die Lüge von der Belohnung gute Absichten bei den Folterern unterstellten.

Den gleichen Effekt beobachtete Gray in weiteren Versuchen. Die Bewegungen eines Massagestuhls wurden als angenehmer empfunden, wenn ein Mensch statt ein Computer diese auslöste.

Einem Rechner sei eben nicht zu unterstellen, dass er etwas Gutes tun wolle. Schließlich ließ Gray den Geschmack von Schokoriegeln bewerten, die von einem Menschen angeblich ausgesucht und mit einer Notiz versehen worden waren. Stand darauf, dass die Süßigkeit mit Bedacht ausgewählt worden war, um Freude zu bereiten, schmeckte sie besonders gut.

Gray leitet aus seiner Studie eine banale Empfehlung ab: positiv auf andere zu blicken. "Es tut weniger weh, wenn uns jemand einen Parkplatz wegschnappt und das Essen bei einer Einladung schmeckt besser, wenn wir eine gute Meinung von Menschen haben", sagt der Psychologe.

Das plastische Gehirn, oder Wie der Schwanz mit dem Hund wackelt.

2012-01-20T22:17:00.001+01:00

aus scinexx

Arm im Gips verändert Hirn

Forscher finden markante anatomische Anpassungen in sensorischen und motorischen Hirnarealen

Wer nach einem Bruch des rechten Oberarms nur noch die linke Hand benutzt, hat bereits nach 16 Tagen markante anatomische Veränderungen in bestimmten Hirngebieten. Dies haben jetzt Forscher belegt. Demnach wird die Dicke der linksseitigen Hirnareale reduziert, dagegen vergrößern sich die rechtsseitigen Areale, die die Verletzung kompensieren. Auch die Feinmotorik der kompensierenden Hand verbessert sich deutlich.

Die Resultate der neuen Studie sind auch bedeutend für die Therapie von Schlaganfällen, bei der die Ruhigstellung eines Armes oder Beines zentral ist, schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Neurology“.

Alles mit links

Was passiert im Hirn von Rechtshändern, wenn deren dominante Hand für zwei Wochen immobil ist? Diese Frage hat die Forscher um Professor Lutz Jäncke von der Universität Zürich und der Unfallchirurgie des Universitätsspitals Zürich beschäftigt. Für die neue Studie wurden zehn Rechtshänder mit gebrochenem rechten Oberarm untersucht.

Wegen des Gips oder einer Schlinge konnten die Versuchspersonen 14 Tage lang ihre rechte Hand nicht oder nur wenig bewegen. Sie benutzten daher für alltägliche Handlungen wie Essen, Zähneputzen oder Schreiben ihre linke Hand.

Die Wissenschaftler nahmen nun die Gehirne der Patienten zweimal durch eine Magnet-Resonanz-Tomografie auf – zuerst 48 Stunden nach der Verletzung, das zweite Mal 16 Tage nach der Ruhigstellung des Armes. Darauf basierend analysierten die Neuropsychologen die graue und weiße Hirnsubstanz der Patienten. Sie berechneten die Dicke der Hirnrinde sowie die Werte des corticospinalen Traktes und maßen die Feinmotorik der linken freibeweglichen Hand.

Umlagerung der Hirnsubstanz

„Die Ruhigstellung der rechten Hand verändert in Kürze die sensorischen und motorischen Hirnareale“, so der Studienautor Nicki Langer. Die graue und weiße Hirnsubstanz der Motorareale in der linken Hirnhälfte, die die ruhiggelegte rechte Hand kontrollieren, nimmt ab. Hingegen wächst den Forschern zufolge die Hirnsubstanz der rechten motorischen Areale, die die untergeordnete linke Hand kontrollieren.

„Interessant ist, dass sich während der 16 Tage dauernden Ruhigstellung die Feinmotorik der linken Hand deutlich verbessert hat“, ergänzt der Neuropsychologe Jäncke. Die motorische Leistungsverbesserung korreliert mit den anatomischen Veränderungen: Je besser die feinmotorischen Fähigkeiten der linken Hand, desto mehr Hirnsubstanz im rechten motorischen Areal. Und: Je besser die Feinmotorik der linken Hand, desto weniger Hirnsubstanz im linken motorischen Areal.

Ergebnisse für Schlaganfalltherapie interessant

Die Studienergebnisse sind nach Angaben der Wissenschaftler auch für die Therapie von Schlaganfällen interessant. So wird beispielsweise bei einem Behandlungsansatz der unbeschädigte Arm ruhiggestellt, um den betroffenen Arm zu stärken und das entsprechende Hirnareal für neue Fähigkeiten zu stimulieren.

„Unsere Studie zeigt, dass diese Art der Therapie sowohl positive als auch negative Effekte hat“, meint Langer. „Zudem stützt unsere Studie die Richtlinien der Traumachirurgie, die vorschreiben, dass ein verletzter Arm oder ein verletztes Bein nur so kurz wie möglich, und so lang als notwendig ruhiggestellt werden soll“, schließt Langer. (Neurology, 2012; doi: 10.1212/WNL.0b013e31823fcd9c)

(Universität Zürich, 18.01.2012 - DLO)

Das Individuum und seine Art.

2012-01-19T20:59:00.003+01:00

aus Die Presse, Wien, 15. 1. 2012

Ein neues Menschenbild mit neuen Fragen

Die personalisierte Medizin, die durch Fortschritte der Genetik möglich wird, eröffnet viele Chancen. Doch es entstehen neue Fragen - auf die es auch bei der ersten umfassenden Konferenz zu diesem Thema kaum Antworten gab.

von Martin Kugler und Veronika Schmidt

"Personalisierte Medizin ist keine reine Zukunftsmusik mehr. Es gibt Dinge, die gegenwärtig schon gemacht werden. Und es werden von Jahr zu Jahr mehr“, sagt Georg Stingl, Immunologe an der Medizin-Uni Wien. Höchste Zeit also, das Thema einmal umfassend zu beleuchten und zu diskutieren – was die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gemeinsam mit der Deutschen Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina Ende dieser Woche in Wien getan hat.

Stingl, Mitorganisator der Konferenz, berichtet von einem konkreten Beispiel: Bei einer schweren Form eines metastasierenden Melanoms wurde ein bestimmtes Gen identifiziert, das beim Zellwachstum eine wichtige Rolle spielt. Bei vielen Patienten trägt dieses Gen eine Mutation – und nur bei diesen Patienten wirkt ein Krebsmedikament, das zu einer deutlichen Lebensverlängerung führt. „Patienten, die diese Mutation nicht haben, zeigen keine Antwort auf dieses Medikament“, so Stingl.

An diesem Beispiel wird deutlich, was unter „personalisierter“ (oder fast gleichbedeutend: „individualisierter“) Medizin genau zu verstehen ist – und was nicht. „Es bedeutet nicht, dass man als Arzt individuell auf den Patienten zugeht – das wäre ja nichts Neues. Sondern es geht darum, die Fortschritte, die in den letzten Jahrzehnten in der Systembiologie gemacht wurden, auf den Patienten anzuwenden“, erläutert der Forscher. Unter „Systembiologie“ versteht man die Entschlüsselung der Bausteine des Lebens – Gene, Proteine, Lipide und andere Stoffwechselprodukte – und die Erforschung der Zusammenhänge zwischen ihnen.

Aus den bisherigen Ergebnissen wurde klar, wie stark sich verschiedene Menschen unterscheiden. Und – das ist der entscheidende Punkt: Diese individuellen Unterschiede erklären auch, warum sich Krankheiten bei verschiedenen Patienten unterschiedlich entwickeln und warum Patienten auf Medikamente unterschiedlich gut ansprechen. „Zurzeit wird die Hälfte der Medikamente umsonst gegeben, weil sie bei bestimmten Menschengruppen wirkungslos sind“, pflegt der Systembiologe Giulio Superti-Furga, Leiter des Zentrums für Molekulare Medizin (CeMM) der ÖAW, zu sagen. Nachsatz: „Die Nebenwirkungen haben sie aber trotzdem.“ Durch funktionelle Tests kann bereits für einige Krankheiten ermittelt werden, wie die Krankheit verlaufen wird und ob eine bestimmte Therapie erfolgversprechend ist.

Superti-Furga war einer der zahlreichen Experten, die bei der Konferenz ihre Beiträge zum Thema präsentiert haben. Zu Gast waren US-Koryphäen wie Jouni Uitto, Boris Bastian oder Erwin Böttinger genauso wie Spezialisten aus der Schweiz, aus Deutschland und Österreich. Keynote-Speaker war der deutsche Philosoph Peter Sloterdijk („Die Presse“ berichtete).

Die wissenschaftlichen Fortschritte gehen rasant voran und haben dramatische Auswirkungen auf andere Bereiche, etwa Gesundheitspolitik und -ökonomie, und werfen viele neue juristische und philosophische Fragen auf. Der Eröffnungsredner Philipp Heitz (Uni Zürich) brachte hier den Begriff „ELSI“ ins Spiel: „Ethical, legal and social issues“ müssten dringend diskutiert werden. Es geht auch um das Vertrauen der Menschen in die personalisierte Medizin (die Heitz lieber „Präzisionsmedizin“ nennt): Das Vertrauen könne sinken, wenn die „genetische Privatsphäre“ nicht geschützt wird.

Die Wissenschaft erschaffe derzeit ein neues Menschenbild, lautet der Befund von Matthias Beck, Moraltheologe an der Uni Wien. „Der Siegeszug der naturwissenschaftlichen Medizin beruhte auf der Verallgemeinerbarkeit.“ In dem mehr als 200 Jahre vorherrschenden Bild, dass der Mensch eine Maschine sei, gelten z.B. Erkenntnisse über Stammzellen oder bestimmte Krebsformen für alle Menschen.

Mehr Selbstverantwortung.

Die neuen Erkenntnisse der Systembiologie zwingen aber zu einem Umdenken, zu einer Erweiterung des Menschenbildes: „Der Mensch ist nicht primär dadurch definiert, was verallgemeinerbar ist, sondern durch individuelle Unterschiede.“ Diese finden sich zum einen im ererbten Genom, zum anderen auf der Ebene der Epigenetik – also dem Muster, welche Gene aus- und eingeschaltet sind. Das wird durch verschiedenste persönliche Faktoren bestimmt: durch die Umwelt, die Biografie oder den Lebensstil des Individuums.

Diese anthropologische Erkenntnis hat weitreichende ethische Konsequenzen. „Wenn persönliche Dinge Einfluss auf das genetische Material oder auf das Immunsystem haben, dann steigt die Selbstverantwortung des Menschen“, so Beck. Daher müsse man die Menschen auch zu mehr Verantwortung erziehen. Die Einsicht hat zudem Auswirkungen auf das gesamte Gesundheitssystem: Wenn eine Erkrankung kein unabwendbares Ereignis mehr ist, gegen das man nichts machen kann, sondern wenn der Mensch Einfluss darauf hat, dann könnte man etwa fragen, ob die Allgemeinheit weiter alles bezahlen müsse.

Antworten auf solche Fragen sind noch rar. „Darüber gibt es noch keinen Konsens, die Diskussion steht erst ganz am Anfang“, so Beck. Die philosophische und moralische Reflexion hinke der naturwissenschaftlichen Entwicklung deutlich hinterher. Ähnlich ist es auch bei den rechtlichen Rahmenbedingungen für die personalisierte Medizin. In den Augen von Irmgard Griss, der ehemaligen Präsidentin des Obersten Gerichtshofes, tauchen zwei gänzlich neue Fragestellungen auf. „Die Forschung ist das erste Mal in der Situation, dass Daten vorliegen, die nicht vollständig anonymisiert werden können.“ Und man bekomme nun Informationen, die Prognosen zulassen, die auch für andere Personen zutreffen können. Griss nennt ein Beispiel: Wenn ein Arzt bemerkt, dass aufgrund einer genetischen Analyse auch für Verwandte oder Kinder ein Risiko droht, dann darf er diese Personen derzeit nicht darüber informieren (außer in dem Fall, dass der Betroffene selbst Patient bei diesem Arzt ist).

Für solche Probleme gibt es noch keine fertigen Lösungen. „Wir brauchen neue Richtlinien, aber ich denke, der Gesetzgeber ist damit überfordert“, sagt die erfahrene Richterin. Ein Weg könnten ethische Richtlinien sein, die sich die betroffenen Berufsgruppen selbst geben. Diese müssten zum einen flexibel genug sein, damit man mit ihnen arbeiten könne, aber gleichzeitig ausreichenden Schutz bieten.

Klar ist für Griss, dass zwei Grundsätze unbedingt weiterhin gelten müsse: Genetische Untersuchungen dürfen nur nach einem „informed consent“ durchgeführt werden, und jedermann muss frei bestimmen können, wem die Daten zugänglich sind. Viele andere juristischen Probleme sind hingegen nicht neu – etwa Datenschutz, ärztliche Verschwiegenheitspflicht oder Abwägung von Grundwerten und allgemeinen Interessen. Sie werden durch die personalisierte Medizin aber verschärft.

Wird die personalisierte Medizin leistbar sein? Der Immunologe Stingl macht sich da keine Illusionen. „Es wird teurer werden – am Anfang sogar viel teurer“, sagt er. Was den Wiener Ökonomen Erich Streissler zu der Bemerkung veranlasst hat, dass sich das Gesundheitswesen in einem zentralen Punkt von anderen Wirtschaftszweigen unterscheide: In der Medizin steigt die Arbeitsproduktivität nicht durch Fortschritte, sondern sie sinkt. „Das ist aber nicht eine Folge von Ineffizienz, sondern eher eine Konsequenz der höheren Qualität der medizinischen Dienstleistung pro Patient.“

Längerfristig könnte die personalisierte Medizin allerdings zu Verbilligungen führen – denn wenn Krankheiten früher erkannt und besser behandelt werden, sinken die Folgekosten.

Schwere Krankheiten.

Einsatz werden die Methoden der personalisierten Medizin vorrangig bei ganz schweren Krankheiten finden, erwartet Stingl. „Bei Kopfschmerz wird man weiterhin ein gewöhnliches Schmerzmittel einnehmen.“ Man kann den Gedanken der personalisierten Medizin aber auch viel weiter spinnen – etwa, ob Rauchverbote nur mehr für jene Menschen gelten würden, die von ihrer genetischen Disposition überhaupt dazu neigen, wegen Rauchens Krebs zu entwickeln. Der Schweizer Experte Heitz antwortete auf diese Frage, die aus dem Publikum kam: „Ja, es wird möglich sein zu erkennen, welche Raucher krebsgefährdet sind und welche nicht. Aber wir werden das Rauchverbot in öffentlichen Gebäuden deswegen hoffentlich nicht zurücknehmen.“

Turings Maschine.

2012-01-18T20:33:00.001+01:00

aus NZZ, 18. 1. 2012

Turingmaschine im Rückwärtsgang Das Jahr 2012 ist dem Andenken an den britischen Mathematiker und Computerpionier Alan Turing gewidmet

Anlässlich des 100. Geburtstags von Alan Turing werden heuer weltweit zahlreiche Ausstellungen, Kongresse und Symposien veranstaltet. Trotz der Arbeit vieler Biografen bleiben Leben und Werk des britischen Wissenschafters schwer fassbar.

von Stefan Betschon

Im Juni dieses Jahres wäre der britische Mathematiker Alan Turing 100 Jahre alt geworden. Sein Name ist weit über die Fachwelt hinaus bekannt, er ist zu einem Bestandteil der Populärkultur geworden. Es wurden über ihn nicht nur Fachbücher und wissenschaftliche Aufsätze geschrieben, es gibt auch Romane, Theaterstücke, TV-Dramen, Hörspiele und Pop-Songs, die auf ihn und sein Werk Bezug nehmen. Diese Popularität erleichtert die Annäherung an Turing nicht; es hat sich um den jung verstorbenen Wissenschafter ein Mythos gebildet, der die Aussicht auf sein Leben und sein Werk verdunkelt.

Frühe Vollendung

Alan Turing wurde in London geboren. Er war ein schwieriger Schüler, einseitig mathematisch begabt. Doch selbst der Mathematiklehrer fand seine Leistungen «nicht sehr gut», wie er den Eltern mitteilte: «Er verbringt offensichtlich eine ganze Menge Zeit mit Fragen der höheren Mathematik und vernachlässigt dabei die grundlegende Arbeit.»

1931 beginnt Turing das Studium der Mathematik in Cambridge am King's College und schliesst es 1934 mit Auszeichnung ab. 1935 wird ihm aufgrund einer Arbeit über Wahrscheinlichkeits-theorie eine Fellowship zugesprochen, eine finanzielle Unterstützung. Er beginnt sich mit mathematischer Logik zu beschäftigen. Frucht dieser Beschäftigung ist der berühmte Aufsatz «On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem», der Ende 1936 publiziert wird. In dieser Arbeit präsentiert Turing eine abstrakte mathematische Beschreibung der Methoden zur Lösung von mathematischen Problemen. Turing war damals nicht der Einzige, der sich mit solchen Fragen beschäftigte, 1936 publizierte der amerikanische Mathematiker Alonzo Church einen mathematisch ebenbürtigen Beitrag. Turing reiste Ende 1936 an die Princeton University, um bei Church eine Doktorarbeit in Angriff zu nehmen. Hier kam Turing auch mit Albert Einstein in Kontakt.

Nach der Promotion hätte Turing als Assistent von John von Neumann in Princeton bleiben können, doch es zog ihn zurück nach England. Er hielt in Cambridge Vorlesungen über die Grundlagen der Mathematik, führte angeregte Diskussionen mit Ludwig Wittgenstein, der vorgab, nicht zu verstehen, warum Mathematiker sich von logischen Widersprüchen herausgefordert fühlen. Nach Ausbruch des Zweiten Weltkriegs wurde Turing für die Government Code and Cypher School rekrutiert und leistete in Bletchley Park, rund 70 Kilometer nordwestlich von London, wichtige Beiträge zur Entschlüsselung des Nachrichtenverkehrs der deutschen Wehrmacht. Diese Beiträge umfassen auch den Bau der «Bombe», einer Dechiffriermaschine. An der Konstruktion eines Colossus genannten Computers, der 1943 zur Entzifferung des Lorenz-Schlüssels eingesetzt wurde, war Turing nur am Rande beteiligt. Nach einer Dienstreise in die USA, auf der er auch Claude Shannon kennenlernte, beschäftigte sich Turing ab Ende 1943 mit der Konstruktion eines «Advanced Speech Scrambler», eines Telefonapparats, der Gespräche in Echtzeit verschlüsselt.

Anfang Oktober 1945 trat Turing in London eine Stelle an am National Physical Laboratory (NPL). Innert weniger Wochen entwickelte er hier ein Konzept zum Bau eines elektronischen, digitalen, speicherprogrammierten Computers. Mit «On Computable Numbers» hatte Turing seinen Ruf als Wissenschafter begründet, mit seinen provozierenden Thesen zur künstlichen Intelligenz hatte er zu Beginn der 1950er Jahre die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich gezogen, doch es ist «Proposed Electronic Calculator», ein Bericht, den er seinen Vorgesetzten Ende 1945 übergab, der die Vielfalt seiner technischen Interessen und Fähigkeiten am besten dokumentiert.

In dieser Arbeit zeigt er sich nicht nur als Mathematiker, sondern auch als Elektroingenieur, Software-Entwickler, Informatik-Projektmanager, Techniksoziologe. Viele Themen, die in den 1950er oder 1960er Jahren die Informatiker beschäftigen, werden hier bereits aufgegriffen. Die Vorgesetzten erkannten die technische Bedeutung dieses «Electronic Calculator» nicht, die Realisierung verzögerte sich. Als schliesslich 1950 eine verkleinerte Version dieses Computers in Betrieb genommen wurde, war Turings Mitarbeit an dem Projekt vergessen gegangen.

Zu diesem Zeitpunkt war Turing bereits nicht mehr für das NPL tätig, er war einem seiner Lehrer in Cambridge, Max Newman, nach Manchester gefolgt. Im Oktober 1948 übernahm er dort die Position des stellvertretenden Direktors des Royal Society Computing Laboratory. Doch er hatte keinen Vorgesetzten - einen Direktor gab es nicht - und auch keine Untergebenen: Die beiden Ingenieure Frederic Williams und Tom Kilburn hatten hier bereits vor seiner Ankunft 1948 mit der Small-Scale Experimental Machine einen ersten Computer gebaut. Er gilt als der weltweit erste elektronische, digitale, speicherprogrammierte Computer, besitzt also jene Eigenschaften, die Turing mit dem «Proposed Electronic Calculator» realisieren wollte, einen Aufbau, der heute als Von-Neumann-Architektur bezeichnet wird. Als Turing in Manchester ankam, waren Williams und Kilburn daran, das Mark 1 genannte Nachfolgemodell zu bauen. Der neuseeländische Philosoph und Technikhistoriker Brian Jack Copeland legt überzeugend dar, dass Newman, als Ideengeber für die Manchester-Computer, ebenso wie auch von Neumann massgeblich von Turing inspiriert worden seien, dass Turing der Vater des modernen Computers sei. Doch jene Ingenieure, die sich Ende der 1940er Jahre daranmachten, erste praxistaugliche Computer zu bauen, kannten Turings Arbeiten kaum. Bitter resümiert der Turing-Biograf Andrew Hodges: «Schon um 1950 war Alan Turing eine Unperson, der Trotzki der Computer-Revolution.»

Idealisierung

Als er in den 1970er Jahren begonnen habe, sich für Turing zu interessieren, so erzählt Hodges im persönlichen Gespräch, sei dieser schon fast vergessen gewesen. Hodges, Mathematiker an der Oxford University, knüpfte Kontakte zu Verwandten und Freunden Turings, führte Interviews, begann Quellenmaterial zu sammeln. Seine materialreiche Biografie, 1983 erstmals erschienen, ist nach wie vor ein Standardwerk. Er habe, so berichtet Hodges, jeden Brief, jede Notiz Turings ausgewertet, und doch bleibe Turing ihm ein Rätsel.

Hodges hat Turing dem Vergessen entrissen, nun droht der Blick auf diesen überaus bedeutenden Wissenschafter durch Idealisierung und Heroisierung verstellt zu werden. Weil Turing keine Aufzeichnungen hinterlassen hat, die sein Innenleben dokumentieren, weil seine persönlichen Beweggründe im Dunkeln bleiben, reizt er die Phantasie. So wird Turing, der Marathon laufende Mathematiker, der schnell rechnende Stotterer, der schüchterne U-Boot-Krieger, der schmuddlige Schönling, der introvertierte Visionär, immer wieder neu erfunden. Viele dieser Schöpfungen sind Kitsch, so etwa der «Vater des Computers», den Rolf Hochhuth sich 1987 ausgedacht hat. Der deutsche Dramatiker lässt Turings Sekretärin schwärmen: «Wie schön er ist. Geist und Sport im selben Menschen: Wann gab es das in diesem Mass! Die gewölbte, beherrschende, ihn sicher auch bedrückende Stirn ragt fast wie ein Helm über die leuchtend blauen, aber ganz tief liegenden Augen. Mathematik und Schönheit - wie nahe kam hier die Natur dem Vollkommenen, das sie aber offensichtlich doch nicht will. Denn warum sonst könnte dieser Mensch nur Gleichgeschlechtliche lieben?»

Warum geniesst Turing, dieser kauzige Mathematiker, so grosse Popularität? Er hat wenig publiziert, und was gedruckt wurde, dürfte nur für wenige verständlich sein. Seine kryptologischen Arbeiten während des Kriegs waren bis Mitte der 1970er Jahre geheim, sie sind schlecht dokumentiert und bleiben bis heute schwer zu würdigen. Es ist klar, dass er sich um die Konstruktion von Computern verdient gemacht hat, doch ist es nicht einfach, seinen Einfluss klar zu bezeichnen.

«Fest steht», so schreibt über Turing Hans Magnus Enzensberger in «Elixiere der Wissenschaft» (2002), «dass er nie eine Zeitung gelesen hat; dass er sich seine Handschuhe selber strickte; dass er fortwährend Koffer, Bücher, Mäntel verlor; und dass er, sofern er bei Tisch sein hartnäckiges Schweigen brach, in ein schrilles Gestotter verfiel oder krähend lachte. Seine Augen waren von einem strahlenden, anorganischen Blau, wie aus gemaltem Glas.» Vielleicht ist es auch ganz anders, «jedenfalls», so Enzensberger, «will das Gerücht nicht verstummen, man könne ihn, oder sein Simulacrum, zuweilen, an feuchten Oktobertagen besonders, in der Umgebung von Cambridge, auf abgemähten Stoppelfeldern, unberechenbar Haken schlagend, im Nebel querfeldein laufen sehen».

Ein angebissener Apfel

Im Januar 1952 entdeckte Turing, dass bei ihm eingebrochen worden war. Kleidungsstücke fehlten, ein paar Schuhe, Besteck, eine Flasche Sherry, ein Rasierapparat und ein Kompass. Er erstattete Anzeige, musste dann aber bald feststellen, dass er zum Angeklagten geworden war. Ein verdächtigter junger Mann hatte ihn als Homosexuellen «geoutet», im Grossbritannien der 1950er Jahre - wie auch schon zu Oscar Wildes Zeiten - eine «grobe Sittenlosigkeit». Während Wilde 1895 zwei Jahre Arbeitslager erleiden musste, die ihn gesundheitlich ruinierten, konnte sich Turing dem Gefängnis entziehen, indem er sich der chemischen Kastration unterwarf. Zwei Jahre später, am 8. Juni 1954, wurde er in seinem Haus in Wilmslow, einem Städtchen südlich von Manchester, tot aufgefunden. Als Todesursache wurde eine Zyanidvergiftung festgestellt. Neben dem Bett fand man einen angebissenen Apfel, in der Küche ein Konfitüreglas mit Zyanidlösung. Ob der Apfel vergiftet war, wurde nie untersucht.

Jack Copeland (Ed.): Alan Turing's Automatic Computing Engine. The Master Codebreaker's Struggle to Build the Modern Computer. Oxford University Press, Oxford 2005; Andrew Hodges: Alan Turing - The Enigma. Walker, New York 2000 (1. Aufl. 1983, dt. 1989, engl. Neuauflage angekündigt); www.turingarchive.org; www.turing.org.uk.

Das Quant ist selber unscharf, nicht erst seine Messung.

2012-01-17T10:11:00.002+01:00

aus derStanadard.at, 16. 1. 2012

Quantenphysik

Heisenbergs Begründung der Unschärferelation überdacht

Experimente an der TU Wien zeigen, dass Mess-Einfluss nicht immer Grund für Mess-Unsicherheit ist

Wien - Heisenbergs Unschärferelation ist wohl das berühmteste Fundament der Quantenphysik. Sie besagt, dass man nicht alle Eigenschaften von Quantenteilchen gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmen kann, zum Beispiel Ort und Impuls eines Teilchens gleichzeitig. Bisher wurde das meist dadurch begründet, dass eine Messung das Quantenteilchen eben notgedrungen verändert und dadurch andere Messungen verfälscht.

Neutronen-Experimente eines Teams rund um Yuji Hasegawa an der TU Wien haben nun gezeigt, dass die Sache aber nicht ganz so einfach ist. Die Forscher konnten verschiedene Beiträge zur Quanten-Unsicherheit aufschlüsseln und damit eine Theorie japanischer Kollegen bestätigen: Der Einfluss der Messung auf das Quanten-System ist nicht immer der Grund für die Mess-Unsicherheit. Heisenbergs Argumente für die Quanten-Unschärfe müssen also neu überdacht werden - die Unschärferelation selbst bleibt freilich bestehen, wie die Forscher im Fachjournal "Nature Physics" schreiben.

Gedankenexperiment

Heisenbergs Gedankenexperiment, in dem die Position eines Elektrons mit Licht gemessen werden soll, ist vielfach bekannt: Um den Ort eines Teilchens sehr genau zu bestimmen, muss man Licht mit sehr kurzer Wellenlänge verwenden. Je kurzwelliger das Licht ist, desto größer ist aber auch seine Energie - wodurch ein starker Impuls auf das zu messende Teilchen übertragen wird. Dieses erhält also durch die Messung einen Schubs und ist dadurch nicht mehr an seinem ursprünglichen Ort. Je genauer man den Ort messen will, umso dramatischer verändert man den Impuls des Teilchens. Ort und Impuls sind daher nicht gleichzeitig exakt messbar, argumentierte Heisenberg.

Dasselbe gilt in der Quantenphysik für viele andere Paare von Messgrößen. Heisenberg und Generationen von Physikern nach ihm waren der Meinung, dass in solchen Fällen eine genauere Messung der einen Messgröße immer eine Störung der zweiten Messgröße nach sich zieht. Das Produkt aus der Ungenauigkeit der ersten Messung und der Störung der zweiten Messung kann - so die bisherige Annahme - eine gewisse Grenze nicht unterschreiten. "Wir haben aber gezeigt, dass man unter ganz speziellen Voraussetzungen dieses ursprüngliche Heisenberg-Produkt aus Ungenauigkeit und Störung auf Null bringen kann", so die Wiener Experimentalphysikerin Jacqueline Erhart vom Atominstitut der TU Wien.

Beiträge zur Unschärfe

Denn es gibt unterschiedliche Beiträge zur Unschärfe: jene, die durch die Messung entsteht und jene der grundlegenden Quanten-Unsicherheit, die in jedem Quantensystem vorhanden ist. Die Unsicherheit liegt also auch in der Quantennatur des Teilchens selbst begründet. In der Quantenwelt "weiß" das Teilchen selbst einfach nicht, wo es sich genau befindet und wie schnell es ist - völlig unabhängig davon, ob gemessen wird oder nicht. Im Jahr 2003 hat der japanische Physiker Masanao Ozawa diese prinzipielle Unbestimmtheit und die Störung durch die Messung in einer erweiterten Unschärferelation mathematisch beschrieben.

In seinen Gleichungen stecken unterschiedliche "Sorten" von Unschärfe: Einerseits die Unsicherheit, die durch die Messung entsteht, weil sie in den Zustand des Systems eingreift und damit die andere Messung verfälscht. Das ist die Unsicherheit von Heisenbergs Ort-Impuls-Beispiel. Andererseits beinhalten die Gleichungen auch die grundlegende Quanten-Unsicherheit, die unabhängig von der Messung in jedem Quanten-System vorhanden ist.

Experimente

Erhart und ihren Kollegen Stephan Sponar und Georg Sulyok ist es nun erstmals experimentell gelungen, die unterschiedlichen Beiträge zur Unschärfe zu messen und voneinander zu unterscheiden. Sie verwendeten dazu nicht Ort und Impuls eines Teilchens, sondern den sogenannten Spin von Neutronen aus dem Forschungsreaktor des Atominstituts. Viele Teilchen verhalten sich ähnlich einem kleinen Kreisel, als würden sie um sich selbst rotieren und dabei ein kleines Magnetfeld erzeugen. Dabei kann aufgrund der Unschärferelation der Spin in X-Richtung und der Spin in Y-Richtung nicht gleichzeitig genau gemessen werden - sie erfüllen eine Unschärferelation, ähnlich wie Ort und Impuls.

Durch magnetische Felder wurde der Spin der Neutronen in die richtige räumliche Orientierung gebracht, ihr Spin wurde in zwei aufeinander folgenden Messungen bestimmt. Durch kontrollierte Manipulationen des Messapparats konnte statistisch ermittelt werden, wie die unterschiedlichen Quellen der Unschärfe miteinander zusammenhängen.

Quelle der Unschärfe

"Nach wie vor gilt: Je exakter die erste Messung durchgeführt wird, desto stärker wird die zweite Messung gestört - doch kann das Produkt aus Ungenauigkeit und Störung beliebig klein gemacht werden, auch kleiner, als Heisenbergs ursprüngliche Formulierung der Unschärferelation erlaubt", erklärte TU-Professor Yuji Hasegawa in einer Aussendung der TU. Heisenbergs Unschärferelation sei natürlich weiterhin richtig, man sollte nur mit seiner Begründung vorsichtig sein: "Die Unschärfe kommt nicht vom störenden Einfluss der Messung auf das Quanten-Objekt, sondern von der Quanten-Natur der Teilchen selbst", so Hasegawa. (APA/red)

Abstract
Nature Physics: Experimental demonstration of a universally valid error-disturbance uncertainty relation in spin measurements

Nota.

Ergibt sich nicht die eigne Unschärfe des Quants schon logisch aus seiner zweiten, seiner Wellen-Natur, oder bin ich wieder naiv? Die Welle bewegt sich stetig, 'analog', nicht diskret, 'digital'. Einen wirklich "unendlich kleinen" Moment, den man als Punkt sistieren, fixieren und isolieren könnte, gibt es in der Wirklichkeit doch gar nicht, sondern lediglich in der Vorstellung.

Könnte vielleicht ein Leser, der was davon versteht, mich hierüber aufklären?

J.E.

Das wird jetzt gerade.

2012-01-15T16:48:00.000+01:00

aus NZZ, 14. 1. 2012

Einleuchtend Dieter Henrich über «Werke im Werden»
von Uwe Justus Wenzel · In den Momenten, da einem etwas aufgeht und klarwird, sind Aktivität und Passivität, Tun und Erleiden, Begreifen und Ergriffen-Werden kaum zu unterscheiden. Es sind Augenblicke, in denen Probleme gelöst, Überzeugungen gebildet und Einsichten gewonnen werden - mentale oder auch seelische Ereignisse, in denen nicht nur das Denken, sondern auch das Leben sich ändern kann. Einige solcher Ereignisse haben Konsequenzen nicht allein für das Leben und Denken desjenigen, dem da etwas aufgeht. Wissenschaftliche Entdeckungen, religiöse Erweckungen und philosophische Ideen sind, unter Umständen, «folgenschwer» für viele.

Dieter Henrich kommt in seinem neuen Buch, das von der «Genesis philosophischer Einsichten» handelt und am Horizont das Desiderat einer Literaturgeschichte der Philosophie aufscheinen lässt, auf die einschlägigen Zeugnisse eines plötzlichen philosophischen Aufschlusses - von Nikolaus von Kues über Descartes und Kant bis Wittgenstein - zu sprechen. Der Autor, der seit einem guten halben Jahrhundert beweist, wie erkenntnisträchtig die Philosophie des sogenannten deutschen Idealismus noch immer ist, spürt der Entfaltung von Grundeinsichten, nicht nur von momentan gewonnenen, nach: Wie werden sie zu Werken - Hauptwerken - ausgearbeitet? Damit vervollständigt und ergänzt Henrich, was er als «Konstellationsforschung» mit Blick auf die Tübinger Frühphase des intellektuellen Formationsprozesses von Schelling, Hölderlin und Hegel eingehend und beharrlich betrieben hat: Auch dort, wo die anregende Atmosphäre eines «Symphilosophierens» herrscht, ist jeder Gedanke «zwar von dem Gespräch inspiriert, aber doch von einem Individuum gefasst» worden.

Nachdrücklich akzentuiert Dieter Henrich, was eine Grundeinsicht erst zu einer philosophischen im eigentlichen Sinne mache: dass sie nicht nur ein denkerisches Problem, sondern auch und zugleich das Leben (nicht nur das des Philosophen) in neuem Lichte erscheinen lasse. - Nähe und Ferne des philosophischen Einleuchtens zu Erleuchtungen und Offenbarungen religiöser Natur, die mehrmals angesprochen werden, bedürften wohl noch weiterer Aufmerksamkeit.

Dieter Henrich: Werke im Werden. Über die Genesis philosophischer Einsichten. C. H. Beck, München 2011. 216 S., Fr. 34.90.

Standardmodell vs. Supersymmetrie.

2012-01-15T09:05:00.000+01:00

aus FAZ, 12. 1. 2012

LHC 2012:

Wie geht's eigentlich Susy?

von Sibylle Anderl

Knapp zwei Wochen vor Weihnachten hielt die wissenschaftlich interessierte Weltöffentlichkeit den Atem an und richtete erwartungsvoll ihre gespannte Aufmerksamkeit auf ein öffentliches Seminar in Genf, das vom Cern durchgeführt wurde, um über den aktuellen Status der Higgs-Suche am LHC durch die beiden Experimente Atlas und CMS zu informieren. Präsentiert wurde schließlich ein in beiden Experimenten und in verschiedenen Kanälen übereinstimmend gefundenes, schwaches Signal im Bereich von 124 GeV, das Anzeichen für ein Higgs-Teilchen sein könnte. Auch wenn noch keineswegs die so sehnsüchtig erwartete Entdeckung des Higgs-Teilchens vermeldet werden konnte, ging doch eine Welle vorsichtiger Erleichterung durch die Reihen der Teilchenphysiker, denn wenn es auch zu diesem Zeitpunkt noch keinerlei Hinweise auf das Higgs gegeben hätte, wäre es für das Standardmodell-Higgs langsam kritisch geworden. Ursprünglich hatte man schon durchaus früher auf neue, revolutionäre Ergebnissen vom LHC gehofft, doch in den gut zwei Jahren, die seit der ersten Proton-Proton-Kollision am LHC vergangen sind, ließen sowohl das Higgs als auch andere spannenden Entdeckungen erstmal auf sich warten. In pessimistischen Kreisen begann hinter vorgehaltener Hand bereits die Frage nach dem Szenario mit dem, zumindest für die Öffentlichkeit, höchsten Enttäuschungspotential seinen Tabu-Charakter zu verlieren: was, wenn am LHC nichts gefunden wird, weder das Higgs noch Anzeichen auf eine Physik jenseits des Standardmodells?

Gespannte Aufmerksamkeit im Dezember 2011 am Cern: präsentiert wird der Status der Higgs-Suche am LHC durch die Experimente Atlas und CMS.´Foto AFP

Dieses Szenario ist nun zumindest erstmal aufgeschoben: „Das Higgs ist immer noch lebendig", wie Cern-Chef Heuer im Dezember verkündete. Doch auch wenn sich das Higgs tatsächlich im kommenden Jahr weiter konkretisieren wird, gibt es trotzdem noch weiterhin Grund zur Sorge. Denn mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens wird sich das Standardmodell der Teilchenphysik zwar glänzend bestätigt haben, das Standardmodell selbst ist trotz seiner großen Erfolge aber alles andere als eine wirklich schöne Theorie. Es hat mit einer ganzen Reihe von Problemen zu kämpfen und scheint daher mitnichten die finale Theorie der Teilchenphysik zu sein. Fast noch schlimmer als die Nicht-Entdeckung des Higgs wäre es daher für viele Teilchenphysiker, wenn der LHC zwar das Standardmodell-Higgs fände, aber keinerlei Hinweise auf eine „neue" Physik jenseits des Standardmodells liefern könnte.

Das Standardmodell hat insbesondere mit drei massiven Unzulänglichkeiten zu kämpfen: dem Hierarchieproblem, dem Problem der Vereinigung der Kopplungskonstanten und dem Mangel an Kandidaten für dunkle Materie. Das Hierarchieproblem hängt mit der Masse des Higgs-Teilchens zusammen. Higgs ist dafür verantwortlich den Wechselwirkungsteilchen der elektroschwachen Wechselwirkung, den Z- und W-Bosonen, zu einer Masse zu verhelfen. Dies funktioniert nur, wenn das Higgs-Teilchen eine Masse im Energiebereich der elektroschwachen Skala, also bei etwa 100 GeV besitzt. Theoretisch erhält das Higgs-Teilchen als skalares Teilchen mit Spin Null aufgrund von Quanteneffekten aber eine sehr große, quadratisch divergente Masse im Bereich der sehr hohen Planck-Skala, also extrem weit entfernt von der angestrebten elektroschwachen Skala. Man kann die Higgs-Masse allerdings dazu zwingen, den gewünschten Wert anzunehmen, indem man eine extreme Feinabstimmung interner Parameter der wirkenden Kopplungen bis auf 30 Nachkommastellen vornimmt. Innerhalb des Standardmodells bleibt einem nichts anderes übrig, als die Theorie gewissermaßen gewaltsam dahin zu biegen, dass alles zusammen passt. Dass die Natur zufällig für eine solche Feinabstimmung gesorgt haben könnte, ist hochgradig unwahrscheinlich. Das Standardmodell bleibt eine Erklärung hierfür aber schuldig.

Ein weiteres Problem des Standardmodells ist, dass es an der Aufgabe scheitert, eine Vereinigung der elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkung zu erreichen (Planckton-Blog zur „Weltformel"). Dafür würde man erwarten, dass die drei Wechselwirkungen bei hohen Energien gleich stark werden. Wenn man die Kopplungskonstanten der drei Kräfte über der Energie aufträgt, dann sieht man im Standardmodell, dass sich die Stärken der drei Wechselwirkungen tatsächlich mit zunehmender Energie annähern. Doch diese erfreuliche Tendenz täuscht, denn im Standardmodell laufen die drei Graphen frustrierend knapp aneinander vorbei und verfehlen einen gemeinsamen Schnittpunkt. Der Traum einer „Weltformel", einer gemeinsamen Beschreibung aller physikalischen Kräfte, wäre damit bereits im Standardmodell gescheitert.

Das Problem der dunklen Materie schließlich ist ein relativ offensichtliches: Aus der Astrophysik weiß man, dass etwa 22 Prozent des Energie-Materiegehalts unseres Universums von einer Art Materie ausgemacht wird, von der man bisher im Wesentlichen nur weiß, dass sie gravitativ, aber nicht elektromagnetisch, wechselwirkt und sich von der uns bekannten Materie zu unterscheiden scheint. Im Rahmen des Standardmodells ist für dunkle Materie aber kein Platz, es gibt keine Standardmodellteilchen, mithilfe derer man die beobachtete dunkle Materie verstehen könnte.

Etwa 22 Prozent des Energie-Materiegehalts unseres Universums besteht dem kosmologischen Standardmodell zufolge aus dunkler Materie. Das teilchenphysikalische Standardmodell liefert aber keine Teilchen, die als Kandidaten solch dunkler Materie dienen könnten. Quelle: Nasa

Es gibt jedoch eine theoretische Erweiterung des Standardmodells, die all diese Probleme auflösen kann: die Supersymmetrie, kurz Susy. Die Grundidee der Supersymmetrie liegt darin, eine Symmetrie einzuführen, die Fermionen in Bosonen zu überführen vermag, also Teilchen mit halbzahligem Spin wie Elektronen oder Quarks in Teilchen mit ganzzahligem Spin wie Photonen oder Higgs-Bosonen. Aus dieser Forderung ergibt sich, dass die Teilchen des Standardmodells durch jeweils ein supersymmetrisches Partnerteilchen, den Superpartner, ergänzt werden müssen, das die gleiche Masse und die gleichen Quantenzahlen besitzt. Diese Erweiterung des Standardmodells verhindert durch supersymmetrische Zusatzterme ganz natürlich die quadratische Divergenz der Higgs-Masse und löst damit das Hierarchieproblem. Gleichzeitig bewirken supersymmetrische Effekte ein Abknicken der Wechselwirkungsgraphen (siehe Abbildung), so dass ein gemeinsamer Schnittpunkt als Voraussetzung für eine große vereinheitlichte Theorie erreicht werden kann. Schließlich gibt es innerhalb von Susy gleich mehrere Kandidaten für dunkle Materie. Am aussichtsreichsten scheint das Neutralino zu sein, Superpartner der Eich- und Higgs-Bosonen.

Darüber hinaus kann Susy die elektroschwache Symmetriebrechung erklären, das heißt den Mechanismus, der für die Verschiedenheit von elektromagnetischer und schwacher Wechselwirkung sorgt. Dieser Mechanismus hängt mit der Form des Higgs-Potentials zusammen, die im Standardmodell wiederum ad hoc eingeführt wird, und die sich erst innerhalb von Susy von selbst ergibt. Schließlich gibt es noch ein mathematisch-ästhetisches Argument für die Gültigkeit der Supersymmetrie: Susy ist die einzige Raum-Zeit-Symmetrie, die zusätzlich zur Lorentzsymmetrie überhaupt möglich ist, das heißt zu einer nicht-trivialen Theorie führt. Die Vorstellung, dass es neben der Lorentzsymmetrie eine mögliche Raum-Zeit-Symmetrie in der Natur gibt, die nicht realisiert wurde, scheint für Theoretiker eher unplausibel.

Die Vereinheitlichung der Kräfte scheitert im Standardmodell, die Graphen der Kopplungskonstanten von starker (alpha1), schwacher (alpha2) und elektromagnetischer Kraft (alpha3) laufen aneinander vorbei (oben). Supersymmetrie kann dieses Problem beheben (unten). (Quelle: Dimopoulos et al. 1991, Physics Today, American Institute of Physics).

All dies spricht scheinbar recht eindeutig dafür, Susy als Erweiterung des Standardmodells anzunehmen. Die Stringtheorie als Quantengravitationstheorie baut beispielsweise bereits auf der Annahme von Supersymmetrie auf. Experimentelle Hinweise für Susy zu finden, wird daher (neben der Suche nach Higgs, Extradimensionen sowie dem Verständnis von dunkler Energie und Materie) als eines der fünf Kernthemen der Grundlagenforschung am LHC aufgeführt. Allerdings hat die Suche bisher keine Hinweise auf Susy eingebracht. Supersymmetrische Teilchen entziehen sich entgegen aller Hoffnungen bislang hartnäckig ihrer Entdeckung. Es stellt sich daher die Frage, ab welchem Zeitpunkt die experimentellen Fakten so stark gegen Susy sprechen, dass man sich trotz aller Vorzüge der Supersymmetrie nach etwas anderem umschauen muss. Mit Popper gesprochen: Wann kann man sagen, dass Susy falsifiziert wurde?

Diese Frage ist leider nicht so einfach zu beantworten, der Teufel steckt wie so oft im Detail. Das Problem beginnt damit, dass Susy eine gebrochene Symmetrie ist, ansonsten hätten die Superpartner die gleichen Massen wie die Teilchen des Standardmodells und wären schon lange beobachtet worden. Wie der Übergang von gültiger Susy zu nicht-gültiger beziehungsweise gebrochener Susy vor sich geht, ist dabei unverstanden. Man weiß nur, dass die Brechung nicht so einfach funktioniert, wie man sie bei der spontanen, elektroschwachen Symmetriebrechung im Standardmodell kennt. Um empirische Vorhersagen treffen zu können, kommt man aber nicht umhin, den Susy-Brechungsmechanismus zu beschreiben. Aus dem Unverständnis heraus ergibt sich daher der unschöne und relativ brutal anmutende Weg, dass einfach erstmal alles in Betracht gezogen wird, was Susy brechen könnte, ohne dass die Lösung des Hierarchieproblems rückgängig gemacht wird. Diese Methode des „Soft Susy breaking" bringt eine große Anzahl neuer, theoretisch nicht festgelegter Parameter mit sich.

Das auf diese Weise erzeugte Modell wird minimales supersymmetrischen Standardmodell (MSSM) genannt. Während sich das Standardmodell ohne Supersymmetrie bereits mit 19 Parametern, wie z.B. den nicht festgelegten Massen der Elementarteilchen, herumschlagen muss, erhöht sich durch eine solche Herangehensweise die Zahl der freien Paramter auf 124. Eine so große Anzahl freier Parameter erschwert nun aber genau das, was man ursprünglich angestrebt hatte: die Möglichkeit konkreter Vorhersagen. Daher macht man wiederum verschiedene Annahmen um die Anzahl freier Parameter einzuschränken und erhält dadurch verschiedene Klassen von Susy-Modellen. Eines der populärsten Modelle heißt „constraint MSSM" (cMSSM). Unter anderem nimmt man darin an, dass alle skalaren Susy-Teilchen und alle Fermionen bei hohen Energien die gleiche Masse haben. Unter diesen Voraussetzungen erhält man schließlich ein Susy-Modell mit lediglich fünf freien Parametern. An diesem Punkt kann nun endlich sinnvoll die Frage gestellt werden: Wie verhält sich das cMSSM zu den bisherigen LHC Ergebnissen? Wie lange noch kann man von der Gültigkeit eines cMSSM-Modells ausgehen, wenn weiterhin keine supersymmetrischen Teilchen gefunden werden?

Michael Krämer, Professor am Institut für theoretische Teilchenphysik und Kosmologie an der RWTH Universität Aachen und Experte für Susy und deren Signaturen am LHC demonstriert den Effekt der schwachen Susy-Brechung.

Michael Krämer ist Professor am Institut für theoretische Teilchenphysik und Kosmologie an der RWTH Universität Aachen und erforscht Susy und deren Signaturen am LHC. Schon bevor es Daten vom LHC gab, beschäftigte er sich mit der Frage, bei welcher Energie supersymmetrische Teilchen gefunden werden müssen, damit das cMSSM weiterhin als gültig angenommen werden kann. Dabei wurden Modelle mit zwei empirischen Randbedingungen betrachtet: die Modelle sollen die richtige, das heißt. aus der Astrophysik ermittelte Häufigkeit von dunkler Materie liefern und gleichzeitig den experimentell mit sehr hoher Genauigkeit bestimmten Wert des anomalen magnetischen Moments vorhersagen. Letzteres tritt im Rahmen einer relativistischen Quantentheorie auf, wenn beschrieben wird, wie zum Beispiel ein Muon mit einem äußeren Magnetfeld wechselwirkt. Dabei scheint das anomale magnetische Moment experimentell einen anderen Wert zu besitzen, als im Standardmodell vorhergesagt - eine Diskrepanz die Susy erklären sollte.

„Wir haben uns gefragt, was mit dem einfachen und sehr populären cMSSM-Modell passiert, wenn am LHC nichts gefunden wird. Wenn die Massen der Susy-Teilchen sehr hoch gewählt werden, kann irgendwann das anomale magnetische Moment nicht mehr erklärt werden, und ab einem gewissen Punkt wird es auch mit der dunklen Materie ein Problem. Aber wir finden, dass man selbst mit den Grenzen, die man Ende diesen Jahres erreichen wird, das Modell noch nicht so stark in die Bredouille bringt", berichtet Krämer. Schwierig wird es für das cMSSM-Modell erst, wenn auch im zweiten LHC Run ab 2013 bei 14 TeV noch nichts gefunden wird. Doch selbst dann könnte man die Supersymmetrie noch weiter am Leben erhalten, wenn man ein Susy-Modell mit weniger starken Annahmen als das cMSSM betrachtet.

Die Auflösung des Hierarchieproblems geht in die von Krämer und seiner Gruppe gerechneten Modelle nicht als Randbedingung mit ein, aber man kann davon unabhängig sagen, dass insbesondere das Stop und das Gluino zur Lösung des Hierarchieproblems relativ leicht sein sollten. „Wenn man das Hierarchieproblem lösen will, dann würde man bis zum Sommer erwarten, dass man das Stop hätte sehen können. Allerdings sind die speziellen Suchen nach dem Stop schwieriger als die generischen Suchen, die man zurzeit noch vornimmt. Die ersten Analysen werden jetzt aber vorgenommen und bis zum Sommer wird man diesbezüglich schon einiges diskutieren können", so Krämer. „Die Frage ist, wie die Stops zerfallen, und diesbezüglich eine wirklich modellunabhängige Aussage zu machen, ist schwierig." Doch auch wenn kein leichtes Stop gefunden würde, stünde immer noch der Ausweg offen, ein gewisses Maß an Finetuning zu akzeptieren, und damit das Hierarchieproblem gewissermaßen nicht zu lösen aber immerhin zu verbessern.

Interessanterweise ist die größte Gefahr für Susy aber an die Suche nach dem Higgs gekoppelt. Innerhalb von Susy gibt es fünf verschiedene Higgs-Bosonen, und es zeigt sich, dass das leichteste Higgs innerhalb des allgemeinen MSSM-Modells eine Masse unter 135 GeV besitzen muss. „Es gab Anfang letzten Jahres Gerüchte, man hätte ein Higgs-Signal bei 140 GeV gesehen. Da wurden alle Susy-Leute sehr nervös, denn wenn es so gewesen wäre, wäre das MSSM tot gewesen", erinnert sich Krämer. Die im Dezember präsentierten Ergebnisse passen da schon besser ins Susy-Bild, auch wenn ein Higgs bei 124 GeV tendenziell schwerer ist, als Susy-Theoretiker erwartet hätten. Was genau die Existenz eines Higgs mit Standardmodelleigenschaften bei 124 GeV für Susy bedeuten würde, wird zurzeit ausgelotet. Die Erleichterung wäre jedenfalls groß, würde sich die Entdeckung eines leichten Higgs bis Ende dieses Jahres bestätigen. Andernfalls wäre das cMSSM, das populärste Susy-Modell, ausgeschlossen, was vermutlich dazu führen würde, dass viele Theoretiker sich in andere Richtungen orientieren würden. Auch Michael Krämer hatte im Susy-Stimmungstief vor der Dezemberpräsentation am Cern bereits einen Blick auf alternative Theorien geworfen. „Ich hatte schon angefangen, mich mit Modellen eines zusammengesetzten Higgs auseinander zu setzen, um mir ein Türchen offen zu halten", berichtet Krämer. Seit Dezember gibt es nun aber wieder allen Grund zur Hoffnung, dass diese Vorsichtsmaßnahme sich als unnötig herausstellen wird.

Sicher ist, dass 2012 ein äußerst aufregendes Jahr für die Teilchenphysik werden wird. Und Susy scheint es, nach einer zwischenzeitlichen nervösen Schwächephase in 2011, in diesem Jahr zumindest wieder besser zu gehen.

Ein ewiger Kampf.

2012-01-14T10:26:00.001+01:00

aus NZZ, 14. 1. 2012

Neutralität ausgeschlossen Jürg Berthold über die Philosophie als Kampfplatz endloser Streitigkeiten

von Michael Hampe · Es kann sein, dass spätere Zeitalter die gegenwärtigen Demokratien in kapitalistisch wirtschaftenden Staaten ähnlich bewerten wie wir heute antike Tyranneien. Nicht ausgeschlossen, dass unsere Enkel Romane von Günter Grass nicht höher schätzen als wir Arbeiten des Goethe-Zeitgenossen Vulpius. Vielleicht verschwindet die Elementarteilchenphysik einmal im selben Geisteskabinett, in dem heute die Phlogistontheorie verstaubt. - Wer die Geschichte von etwas kennt, weiss nicht nur, dass es einmal anders war. Er kann sich auch vorstellen, dass es einmal anders kommen wird, dass, was als schön und wahr erscheint, einmal als kitschig und Irrtum bewertet wird. Historisches Bewusstsein untergräbt gegenwärtige Gewissheiten. In Hochzeiten des Historismus hat das dazu geführt, dass der Relativismus Mainstream geworden ist.

Agonaler Pluralismus

Doch der Mainstream irrt - zumindest wenn es um Philosophie geht, wie Jürg Berthold in seinem Buch «Kampfplatz endloser Streitigkeiten» zeigt, das von der «Geschichtlichkeit der Philosophie» handelt: Wer ein Bewusstsein von der Geschichtlichkeit der Philosophie hat, anerkennt die Alternative von gegenwartsfixiertem Geltungsdrang und historischem Relativismus nicht. Philosophie war sich ihrer Geschichte und Geschichtlichkeit immer bewusst, hat sie nie verdrängt und trotzdem nach Wahrheiten gesucht und diese manchmal mit Ewigkeitsanspruch vertreten. Dabei hat sie sich jedoch nicht - wie man zuerst meinen könnte - in Selbstüberschätzungen verfangen.

Jürg Berthold zeigt in seinen Studien, dass die Geschichte der Philosophie mit Kant einerseits «agonal» zu verstehen ist. Athene als Göttin der Weisheit trägt nicht zufällig eine Kriegsrüstung. Anderseits führt der Streit der Philosophien nicht zum Relativismus, sondern zur Einsicht, dass, wer Wahrheitsansprüche geltend macht, Stellung auf einem geistigen Kampfplatz bezieht. Etwas behaupten heisst sich behaupten gegen andere; Rechtfertigungen sind ein Sichrechtfertigen gegenüber anderen. - In Bertholds Deutung philosophischer Tätigkeit ist ein agonaler Pluralismus, in dem eine Position durch eine andere historisch abgelöst wird, nicht Bedrohung von Geltungsansprüchen, sondern Bedingung ihrer Formulierung. Nur da, wo Geltungsansprüche wirklich auf dem Spiel stehen, wird man sich auch für sie einsetzen; nur an Wahrheiten, die als solche auch nicht «durchsetzbar» sein könnten, hängen sich die Herzen der Erkennenden, die vom Untergang der Geltungsansprüche ihrer Vorgänger wissen. Philosophische Wahrheit ereignet sich im Kampf der «Performanzen» zwischen denen, die sich für ihre Behauptungen engagieren. Es ist ein Irrtum, philosophische Wahrheiten an isolierten Thesen ablesen zu wollen, die ausserhalb des Streits von Rede und Gegenrede stünden.

Klug bezieht Berthold seine Sicht des Verhältnisses der Philosophie zu ihrer Geschichte auf Deutungen, die - seit Kant und Hegel - Philosophen selbst von der Geschichtlichkeit des Denkens gegeben haben. Diese Deutungen werden ihrerseits auf einem Kampfplatz vorgetragen. Es handelt sich bei diesem Buch also nicht um eine weitere Geschichte der Philosophiegeschichte, sondern um eine in sich reflektierte Theorie der Geschichtlichkeit der Philosophie, die den die Lehrpläne der Hochschulen immer noch bestimmenden Kontrast zwischen aktiv-systematischem und angeblich passivem, rezeptiv-historischem Denken zu «dekonstruieren» unternimmt.

Dekonstruktion ist ein wichtiges Instrument dieser Untersuchung. Berthold weiss aber, dass nicht erst im Frankreich des 20. Jahrhunderts, sondern bereits für Hegel der Gegensatz zwischen historischem Bewusstsein und systematischer Konstruktion nicht bestand. An Hegel wird deutlich, dass es «keinen Ort» gibt, «von dem aus sich die Geschichte der Philosophie 'neutral' darstellen liesse». Jeder noch so bescheidene Philosophiehistoriker schreibt von einer Position auf dem Kampfplatz philosophischer Streitigkeiten und versucht diese zu behaupten. Die Frage ist nur, ob er sie - wie Hegel - mitreflektiert oder ob ihm sein eigener Standort verdeckt bleibt bzw. ob er ihn gegenüber seinen Lesern zu verbergen sucht.

In diesem trotz dekonstruktiver Methode und hegelschem Ausgangspunkt in glasklarem Duktus geschriebenen Buch wird auch eine Konzeption existenzieller Beteiligung sichtbar. Es ist eine Theorie des Engagements für die Wahrheit, die Berthold (an Tugendhat anknüpfend) skizziert: Descartes oder Hegel äussern sich gewissermassen persönlich, wenn sie Wahrheits- und Geltungsansprüche erheben - mögen sie ihre Standpunkte auch als die des «natürlichen Lichts» oder «des Geistes» etikettieren. Sie bleiben an ihre individuellen Perspektiven auf die menschliche Einsichtsfähigkeit oder das Allgemeine gekettet. Diese Einsicht führt in einen Pluralismus der Standpunkte, auf ein öffentliches Feld des Streits, jedoch nicht in den Relativismus, für den die Begriffe der Wahrheit und Rechtfertigung ihre Relevanz verloren haben.

Kein «progress business»

Im Gespräch der Stimmen des Denkens vergeht die philosophische Geschichte nie. Die für ihre Behauptungen streiten, bleiben auf dem Kampfplatz durch ihre Schriften präsent. Dadurch entsteht freilich kein irgendwie gesteuertes kollektives Forschungsprojekt, in dem Zwerge auf Schultern von Riesen den Erkenntnisfortschritt vorantreiben. Die Wahrheit der Philosophie ist kein Ziel in der Ferne, sondern etwas, was sich ständig im Streit ereignet und ohne den Streit der Stimmen verginge. Nur der Kampfplatz wird enger, weil immer neue Streiter mit neuen Behauptungen auf der Szene erscheinen, aber niemand - niemand von Gewicht - sich endgültig verdrängen lässt.

Aus szientistischen Missverständnissen heraus kann die Philosophie auf die irrige Idee kommen, ihre Geschichte sei in einem «rein systematischen» Denken abzuschütteln, sie könne in ein nur zukunftsbezogenes Fortschrittsprojekt eintreten. Nur in Unkenntnis des agonalen Charakters philosophischen Behauptens können Naturwissenschafter den Kopf darüber schütteln, dass Philosophie keine Fortschritte mache. Philosophen sind genauso wenig wie Künstler im «progress business» tätig, wie Ian Hacking das genannt hat. Das macht ihre Tätigkeit nicht irrational. Im Gegenteil: Weil sie sich der historischen Bedrohtheit ihrer Gewissheiten bewusst ist, gibt es wohl keine «behauptende» Tätigkeit, die der Philosophie an Reflektiertheit das Wasser reichen könnte.

Jürg Berthold: Kampfplatz endloser Streitigkeiten. Studien zur Geschichtlichkeit der Philosophie. Schwabe, Basel 2011. 343 S., Fr. 61.20.

Vom Verstehen des Verstandes.

2012-01-13T19:33:00.002+01:00

aus FAZ.NET, 11. Januar 2012, 20:20             Uhr 

Was wir alles nicht über Intelligenz wissen

Intelligenz ist erblich, aber nur begrenzt, das Umfeld ist auch wichtig, sie verändert sich mit der Zeit, im Individuum und in ganzen Gesellschaften - kurz: Intelligenz ist ein Thema voller Rätsel.

von Sophia Amalie Antoinette Infinitesimalia

Gelegentlich werden mir pädagogische Ambitionen und Fähigkeiten unterstellt - bedauerlicherweise völlig zu Unrecht. Ich hätte wenig Lust, Schülern oder Studenten mit Wissen zu füttern, das ihnen in den meisten Fällen etwa so willkommen sein dürfte wie der Stopfgans die Maismaische - zumal Wissen ja heute meistens kein Selbstzweck mehr ist, sondern nur ein notwendiger Schritt in die berufliche Zukunft. Aus diesem Grund wäre ich auch sicher völlig ungeeignet - wobei manche Geschichten von lehrenden Bekannten durchaus schön klingen. Andere Geschichten wiederum sind eher unterhaltsam.

Jene zum Beispiel von den wiederkehrenden Migrationsbewegungen zwischen Übungsgruppen am Anfang des Semesters. Was anfangs chaotisch aussieht, scheint doch gewissen Prinzipien zu gehorchen, denn am Ende finden sich Studentengruppen häufig nach ihren Fähigkeiten zusammen: die langsamen Studenen bei den geduldigen Dozenten, die smarten Typen hingegen dort, wo das Tempo ambitionierter ist. Volkswirte nennen sowas Selbstselektion, und Selbstselektion ist eines der großen Übel der empirischen Wirtschaftsforschung.

Individuen suchen sich nämlich permanent in alles mögliche selbst hinein: in Schulungsmaßnahmen von Arbeitsamt, in bessere Schulen und Universitäten, in Sportarten und in Lebensstile - angetrieben von irgendwelchen persönlichen Eigenschaften, die sich häufig nicht direkt oder nur schwer messen bzw. erfassen lassen. Intelligenz - oder genauer: die vielen verschiedenen Vorstellungen und Konzepte von Intelligenz - sind eine dieser Eigenschaften. Bei Intelligenz denken die meisten Menschen schnell an den Intelligenzquotienten, und man sollte meinen, daß darüber hinreichend viel bekannt ist - das Gegenteil

jedoch stimmt. Je mehr man sich in das Thema einliest, desto mehr wird deutlch: wir verstehen nur sehr wenig von unseren Verständnisfähigkeiten. Das Wissen darüber ist ungefähr so vollständig wie ein wahnsinnig vielteiliges Puzzle, wo man ein paar Randstücke, ein paar zusammenpassende Mittelstücke hat, vielleicht auch ein zwei kohärente Ausschnitte. Aber trotzdem das Gesamtbild nicht annähernd erkennen kann.

Zahlreiche Konzepte bevölkern die Intelligenzforschung. Am weitesten verbreitet ist dasjenige von einer Art "Generalintelligenz", die sich aus verschiedenen eng miteinander zusammenhängenden Komponennten - wie Logik, Verarbeitungsgeschwindigkeit, Gedächtnis, räumliches Denken - zusammensetzt. Dieses "g", das die allgemeinen kognitiven Fähigkeiten beschreibt, wird durch viele gängige Intelligenztests gemessen - wie zum Beispiel durch den Intelligenzquotienten.

Manches weiß man immerhin über dieses "g". Es ist über die Gesamtbevölkerung ungefähr normal verteilt, mit einer leichten Häufung am linken, unteren Ende - wegen jener Krankheiten, die die kognitiven Fähigkeiten besonders massiv einschränken. Die Verteilung ist bei Männern weiter als bei Frauen und es gibt einen deutlichen Zusammenhang mit diversen Merkmalen des Lebenserfolgs, wie Einkommen, Status, Karriere.

Das "g" ist außerdem mit der Gehinrgröße korreliert, aber ob die Gehirngröße Menschen schlau macht, oder ob schlaue Menschen größere Gehirn entwickeln, weiß man schon nicht mehr. Nicht einmal über den medizinisch-biologischen Wirkungsmechanismus weiß man genaueres - im Gegenteil. Es gibt auch eine Krankheit, bei der abnormal große Gehirne mit besonders geringen kognitiven Fähigkeiten einhergehen.

Immerhin: ein Teil davon ist erblich - so zwischen 30 % und 80 %, ja nach Studie und Alter. Während nämlich in frühen Jahren nur ein kleiner Teil der Intelligenz von Kindern durch die Intelligenz ihrer Eltern (oder anderer Verwandter) zu erklären ist, wächst dieser im Laufe des Lebens. Erklärungen für diese Entwicklung: ebenfalls begrenzt - eine davon geht davon aus, daß Individuen sich im Laufe der Zeit genau das Umfeld suchen, bei dem ihre ererbten Talente besonders gefördert werden - so daß der relative Einfluß des Erbes auf die Gesamtintelligenz mit der Zeit stärker wird. Neuere Studien zeigen außerdem, daß der Einfluß von Genetik auch vom sozioökonomischen Umfeld abhängt: die Intelligenz von Kindern aus wohlhabenden Familien ist stärker durch die Verwandtschaft / genetische Herkunft geprägt als jene von Kindern aus armen Familien - hier spielt das Umfeld eine größere Rolle.

Da jedoch Genetik und Umfeld miteinander interagieren, muß auch dies kein kausaler Zusammenhang sein. Gar nicht zu reden von all den Faktoren, die Eltern üblicherweise ihren Kindern mit den Genen vermachen: Ernährung, Verhalten, Werte... sehr viele Faktoren, die man berücksichtigen muß. Deswegen sind Studien mit Zwillingen oder Adoptivkindern besonders beliebt, denn dort läßt sich zumindest ein Teil der Parallelität von Genen und Umfeld ausschließen - nicht jedoch die spätere Interaktion im Laufe des Erwachsenwerdens.

Und wer diese Unsicherheiten als Anlaß nehmen möchte, wieder einmal auf die Methoden der empirischen Wohlfahrtsforschung einzuschlagen: die Naturiwissenschaften sind kaum schlauer in dieser Sache. Ungefähr 300 unserer Gene sind bekannt für ihren Zusammenhang mit besonders begrenzter Intelligenz - kein einziges hingegen konnte bisher eindeutig als verantwortlich für normale Ausprägungen von Intelligenz gemacht werden. Auch die Formulierung biologischer Modelle zur Erklärung kognitiver Fähigkeiten lässt noch auf sich warten. Selbst sogenannte "imaging studies", bei denen Bilder vom Gehirn mit Aktivitäten in Verbindung gebracht werden, haben bisher noch nicht den ganz großen Wissensprung gebracht.

Die Liste der offenen Rätsel hingegen ist lang: Warum sind Menschen mit höherer Intelligenz im Durchschnitt gesünder und leben länger? Warum wurden die Menschen in westlichen Ländern im Laufe des 19. Jahrhunderts im Durchschnitt deutlich intelligenter? Warum gibt es - eindeutig meßbare - geschlechtsspezifische Unterschiede? Und: darf man solchen Problemen, bei denen gruppenspezifische Grundeigenschaften bestimmt werden sollen, überhaupt nachgehen - weil sie die prinzipielle Gleichheit der Menschen infrage stellen? Oder betritt man damit die abschüssige Ebene von Diskriminierung und Rassismus?

Viele Fragen, wenig Antworten, aber wenn wir weiter alle immer intelligenter werden, finden wir ja vielleicht irgendwann doch etwas mehr heraus. Das übrigens ist dann der Unterschied zwischen "fluider Intelligenz" (Kapazität) und "kristallisierter Intelligenz" (Wissen).

Menschenaffen in Europa.

2012-01-12T09:16:00.002+01:00

Pressemitteilung

Jüngster Menschenaffe Europas entdeckt

Michael Seifert

Hochschulkommunikation

Eberhard Karls Universität Tübingen

11.01.2012 09:13

Anhand eines Backenzahns belegen Forscher aus Tübingen, Bulgarien und Frankreich, dass Menschenaffen auch vor sieben Millionen Jahren in Europas Savannen überlebten.

Menschenaffen haben länger in Europa gelebt, als bisher angenommen: Das belegt ein sieben Millionen Jahre alter Vor-Backenzahn eines Hominiden, den Wissenschaftler nahe der bulgarischen Stadt Chirpan gefunden haben. An dem internationalen Forschungsprojekt mit Wissenschaftlern der „Bulgarischen

Prof. Madelaine Böhme (rechts) und Geologe Philipe Havlik bei Grabungsarbeiten nahe der bulgarischen Stadt Chirpan

Akademie der Wissenschaften“ und des französischen „Centre National de la Recherche Scientifique“ ist auch Professor Madelaine Böhme vom Senckenberg Center for Human Evolution and Paleoecology an der Universität Tübingen beteiligt. Der Fund könnte Anlass sein, die Geschichte der Menschheit in wesentlichen Punkten zu revidieren: Bisher gingen Forscher davon aus, dass die Menschenaffen in Europa vor ca. neun Millionen Jahren wegen veränderter Klima- und Umwelt- bedingungen ausstarben und sich nur in Afrika weiterentwickeln konnten.

Unter Leitung von Nikolai Spassov vom Nationalmuseum für Naturgeschichte in Sofia war der Backenzahn bei Grabungen in Flussablagerungen nahe Chirpan entdeckt worden. Dass er von einem Hominiden stammt, lässt sich unter anderem an seiner dicken Zahnschmelz-Schicht erkennen. Der Zahn ist stark abgenutzt und gehörte vermutlich zu einem älteren Individuum. Mit der Datierung auf sieben Millionen Jahre sind die Forscher damit auf den jüngsten Menschenaffen auf dem europäischen Festland gestoßen, ihre Ergebnisse veröffentlichten sie kürzlich im Journal of Human Evolution.

Als jüngster Menschenaffe galt bisher der 9,2 Millionen Jahre alte Ouranopithecus macedoniensis aus Griechenland. Nach der gängigen These starben die Menschenaffen auf dem europäischen Kontinent vor etwa neun Millionen Jahren aus. Damals veränderten sich in Europa die Ökosysteme, savannenartige Landschaften mit saisonalem Klima entstanden. Menschenaffen als typische Fruchtfresser konnten, so glaubte man, durch ein saisonales Defizit an Früchten nicht überleben. Und tatsächlich fand das

Geologe Philipe Havlik legt den Stoßzahn eines ca. sieben Millionen Jahre alten Elefanten frei.

Team in der Fundschicht des Zahnes auch Fossilien einer typischen Savannen-Fauna, darunter mehrere Elefanten- arten, Giraffen, Antilopen, Nashörner und Säbelzahn-Katzen. Der Fund des Backenzahns legt deshalb nahe, dass die Menschenaffen Europas sehr wohl in der Lage waren, sich an das wechselnde Klima einer Savanne anzupassen. Darauf deutet auch die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Kaufacetten des Zahnes hin. Diese belegen, dass der bulgarische Menschenaffe härtere und abrasivere (verschleißintensivere) Nahrung wie Gräser, Samen und Nüsse zu sich nahm. Darin ähnelt seine Ernährungsweise jener der afrikanischen Vor-Menschen vor ca. vier Millionen Jahren (z.B. die Australopithecinen wie „Lucy“).

„Auch was die Evolution des Menschen betrifft, muss man völlig neu darüber nachdenken, wo sie sich abgespielt hat“, sagt Professor Madelaine Böhme. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass die Evolution des Menschen ausschließlich in Afrika stattfand und die Menschen von dort in andere Kontinente auswanderten. „Es mehren sich aber die Hinweise, dass sich ein gewisser Teil der menschlichen Evolution auch außerhalb Afrikas, in Europa und Westasien, ereignete.“

Dass in den frühen Episoden der Menschheitsgeschichte mehr Migration stattgefunden hat, als gedacht, zeigten die Paläontologen des Senckenberg Center for Human Evolution and Paleoecology an der Universität Tübingen bereits im Juni 2011, als sie den ältesten Menschenaffen Europas präsentierten. Auch hier war ein Backenzahnfund der Schlüssel: Ausgegraben südwestlich von Sigmaringen, im schwäbischen Alpenvorland, wurde er auf 17 Millionen Jahre datiert. Die Tübinger Arbeitsgruppe für Paläoklimatologie hatte unter Böhmes Leitung das damalige Klima der Region rekonstruiert und so gezeigt, dass Menschenaffen bereits in dieser Zeit unter einem tropisch-subtropischen Feuchtklima von Afrika nach Eurasien ausgewandert waren. Beide Arbeiten zusammen belegen damit eine mindestens zehn Millionen Jahre währende Besiedlung Europas durch Menschenaffen und eine signifikante Evolution in der Ernährung von Fruchtfressern hin zu Konsumenten härterer Nahrung.

Publikation: SPASSOV, N., GERAADS, D., HRISTOVA, L., MARKOV, G.N., MERCERON, G., TZANKOV, T., STOYANOV, K., BÖHME, M., DIMITROVA, A. (2012): A hominid tooth from Bulgaria: the last pre-human hominid of continen-tal Europe. Journal of Human Evolution 62 (1): 138-145.

Kontakt:
Prof. Dr. Madelaine Böhme
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Fachbereich Geowissenschaften
Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoecology (HEP)
Telefon +49 7071 29-73191
m.boehme[at]ifg.uni-tuebingen.de

Neurophysiologie der Sucht.

2012-01-11T23:11:00.001+01:00

aus scinexx 

Mechanismus der Alkoholsucht aufgeklärt

Gehirn schüttet beim Trinken Opium-ähnliche Substanzen aus

Ähnlich wie Kokain oder andere Drogen setzt auch Alkohol im Gehirn des Menschen körpereigene Endorphine frei. Das haben Forscher jetzt erstmals direkt nachgewiesen. Die mit dem Opium verwandten Botenstoffe stimulieren zwei Areale, die zum Belohnungssystem des Gehirns gehören und lösen dadurch starkes Wohlgefühl aus. Gleichzeitig erzeugt die Ausschüttung dieser Opioid-Botenstoffe aber auch den Wunsch nach mehr. Damit sei dieser Mechanismus die Triebkraft für die Alkoholsucht, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Science Translational Medicine“.

Obwohl die Wirkung von Alkohol seit langem erforscht wird, war bisher unklar, welche Mechanismen im Gehirn dafür sorgen, dass Trinker immer wieder zur Flasche greifen. Erst jetzt sei es gelungen, den genauen Prozess beim Menschen zu identifizieren, sagen die Forscher. Das eröffne auch Möglichkeiten, Alkoholikern gezielter als bisher zu helfen.

Gehirnscan bei 13 Alkoholikern

Für ihre Studie hatten die Forscher 13 Alkoholiker und 12 nicht-süchtige Versuchspersonen jeweils vor und nach dem Trinken einem Gehirnscan unterzogen. Mit Hilfe des Verfahrens der Positronen-Emissions-Tomografie (PET) konnten die Wissenschaftler dabei die Endorphin-Ausschüttung im Gehirn der Probanden beobachten. Eine radioaktiv markierte Substanz zeigte an, wo und in welchen Mengen Endorphine im Gehirn freigesetzt wurden.

Wie die Wissenschaftler berichten, setzte das Trinken von Alkohol die Botenstoffe in zwei Bereichen des Vorderhirns frei, dem Nucleus accumbens und dem orbitofrontalen Kortex. Beide Areale sind Teil des Belohnungssystems und spielen eine entscheidende Rolle für Glücksgefühle, aber auch für die Sucht.

Gehirne von Alkoholikern reagieren anders

Die Forscher fanden auch Unterschiede zwischen starken Trinkern und nicht-süchtigen Alkoholkonsumenten. Die Alkoholiker empfanden den Rausch umso stärker, je mehr Endorphine in ihrem orbitofrontalen Kortex freigesetzt wurden. Bei den normalen Versuchspersonen steigerte sich das Rauschgefühl dadurch nicht.

„Das deutet darauf hin, dass die Gehirne von Alkoholikern verändert sind“, sagt Erstautorin Jennifer Mitchell von der University of California in San Francisco. Das bei ihnen mit steigendem Pegel stärkere Belohnungsgefühl bringe sie vermutlich dazu, so viel zu trinken. Ob diese Gehirnveränderung bei den Betroffenen erst im Laufe der Alkoholsucht entstanden ist oder ob sie bereits vorher vorhanden war und damit die Anfälligkeit für Alkohol förderte, ließ sich durch diese Studie allerdings nicht feststellen.

Gezieltere Hilfe beim Entzug möglich

Nach Ansicht der Wissenschaftler eröffnet dieses Wissen auch neue Möglichkeiten, um Menschen mit Alkoholproblemen gezielter zu unterstützen. Das bislang beim Entzug eingesetzte Mittel Naltrexon blockiert unspezifisch alle Andockstellen für die körpereigenen Opioide. Dadurch ruft es teilweise starke Nebenwirkungen hervor. Viele Alkoholiker, denen das Mittel beim Entzug helfen soll, setzen es daher frühzeitig ab.

Jetzt habe man herausgefunden, dass die Suchtwirkung des Alkohols nur von einer Opioid-Bindungsstelle ausgehe, dem sogenannte Mu-Opioid-Rezeptor, sagen die Forscher. Jetzt könne man daher spezifischere Mittel entwickeln, die nur diesen Rezeptor blockieren. Das verringere wahrscheinlich auch die Nebenwirkungen. (Science Translational Medicine, 2012, doi: 10.1126/scitranslmed.3002902)

(Science Translational Medicine / dapd, 12.01.2012 - NPO)

aus NZZ, 11. 1. 2012

Kokain ändert Hirnprozess
Kokain verändert die Synapsen im Gehirn, was sich auf das Verhalten auswirkt. Nun haben Forscher diesen Effekt bei Mäusen rückgängig gemacht.

Von Lena Stallmach

Früher dachte man, dass Kokain Hirnzellen abtötet und so zu Verhaltensänderungen führt. Doch seit einiger Zeit beobachten Wissenschafter, dass die Droge vor allem die Kontaktstellen zwischen Nervenzellen modifiziert. Nun demonstrieren Forscher von der Universität Genf, dass dies bei Mäusen Suchtverhalten verursacht.

Kontakte werden verstärkt

Es ist schon länger bekannt, dass Suchtverhaltensweisen - ob durch Alkohol oder harte Drogen verursacht - begleitet sind von Modifikationen an den Synapsen im körpereigenen Belohnungssystem. Diese werden verstärkt (potenziert), so dass ein stärkeres Signal weitergeleitet wird. Bisher war aber unklar, ob solche Langzeitpotenzierungen das Suchtverhalten direkt auslösen. Christian Lüscher und seine Kollegen identifizierten nun bei Mäusen eine bestimmte Gruppe von Nervenzellen im sogenannten Nucleus accumbens, der zum Belohnungssystem gehört. Die Synapsen dieser Zellen waren eine Woche nach einer Dosis Kokain potenziert.

Gleichzeitig beobachteten die Forscher eine Verhaltensänderung. Mäuse werden nach einer einmaligen Dosis Kokain hyperaktiv. Nach weiteren Dosen Tage später werden sie noch hyperaktiver als beim ersten Mal. Diese Sensibilisierung wird mit einer beginnenden Sucht assoziiert. Um zu testen, ob die Verhaltensänderung direkt durch die biologische Veränderung verursacht wird, machten die Forscher die synaptische Potenzierung rückgängig. Sie aktivierten die modifizierten Synapsen in einer bestimmten Frequenz, so dass diese in den Normalzustand zurückgesetzt wurden. Nach dieser Behandlung trat bei einer zweiten Dosis Kokain keine verstärkte Reaktion auf - das Suchtverhalten war also mit der biologischen Modifikation verschwunden.

Lüscher will als Nächstes bei Mäusen testen, ob auch komplexe Suchtverhalten, wie etwa der willentliche Drogenkonsum, mit einem «Reset» der Synapsen behandelt werden können.

Ein «Reset» fürs Gehirn

Man gehe seit einiger Zeit davon aus, dass Langzeitpotenzierungen das Suchtverhalten dauerhaft aufrechterhielten, sagt Thomas Schlaepfer vom Universitätsklinikum Bonn. Lüschers Studie sei deshalb sehr interessant, weil sie einen klaren Ansatz für eine Behandlung aufzeige. Beide Forscher sehen ein Potenzial in der tiefen Hirnstimulation oder der transkraniellen Magnetstimulation, die zur Behandlung von psychischen Krankheiten und zur Alkoholabhängigkeit erprobt werden. Auch wenn man nicht genau weiss, wie diese funktionieren, nimmt man an, dass die Behandlungen fehlgeleitete Nervenschaltkreise wieder herstellen - ähnlich wie bei Lüschers Methode, die bei Menschen aber nicht anwendbar ist, da sie eine gentechnische Veränderung erfordert.

Schläpfer testet die tiefe Hirnstimulation zur Behandlung von schwer Depressiven. Er gibt aber zu bedenken, dass diese ein schwerer Eingriff sei - dem Patienten werden Elektroden ins Gehirn implantiert. Deshalb müsse man sorgfältig allfällige Nebenwirkungen abklären und dürfe die Therapie auch später nur in gewissen Fällen anwenden.

¹ Nature 481, 71-75, 36-37 (2012).

Ein Loch in der Zeit.

2012-01-08T13:53:00.003+01:00

aus Tagesschau.de

Für einen Wimpernschlag in der Zeitlücke versteckt

Die Wissenschaftszeitschrift "Nature" veröffentlichte diese Woche das Ergebnis eines spektakulären Experimentes. Ein Physikerteam manpulierte einen Laserstrahl so, dass ein Loch in der Zeit entstand. Die Folge: Ein Ereignis, das in dieser Zeitlücke stattfindet, wirkt wie niemals passiert.

Von Silke Hasselmann, MDR-Hörfunkstudio Washington

Man kann bekanntlich aus allerlei Gründen den Eindruck haben, als wäre ein Ereignis nie geschehen. Etwa, indem man es vergessen oder ignoriert hat. Doch es geht auch viel komplizierter, wie das Forscherteam von der Cornell University im US-Bundesstaat New York demonstrieren konnte.

Illustration der Cornell University zu ihrem Experiment

Wie Anfang vorigen Jahres vorhergesagt, könne man "events" - also Ereignisse - tarnen, sie sozusagen verstecken, erklärt Physikprofessor Alexander Gaeta - und zwar in einer Zeitfalte und mithilfe eines im Glasfaserkabel gebündelten Laserstrahls. Licht sei überhaupt die entscheidende Zutat: Denn Licht bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit und transportiert Informationen - vor allem über die Form von Objekten und über den Zeitpunkt von Ereignissen. Bei ihrem Experiment verstanden er und seine Kollegen unter einem "Ereignis" einen Vorgang, der einen gebündelten Lichtstrahl brechen kann.

Lichtstrahl beeinflusst

"Stellen Sie sich vor, Sie gehen durch einen Lichtstrahl. Dann blockieren Sie das Licht natürlich einen kurzen Moment. Ein Fotodetektor würde diesen Moment wahrnehmen und messen", sagt Gaeta.

Sie hätten den Laserstrahl nun aber auf eine Weise beeinflusst, dass er durch ein auftretendes Ereignis nicht gestört wird, erläutert er: "Im wesentlichen entwickelten wir eine Technik, mit der wir einen Teil des Lichtstrahles aufteilen konnten." Die hintere Hälfte sei gedrosselt, die vordere beschleunigt. "Plötzlich gab es für einen sehr kurzen Moment dazwischen kein Licht mehr."

"Als wäre der Lichtteilchenstrom nie gestört worden"

Gäbe es nun ein Ereignis im Verständnis der Physiker - etwa weil jemand durch den Lichtstrahl gehe - es wäre nicht feststellbar, sagt Gaeta. Der Grund: die totale Dunkelheit in diesem Moment. "Danach setzten wir den Lichtstrahl wieder präzise zusammen und es schien, als wäre der Strom der Lichtteilchen nie gestört worden", erklärt er.

Dieser lichtlose Moment dauerte unfassbare 50 Picosekunden - also nur 50 Billionstelsekunden. "Wirklich sehr kurz", lacht Gaeta. Ob man Ereignisse bald für eine Minute, gar Stunden in einem Zeitloch verstecken kann, wagt der Physiker nicht für die nahe Zukunft vorherzusagen.

Lücken mit praktischem Nutzen

Doch auch extrem kurze selbsterzeugte Zeitlücken könnten von praktischem Nutzen sein: "Nehmen wir an, Sie wollen in Notfällen eine wichtige Botschaft senden, ohne den normalen Datenstrom in einem bestimmten Glasfaserkabel zu stören. Dann könnten Sie eine Lücke in diesem Datenstrom öffnen, Ihr geheimes Informationspaket einsetzen, übertragen und herausnehmen, bevor Sie den Datenstrom wieder schließen." An dem Datenstrom selbst werde niemand merken, dass es kurzzeitig ein Ereignis dieser Art gegeben hat.

Es würde auch niemand merken, wenn jemand in die Lichtleitfaser gehen und den Inhalt der durchfließenden Daten für die Dauer des Zeitloches manipulierte, meinen andere Physiker.

Ob Militärs oder Geheimdienstleute schon an seine Tür geklopft haben? "Ein Anruf, bislang kam nicht viel", antwortet Gaeta. "Vielleicht denken die schon an etwas Bestimmtes. Aber ich sehe nicht, dass man das schon unmittelbar für militärische Zwecke nutzen kann."

Stand: 08.01.2012 02:47 Uhr

Stephen Hawking wird siebzig.

2012-01-07T09:39:00.002+01:00

aus FAZ.NET, 7. 1. 2012

Durch des Himmels prächt’gen Plan

Niemand hat die moderne Physik den Mitmenschen ausdauerndererklärt als der Engländer Stephen Hawking. Dieser Lehrer und Forscher verkörpert eine noch sehr junge Sorte Denker.

Schwarze Löcher verdampfen.

Dass diese Wahrheit, die sich liest wie eine Zeile modernistischer Dichtung (aber so gewiss zutrifft wie der Satz „Meerschweinchen leben nicht im Meer“), überhaupt je ein Mensch herausgefunden hat, war unwahrscheinlicher als die Beglaubigung der verträumtesten Mythen unserer Gattung. Dennoch gelang ihre Entdeckung 1974 einem Menschen mit stark eingeschränkten Handlungsmöglichkeiten.

Zwölf Jahre zuvor hatten Ärzte bei ihm die langsam fortschreitende Lähmungserkrankung amyotrophe Lateralsklerose (ALS) diagnostiziert und ihm vorausgesagt, er werde wohl nicht mehr als zwei weitere Jahre leben. Zur Erarbeitung der Erkenntnis über die schließlich nach diesem Mann benannte „Hawking-Strahlung“ schwarzer Löcher brauchte und nutzte er kein exotischeres Rüstzeug als Neugier, Vernunft, Wahrheitsliebe und Fleiß. Eine kräftige Physis und scharfe Sinne wären ganz unnütz gewesen - Beobachtung war als Erkenntnisquelle ohnehin ausgeschlossen.

im April 2007 testet der Physiker die Schwerelosigkeit an Bord eines speziellen Jets

Denn schwarze Löcher sind der Anschauung entzogen. Sie entstehen und existieren unter Bedingungen, die kein Mensch überleben kann: Stirbt ein Stern genügend großer Masse, weil sein Brennstoff verbraucht ist, stürzt er unter gewissen Bedingungen in sich zusammen, weil seine Reste einander anziehen, bis etwas kaum Begreifliches geschieht: Wie die Anwesenheit von Masse generell die Raumzeit verformt, vergleichbar einem schwerer Gegenstand, der auf der Erde eine Delle in ein gespanntes Trampolin drückt, so kann, denkt man die Analogie weiter, der Gegenstand auch schwer genug sein, dass er ein Loch ins Trampolin reißt.

Wird die Raumzeit so perforiert, entkommt dem Loch nicht einmal mehr das Licht (daher heißt es „schwarz“). Man spricht bei dergleichen von „Singularitäten“ (von denen die interessanteste übrigens der wahrscheinliche Ursprung unseres Universums ist). Will man genauer wissen, was es mit diesen auf sich hat, so muss man zwei Lehren ineinanderfügen, die nicht nur jede für sich den Alltagsverstand bis an die Grenze der Überdehnung belasten, sondern sich auch kaum aufeinander reimen wollen: die Quantenmechanik einerseits, zuständig für die kleinsten Kleinigkeiten der Welt, und die Allgemeine Relativitätstheorie, zuständig für die großräumige Beschaffenheit des Alls. Deren Pointe fasste John Archibald Wheeler einst so zusammen: Materie sagt der Raumzeit, wie sie sich krümmen soll, die Raumzeit aber sagt umgekehrt der Materie, wie sie sich bewegen darf

Der moderne Missbrauch von Physik

Stephen Hawking erkannte 1974: Quanten von Feldern um den Gravitationseinfluss eines zu einem schwarzen Loch kollabierenden Sterns werden, Päckchen für Päckchen, in dessen Außenraum abgestrahlt.

Als um die vorletzte Jahrhundertwende die Anfangsgründe für Quantenmechanik und Relativitätstheorie gelegt worden waren, sah die Fachwelt darin nicht gleich einen Gewinn. Man erschrak eher über den Verlust der Ende des neunzehnten Jahrhunderts erschauten Aussicht darauf, die Forschung demnächst abschließen zu können. Das Programm Galileis und Newtons, das All zu mathematisieren, war stets von unveränderlichen Raum- wie Zeitmaßen und kontinuierlichen Energieverhältnissen ausgegangen.

Stephen Hawking bei einer Lesung an der FU Berlin im Oktober 2005

Erstere sprengte nun die Relativität, Letztere fielen mit den Päckchen der Quantenlehre. Der Schock fügte sich in einen anderen: Seit Sir Francis Bacon war die bürgerliche Welt davon ausgegangen, Naturforschung bringe mittels technischer Anwendung immer mehr Wohlstand, Freiheit, Sicherheit. Aber die „Titanic“ sank, neue Kriege brachten Giftgas, Bombenteppiche sowie eine verheerende Waffe, die ohne moderne Physik undenkbar gewesen wäre, auf, und die Natur begann, an unserem Dreck zu ersticken.

Gegen billige Rechtfertigungen und voreilige Esoteriker

Was in Gestalt weltanschaulicher Kürzel von der sogenannten „Krise der Physik“ unterm Eindruck solcher Tatsachen die breitere Öffentlichkeit erreichte, richtete immense intellektuelle Flurschäden an: Das Schlagwort „Relativität“ etwa dient bis heute Leuten, die irgendeinen partikularen Standpunkt, irgendein „schlechtes Besonderes“ (Hegel) geheiligt wissen wollen, als billige Rechtfertigung.

Die berühmte Unbestimmtheitsrelation (man weiß umso weniger, wohin ein Teilchen will, je genauer man weiß, wo es gerade ist, und umgekehrt) wird zur umfassenden Leugnung der Eigengesetzlichkeit des Wirklichen missbraucht. Und Quantenspezialitäten wie die Verschränkungskorrelation (bestimmte Teilchenpaare verhalten sich, als fände zwischen ihnen ein Informationsaustausch statt, der keinerlei Zeit verschlingt) oder die Nichtlokalität („geisterhafte Fernwirkung“) müssen herhalten, um Telepathie und sonstige Paranormalitäten zu beglaubigen. Nichts von alledem, was voreilige Esoteriker da aus der Physik fischen wollten, ließ sich bislang wiederholbar demonstrieren - anders als Relativitätstheorie und Quantenmechanik selbst, die zu den bestgesicherten Theorien der menschlichen Wissensgeschichte gehören.

Hawking hält einen Vortrag über die Entstehung des Universums zum 450. Jahrestag der Universität von Genf (15.09.09)

Beide Lehren führen zahlreiche gegen die gewöhnliche Intuition verstoßende Implikationen mit sich. Daher ließen sich nicht nur Seher und Künder, sondern auch strenge Revisoren der in Misskredit geratenen Aufklärung von ihnen zu kühnen Behauptungen anstacheln. Metatheoretiker der Forschung wie Karl Popper und Imre Lakatos erinnerten sich an David Hume, der mitten im achtzehnten Jahrhundert bereits geargwöhnt hatte, das moderne galileische Verfahren, aus kontrollierten Beobachtungen exakte Gesetze ableiten zu wollen, lasse sich eigentlich nicht rechtfertigen. Weder logisch (nur weil ein Experiment immer dasselbe Ergebnis hat, folgt daraus nicht, dass es das auch in Zukunft haben wird; wer fünfmal glücklich aus dem Krankenhaus nach Hause kommt, stirbt vielleicht beim sechsten Mal) noch empirisch („Gesetze“ lassen sich eben nicht beobachten, nur Ereignisse, Sachverhalte). Historisch, so lehrte bald der Wissenssoziologe Thomas Kuhn, seien Revolutionen wie die relativistische und die quantenmechanische eben Einschnitte (er nannte sie „Paradigmenwechsel“), die zwei ineinander unübersetzbare Wissenswelten voneinander trennen.

Philosophie bei der Aufholjagd

Diese Überlegungen schienen gut zum Streit innerhalb der Gemeinschaft der Fachleute zu passen: Sollte Physik, wie Einstein und Erwin Schrödinger forderten, weiterhin danach streben, eine wirkliche, anschaulich fassbare Welt zu beschreiben, oder konnte es ihr, wie Niels Bohr und Werner Heisenberg lehrten, nur um die Systematisierung von Beobachterleistungen gehen? Solche Schlachten wurden im letzten Jahrhundert ebenso erbittert wie ergebnisarm geschlagen: Nichts kam dabei heraus, das es an Solidität mit den technischen Anwendungen der revolutionären Theorien hätte mithalten können.

Als Hawking in aller Ruhe und Stille am Schreibtisch die Strahlung der schwarzen Löcher entdeckte, wurde er geistiger Erbe eines Mannes, dem er auch institutionell, nämlich auf Newtons Lehrstuhl, folgen sollte: Paul Adrien Maurice Dirac. Dieser hatte die Antimaterie entdeckt, und zwar in keinem Labor oder Beschleuniger, sondern als Implikation von Gleichungen, die er gleichsam so lange geschüttelt hatte, bis die Positronen herausfielen. Hawking ging ähnlich vor; und diese Praxis spielt sich, das ist das Entscheidende, auf einer viel höheren, abstrakteren und zugleich praktischeren Ebene ab als alle Zwistigkeiten sowohl der Physikerparteien („Realisten“ gegen „Meßreihenfreunde“) wie der Philosophen („Paradigmenwechsler“ gegen „Fortschrittsleute“).

Gleichungen für das arme Hirn

Während nämlich jene noch darum rangen, herauszufinden, ob menschliche Beobachtung überhaupt jemals Gesetze der Natur erschließen kann, beobachteten Dirac und Hawking nicht länger Experimente, sondern selbst im Experimentalfeuer gehärtetes Menschengeschaffenes: Gleichungen.

Gleichungen sind Maschinen, die uns erlauben, auch Sachverhalte zu beschreiben, die dem Alltagsverstand widersprechen. Damit leisten sie für das arme Hirn, was optische und akustische Apparate für Auge und Ohr tun: „Von Natur“ können wir Infrarot nicht sehen, Ultraschall nicht hören, weil der Affenahne derlei nicht brauchte. Ebenso wenig können wir uns ohne weiteres vorstellen, was die Massen mit den Raumzeitparametern und die Lichtquanten mit den Materiequanten treiben. Aber, lehren die Arbeiten Diracs wie Hawkings, das macht gar nichts. Maschinen, Prothesen helfen uns, und es gibt keinen Grund, das Erkenntnisvermögen in der Wildnis auszusetzen wie die Spartaner Kinder, die ihren Kriegsverwendungskriterien nicht entsprachen, nur weil es Apparate braucht, um zu überleben.

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Dass ein Mann, dem man einen frühen Tod geweissagt hatte und dem es gelang, dies mit menschlicher, technischer Hilfe Lügen zu strafen, die Niederlagenstimmung der Physik überwinden half, ist so erfreulich wie die Tatsache, dass derselbe Mann Leuten, deren Handicap beim Verstehen des Kosmos größer ist als seines, mit Büchern wie „Eine kurze Geschichte der Zeit“ zu Hilfe kam. Erklärungen des Unwahrscheinlichen sind, sagen seine populären Arbeiten, nicht darauf verpflichtet, sich dem bereits Bekannten unterzuordnen. Hierin bleibt seine Aufklärungsarbeit seinen Forschungen treu. Dass wir an metaphysischer Obdachlosigkeit zugrundegehen würden, wenn uns unsere Neugier immer tiefer ins Nichtmenschliche zieht, war eine Weissagung des zwanzigsten Jahrhunderts. Stephen Hawking, der am Sonntag siebzig Jahre alt wird, setzt dem entgegen: Neugier, Vernunft, Wahrheitsliebe und Fleiß sind im Recht.

aus Philosophierungen

Weltformel.

Die Suche nach der Weltformel ist die Suche nach dem intelligent design: Würde sie gefunden, drängte sich die Annahme auf, dass sie sich wer ausdacht hat; ein Urheber.

Unser Vorstellungsvermögen hat sich darwinistisch-evolutiv in der natürlichen Mittelwelt durch trial and error ausgebildet, da, wo die Sonne im Osten auf- und im Westen untergeht und wo wir unsere Erfahrungen machen.* Den Vorgängen im Mikrokosmos ist es ebensowenig erwachsen wie denen im Makrokosmos. Für beide jenseits seines Horizonts gelegenen Welten kann der Verstand theoretische Modelle erfinden, die sich nachrechnen und experimentell prüfen lassen – Quantenmechanik und Relativitätstheorie. Aber vorstellen, was die Modelle beschreiben, können wir uns in unseren irdischen Köpfen nicht.

Dass Quantenmechanik und Relativitätstheorie einander streng genommen ausschließen, ist beruhigend für die Vernunft. Es bestätigt, dass wir mit unseren irdischen Vermögen getan haben, was wir konnten. Wo wir mit unserer Vorstellung nicht mehr hinlangen können, nach ganz weit oben und ganz weit unten, haben wir uns mit Begriffen ausgeholfen, die wir aus logischen Prämissen unsern Erkenntniszwecken gemäß konstruieren konnten. Dass dies oben und unten jeweils ganz andere Begriffe sein würden, war angesichts dieser Vorgehensweise zu erwarten. Ließen sich für beide Bereiche dieselben Begriffe finden, sollte uns das Blut in den Adern gefrieren: Wenn oben und unten dieselben Begriffe gälten, müssten sie dazwischen, in unserer mittleren Erfahrungswelt, ebenso gelten; ein einziges Naturgesetz von Anfang bis Ende.

Und kein Gesetz ohne einen Gesetzgeber.

*) Die Labore der Wissenschaftler liegen auch in diesem Zwischenreich.

Wie entsteht Sprache?

2012-01-06T20:19:00.002+01:00

aus derStandard.at, 3. 1. 2012

Forscher "bauen" mit Robotern die Evolution nach

Roboter-Schar sucht nach "Nahrung" und lernt, miteinander darüber Informationen auszutauschen

Lausanne - Schweizer Forscher haben gleich eine ganze Armee von Robotern aufgeboten, um Schlüsselmechanismen der Evolution auf den Grund zu gehen. Konkret wollte das Team um Laurent Keller von der Universität Lausanne herausfinden, wie Tiere im Laufe der Zeit miteinander kommunizieren lernen. Die Resultate zeigen, dass der Zufall eine größere Rolle spielt als gedacht.

Die Wissenschafter nutzten für ihre Studie rollende Roboter. Jeder Roboter war ausgerüstet mit einer Kamera, einem Informationsprozessor, einem "Nahrungs"- Erkennungssensor sowie einem Ring, der grün oder blau leuchten konnte.

100 Gruppen zu je 20 Robotern wurden nun auf ein Spielfeld gesetzt, in dem sie "Nahrung" finden mussten, wie die Forscher im Fachblatt "PNAS" berichten. Im Verlauf von 1.000 Generationen wurden nun in einem evolutionsähnlichen Vorgang immer wieder jene Roboter für die nächste Spielrunde ausgewählt, die am meisten "Nahrung" sammelten.

Lichtsignale für Nahrungsquellen

Die Roboter bekamen am Anfang zufällige Informationscodes. Doch mit der Zeit setzten sich die besten Prozessorenvarianten durch. Zudem entwickelte sich ein Kommunikationssystem zwischen den Robotern. Mit Hilfe von Lichtsignalen zeigten die kleinen Maschinen ihren Kollegen an, ob sie sich gerade auf einer Nahrungsquelle befanden.

Obwohl die Anfangsbedingungen für alle Gruppen genau gleich waren, setzten sich zwei verschiedene Kommunikationssysteme durch: In der Hälfte der Populationen zeigten die Roboter lediglich mit einer Farbe an, dass sie gerade auf einer Nahrungsquelle saßen.

Bei den anderen signalisierten die Roboter mit der anderen Farbe zusätzlich, wenn sie gerade nicht auf einer Nahrungsquelle saßen. Das erste, einfachere System erwies sich dabei als effizienter: Roboterpopulationen mit nur einem Signal fanden die Nahrung im Durchschnitt rascher als Populationen mit zwei Signalen.

Komplexere Systeme weniger flexibel

Trotzdem veränderte sich das zweite System nicht mehr, sobald es einmal in einer Gruppe aufgetaucht war. Keller und seine Kollegen führen dies darauf zurück, dass die Veränderung solch komplexer Signalsysteme äußerst umständlich wäre. Auch eine Sprache kann nicht in kurzer Zeit gegen eine andere ausgetauscht werden.

Allerdings hat die Strategie mit zwei Farben auch ihre Vorteile, wie weitere Experimente der Lausanner Wissenschafter ergaben: Kämpfen nämlich "einfarbige" und "zweifarbige" Roboter im selben Spielfeld miteinander um "Nahrung", setzen sich jene mit den zwei Signalen meistens durch.

Laut Laurent Keller zeigen die Roboterexperimente, wie sich im Lauf von Jahrmillionen komplexe Kommunikationssysteme bei Lebewesen entwickeln. Es seien also nicht nur Unterschiede im Lebensraum oder in Umweltbedingungen, die zu einem bestimmten System führten. Auch der Zufall spielt eine entscheidende Rolle. (APA, red)

Abstract
PNAS: Historical contingency affects signaling strategies and competitive abilities in evolving populations of simulated robots

Die Bcuhstbaenrehenifloge ist eagl.

2012-01-05T23:52:00.004+01:00

5. Januar 2012, 12:51, NZZ Online

Der geübte Leser erkennt Wörter als Ganzes

Wörter können einem bunten Buchstabensalat gleichen und trotzdem lesbar sein, lediglich der erste und der letzte Buchstabe muss am richtigen Platz stehen. Das liegt an der Fähigkeit des Gehirns, Wörter als Ganzes zu erkennen. Bei Texten mit unbekannten Begriffen sind die Verdrehungen schwieriger zu entziffern.

zas. Wie stark darf man die Buchstabenreihenfolge von Wörtern verdrehen, damit man einen Text noch versteht? «Afugrnud enier Stidue an der elingshcen Cmabrdige Unvirestiät ist es eagl, in wlehcer Rienhnelfoge die Bcuhtsbaen in eniem Wrot sethen, das enizg wcihitge dbaei ist, dsas der estre und Izete Bcuhtsbae am rcihgiten Paltz snid. Der Rset knan ttolaer Bölsdinn sien, und man knan es torztedm onhe Porbelme Iseen», so heisst es in einer Meldung, die seit einigen Jahren im Internet herumgeistert.

Primacy- und Recency-Effekt

Pionier der Verdrehungsforschung ist der Linguist Graham Rawlinson. Er wies in seiner Doktorarbeit bereits 1976 nach, dass die Stellung einzelner Buchstaben in der Mitte von Wörtern kaum Einfluss auf deren Lesbarkeit hat. Wie es im scherzigen Text richtigerweise heisst, muss der erste und letzte Buchstabe eines Wortes aber am korrekten Platz stehen, damit es erkennt werden kann.

Laut dem Hirnforscher Manfred Spitzer spricht man dabei vom sogenannten Primacy- und Recency-Effekt, einem psychologischen Gedächtnisphänomen, das dazu führt, dass früher (primacy) und später (recency) erfasste Informationen gegenüber anderen eingehenden Informationen bevorzugt behandelt werden.

Das Verdrehungsphänomen funktioniert aber nur, wenn es sich um bekannte und gebräuchliche Wörter handelt. Denn der geübte Leser liest nicht wie ein Grundschüler Buchstabe für Buchstabe, sondern erkennt das Wort und seine Bedeutung als Ganzes.

Zerwürfelungstrick bei unbekannten Texten

Bei unbekannten Texten ist der Zerwürfelungstrick demnach nicht mehr so einfach: «Die ecehiklrste Ladnug der Qakrus ist 1/3 oder +2/3 der Eaadeellmnnrtug. Die Tehiore der Qaacdehimmnnnoortuyk (QCD) peilorstut, dass Qakrus nchit ieilorst aeefrttun kennön, sdenorn scih iemmr daerrt veeeinrn, dass nach aessun nur gaaghilnzze ecehiklrste Ladegnun sabchitr sind.»

(Die elektrische Ladung der Quarks ist 1/3 oder +2/3 der Elementarladung. Die Theorie der Quantenchromodynamik (QCD) postuliert, dass Quarks nicht isoliert auftreten können, sondern sich immer derart vereinen, dass nach aussen nur ganzzahlige elektrische Ladungen sichtbar sind.)

Für einen Physiker, der sich tagtäglich mit Quarks und Elementarladungen beschäftigt, sollte der obenstehende Textausschnitt indes ein Leichtes sein.

Verdrehungen in deutscher Sprache schwieriger zu entziffern

Ausserdem ist laut «Zeit Online» der Vertauschungsgrad der Buchstaben für das Verständnis mitentscheidend. Während wir die »Bcuhstbaenrehenifloge« noch leicht entzifferten, stelle uns die »Bbnsghhceeunftloiraee« vor nahezu unlösbare Probleme. Und letztlich seien Verdrehungen in Sprachen mit längeren, zusammengesetzten Wörtern – wie es sie im Deutschen so oft gibt – schwieriger aufzuschlüsseln.

Lamarck im Epigenom - zum Zweiten.

2012-01-04T09:50:00.002+01:00

aus NZZ, 4. 1 2012

Spuren der Vorfahren auf unserem Erbgut

Ein Comeback für Lamarcks Theorie zur Vererbung erworbener Eigenschaften?

Die Anzeichen häufen sich: Umwelteinflüsse hinterlassen vererbbare Markierungen auf dem Erbgut und ändern womöglich sogar den gene- tischen Code. Bestätigt sich dies, müsste die Evolutionstheorie erweitert werden.

von Johannes Gräff

Der französische Zoologe Jean-Baptiste Lamarck stellte 1809 in seinem Buch «Philosophie Zoologique» eine neue Theorie zur Entstehung der Arten vor. Diese besagt, dass wechselnde Umweltbedingungen die Eigenschaften eines Organismus derart beeinflussen, dass diese sich über Generationen hinweg weitervererben und am Ende die betroffene Art selbst verändern. Das hierfür am meisten zitierte Beispiel ist der Hals der Giraffe. Demnach haben Giraffen einen langen Hals, weil dieser sich durch ein ständiges Strecken nach den am höchsten hängenden Blättern verlängerte. Die Giraffen mit den längsten Hälsen können sich am besten ernähren und haben mehr Nachkommen, an die sie ihre langen Hälse vererben.

Darwin war überzeugender

Lamarcks Theorie einer Vererbung erworbener Eigenschaften findet in der modernen Evolutionsbiologie jedoch wenig Anklang. Dies hat zum einen mit weiteren von Lamarck postulierten, heutzutage jedoch abstrus anmutenden evolutionären Kräften zu tun, zum Beispiel einer Art «Vervollkommnungstrieb», wonach jeder Organismus nach einem ihm vorgegebenen idealen Artvorbild strebt. Zum anderen wurde Lamarcks Idee von Charles Darwins 1859 vorgestellter und heute in Wissenschaftskreisen breitflächig akzeptierter Theorie der natürlichen Selektion verdrängt. Diese besagt, dass neue Eigenschaften eines Organismus rein zufällig entstehen und der Umwelt lediglich eine Selektionsrolle zukommt.

Später fand man dann in den Genen und der zufälligen Mutation des Erbguts eine Bestätigung für Darwins Theorie. Es schien unwahrscheinlich, dass die Umwelt als Triebfeder für solche Veränderungen fungierte, wie es Lamarck postuliert hatte. Denn es gab keine Anzeichen, dass sich erworbene Eigenschaften, wie etwa durch Strecken länger gewordene Hälse, in einer gezielten Mutation in der DNA niederschlagen und so weitervererbt werden könnten. In den letzten Jahren mehrten sich aber die Hinweise, dass eine solche Vererbbarkeit tatsächlich existiert - wenngleich mit unerwarteten Folgen.

Das experimentell am besten belegte Beispiel ist eine 2005 veröffentlichte Arbeit von Michael Skinner von der Washington State University in Pullman. In dieser Studie wurden trächtige Ratten Fungiziden ausgesetzt, die ihren Hormonhaushalt durcheinanderbrachten. Diese Behandlung wirkte sich auch auf die männlichen Embryonen im Bauch der Mäuse aus: In ihren Spermien-Vorläuferzellen (Keimzellen) veränderte sich die Methylierung der DNA. Methylierungen sind chemische Anhängsel an DNA-Molekülen, die beeinflussen, wie gut einzelne Gene abgelesen werden können, und Bestandteile der sogenannten Epigenetik.

Die epigenetische Veränderung ging einher mit einer reduzierten Schwimmfähigkeit der später reifen Spermien. Wurden diese Männchen mit Weibchen gepaart, die selbst keinen Toxinen ausgesetzt waren, vererbte sich sowohl das Methylierungsprofil als auch die verminderte Spermienmobilität bis in die vierte Generation. In diesem Fall führten also veränderte Umweltbedingungen zu vererbbaren Markierungen auf dem Erbgut mit negativen Konsequenzen. Möglicherweise geschieht dies auch bei Menschen. Einige Studien dokumentieren, dass Umwelteinflüsse, wie etwa frühkindlicher Stress, Unterernährung oder Drogenkonsum der Eltern, bei den Nachkommen zu Verhaltensauffälligkeiten oder gar Krankheiten führen. Dabei gibt es auch Hinweise, dass dies mit einer veränderten Epigenetik, also mit einer Veränderung der Methylierung, einhergeht.

Laut der Verhaltensforscherin Frances Champagne von der Columbia University in New York fehlen hier jedoch eindeutige Beweise dafür, dass die Nachkommen nicht doch durch das veränderte Verhalten der Eltern beeinflusst wurden. Die Studie an den Rattenmännchen sei die bisher einzige, die alle Kriterien einer Lamarckschen Vererbung erworbener Eigenschaften erfülle, sagt Champagne. Viele Forscher nehmen aber an, dass eine solche Art der Vererbung tatsächlich auch beim Menschen zum Tragen kommt.

Wie eine kürzlich erschienene Studie in der Fachzeitschrift «Cell» zeigt, kann eine durch Umwelteinflüsse hervorgerufene, vererbbare Veränderung auch positive Folgen haben. Die Forscher um Oliver Hobert von der Columbia University in New York benutzten den Fadenwurm C. elegans, der ein effizientes und bis ins genetische Detail bekanntes Abwehrsystem gegen Viren besitzt. Zuerst stellten sie gentechnisch veränderte Würmer her, die lediglich eine von zwei funktionalen Kopien eines wichtigen Abwehrgens gegen Viren besitzen. Diese Würmer wurden dann mit einem Virus infiziert, das durch gentechnische Methoden zum Fluoreszieren gebracht worden war. Die Idee dabei war, dass eine effiziente antivirale Abwehrreaktion des Wurms dann sichtbar wird, wenn das Virus zerstört wird und somit aufhört zu fluoreszieren.

Wie die Forscher erwarteten, zeigten die mit den Viren infizierten Würmer keine Fluoreszenz. Denn für eine effiziente Immunantwort war bereits eine Kopie des Gens namens rde-1 ausreichend. Nachdem sich die Würmer jedoch untereinander gepaart hatten, würde man laut den Gesetzen der Genetik erwarten, dass etwa 25 Prozent der Tiere in der nächsten Generation keine Kopie des Abwehrgens erhalten hätten und die Viren demnach nicht hätten beseitigen können. Entgegen dieser Logik fand sich aber kein einziger infizierter Wurm unter den Nachkommen - und dies bis drei Generationen später.

Mittels umfassender genetischer Analysen konnten die Forscher in der Folge aufzeigen, dass ein kurzes, vom Wurm spezifisch gegen das Virus hergestelltes RNA-Molekül bei der Abwehr der Erreger entscheidend war. Dieses Molekül konnte auch in den Nachfolgegenerationen nachgewiesen werden, obwohl diese selbst nie in Kontakt mit dem Virus kamen. Der virale Infekt verursachte also eine vererbbare Veränderung, welche den Nachkommen einen Vorteil verschaffte.

Hormone als Akteure?

Über die genauen molekularen Mechanismen, die dafür sorgen, dass Umwelteinflüsse eine vererbbare Veränderung auslösen, weiss man noch wenig. Epigenetische Veränderungen auf der DNA, also etwa die Methylierung in der Rattenstudie oder die RNA-Moleküle in der Wurm-Studie können zwar in Keimzellen nachgewiesen werden, wie sie aber dort hinkommen, ist nicht bekannt. Da sowohl Ei- als auch Samenzellen Hormonrezeptoren aufweisen, könnte laut der Evolutionsbiologin Eva Jablonka von der Tel Aviv University in Israel Hormonen hierbei eine entscheidende Rolle zukommen. Doch dies sei beim jetzigen Stand des Wissens reine Spekulation.

Womöglich hat aber eine Vererbung erworbener Eigenschaften über die Keimzellen noch weiterreichende Konsequenzen. Was wäre, wenn durch epigenetische Veränderungen auf der DNA der genetische Code selbst verändert würde? Dies wurde von Jablonka 1998 in Bezug auf die DNA-Methylierung erstmals postuliert. Dazu muss man wissen, dass durch das Anheften einer Methylgruppe auch die räumliche Struktur der DNA verändert wird. Der betroffene DNA-Abschnitt wird dadurch in der Regel kompakter und für das Ablesen von Genen räumlich unzugänglich. Schwach methylierte DNA-Abschnitte liegen dagegen offener da und können besser abgelesen werden. Gleichzeitig ist offen daliegende DNA aber anfälliger für spontan auftretende Mutationen, wodurch das Erbgut irreversibel verändert wird.

Veränderter genetischer Code

Ein Team um den Molekularbiologen Andrew Smith von der University of Southern California in Los Angeles verglich in einer kürzlich erschienenen Studie das Methylierungsprofil und die Sequenz des menschlichen Genoms mit denjenigen von Schimpansen, unserem nächsten Artverwandten. Die Forscher benutzten dafür die DNA von Samenzellen, da dort die Methylierung noch nicht durch gewebsspezifische Entwicklungsprogramme verändert ist. Wie sich herausstellte, bestand bei 18 Prozent der beim Menschen schwach methylierten DNA-Abschnitte ein Unterschied zur Schimpansen-DNA. Dies ist etwa 15- mal so häufig wie der durchschnittliche Sequenzunterschied zwischen Mensch und Schimpanse und kann deshalb durch zufällig auftretende Mutationen allein nicht erklärt werden. Wie es scheint, führte eine anhaltend schwache Methylierung über die Jahrmillionen also zu permanenten Erbgutveränderungen.

Zwar wurden wegen des immensen Arbeitsaufwandes, den die Analyse des gesamten Genoms nach sich zieht, nur die DNA von zwei Menschen und zwei Affen verglichen. Dementsprechend sind diese Resultate mit einer gewissen Vorsicht zu geniessen. Dennoch hat diese Studie laut dem Epigenetiker Andrew Feinberg von der Johns Hopkins University in Baltimore bahnbrechendes Potenzial. Denn fasst man diese mit den anderen Arbeiten zusammen, ergibt sich laut Feinberg folgendes Evolutionsszenario: Wechselnde Umweltbedingungen können auf dem Erbgut epigenetische Veränderungen verursachen, die - ob gut oder schlecht - an die nächsten Generationen weitervererbt werden. Zeitigen solche Veränderungen negative Folgen, können sie zu einer verminderten Fortpflanzungsfähigkeit bei den Nachkommen führen und letztlich mit ihnen aussterben. Sind solche Veränderungen für den Organismus aber positiv, können sie beibehalten werden und gar zu permanenten genetischen Veränderungen des Erbguts führen. Falls dieser epigenetisch-genetische Zusammenhang in weiteren Arbeiten bestätigt wird, wäre dies ein fulminantes Comeback der Lamarckschen Vererbungstheorie.

Von der Bildsamkeit des Gehirns.

2012-01-02T09:47:00.000+01:00

aus scinexx

Wie unser Verhalten Spuren im Gehirn hinterlässt

Membranprotein-Variante bestimmt Bindungsverhalten der Gehirnzellen

Lern- und Verhaltensprozesse beeinflussen und verändern das Netzwerk der Nervenzellen im Gehirn. Einen der Mechanismen, mit denen dies geschieht, haben jetzt Schweizer Forscher aufgeklärt. Er erklärt, wie sich neuronale Aktivität während der Entwicklung des Nervensystems oder bei Lernprozessen direkt auf die Art der Verbindungen im Nervensystem auswirken kann. Die in der Fachzeitschrift "Cell" veröffentlichten Ergebnisse gewähren Einblicke in grundlegende Vorgänge der neuronalen Netzwerkbildung und können auch Erkenntnisse für neuronale Erkrankungen wie Autismus oder Schizophrenie liefern.

Das Nervensystem ist ein Netzwerk aus einer Vielzahl von Neuronen, die durch Verbindungsstellen, sogenannte Synapsen, miteinander verbunden sind. Da an Synapsen die Nervenimpulse von einem Neuron zum nächsten übertragen werden, sind Aufbau, Anzahl und Art der Synapsen von entscheidender Bedeutung bei der Informationsleitung. Dem Membranprotein Neurexin fällt dabei eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Synapsen zu, indem es mit Bindungspartnern zu Nachbarneuronen Kontakt aufnimmt und so die Verbindung zwischen zwei Neuronen herstellt.

Eine Besonderheit von Neurexin ist, dass es in über 3.000 Varianten vorkommt, welche an bestimmte Rezeptoren in den Nachbarzellen binden. Die Produktion unterschiedlicher Neurexine findet hauptsächlich durch sogenanntes alternatives Spleißen der RNA statt. Bei diesem Prozess werden je nach Bedingung Varianten von Neurexin mit unterschiedlichen Bindungseigenschaften hergestellt. Wie Neuronen den Spleißprozess steuern, um die jeweils passende Neurexin-Variante herzustellen, war bislang nicht geklärt.

Verändertes Verhalten – veränderte Nervenverbindung

Scheiffeles Gruppe konnte nachweisen, dass die Aktivierung von Neuronen das alternative Spleißen über ein bestimmtes RNA-Bindeprotein beeinflusst. Dieses Bindeprotein bestimmt, welche Neurexin-Variante erzeugt wird. Auf diese Weise können Nervenzellen als Reaktion auf ein neuronales Signal Kontakt zu anderen Nachbarzellen aufnehmen, der ihnen ohne passenden Rezeptor verwehrt bleibt. Die neuronale Verbindung kann somit durch veränderte Aktivität modifiziert werden.

"Dieser neue Regulationsmechanismus gibt einen Einblick, wie unsere Empfindungen und unser Verhalten direkt das neuronale Netzwerk im Gehirn verändern. Wenn ich beispielsweise ein Instrument lerne und die Bewegung meiner Hände trainiere, speichert mein Gehirn diese Information durch entsprechend angelegte Nervenverbindungen", so Scheiffele.

Angesichts der großen Anzahl an Neurexinen möchte sich die Forschungsgruppe künftig auf die Auswirkungen weiterer Neurexin-Varianten auf das neuronale Netzwerk konzentrieren. Da Veränderungen von Neurexinen auch bei Patienten mit Autismus oder Schizophrenie vorliegen können, könnten die Forschungsergebnisse auch zum besseren Verständnis dieser Krankheiten beitragen. (Cell, 2011; DOI: 10.1016/j.cell.2011.11.028)

(Universität Basel, 02.01.2012 - NPO)

Nota.

Also nicht nur steuert unser Gehirn unser Verhalten; ebenso modelliert unser Verhalten das Gehirn!

Preisfrage (u. a. an Wolf Singer): Wer war eher da - das Huhn oder das Ei?

J.E.

Gesunde Weltanschauung.

2011-12-31T17:28:00.001+01:00

aus FAZ, 26. 12. 2011

Schimmernder Dunst über Bielefeld

Philosophische Doktorspiele: Folgt man einer Bielefelder Studie, gibt es nichts besseres für Herz und Kreislauf als ein gefestigtes Weltbild.

Von Christian Geyer

Längst hat der therapeutische Komplex sich auch die Religion einverleibt. Wer etwas Gutes für Herz, Kreislauf oder Atemwege tun will, dem sollte es um den zielgerichteten Aufbau und die effektive Erhaltung eines „gefestigten und konsistenten Weltbildes“ gehen, mahnt der Bielefelder Psychotheologe Constantin Klein. Wobei es - so Kleins These - für die Gesundheit ohne Belang sei, ob man gläubig oder ungläubig ist: Hauptsache, die Überzeugung sei „stark“, werde „nicht ständig hinterfragt“ und lasse keine „existentiellen Fragen“ offen.

Einmal abgesehen davon, dass Kleins Bild vom Weltbild auf ein Wahnsystem hinausläuft - das Ganze als ein Fertiges, Abgeschlossenes, in dem jeder überhaupt denkbaren Erfahrung ihre Stelle vorherbestimmt ist -, abgesehen davon also, dass hier die Idiotie gesundgebetet wird, irritiert an der Bielefelder Studie der konsumistische Zugriff auf den Gebrauchsartikel Weltbild. Die Vorstellung vom Bestell-Charakter des Weltbilds verrät philosophische Doktorspiele, denen es nicht um Inhalte geht, sondern um deren therapeutische Anverwandlung.

Zum Thema

Philosophie für den Hausgebrauch

Unterscheidungen der konventionellen Art - gläubig vs. ungläubig - sind nach dieser Vorstellung etwas für biedere, den heimeligen Ontologien verhaftete Herzen. Kleins Rede über Weltbilder wurzelt in einer Welt der funktionalen Äquivalente, in welcher in der Tat keine existentielle Frage offenbleibt, weil eine solche sich nämlich gar nicht stellt - im Sinne von Marcel Duchamps Diktum: Es gibt keine Lösung, weil es kein Problem gibt.

Zielgerichtet träumen

Der Schnellkurs Weltbild, den die Bielefelder Studie zum Wohl von Herz, Kreislauf und Atemwegen empfiehlt, könnte - wäre sie nicht Wissenschaft - auch eine literarische Idee aus Leif Randts famosem Zeitgeist-Roman „Schimmernder Dunst über Coby County“ sein. Dort wird die Utopie einer vollkommen wesenlosen Welt beschrieben, in der man nicht länger von Religionen, sondern von Spiritualitäten spricht, die, wenn sie taugen, der Stabilisierung des Energiehaushalts dienen. Die Menschen in Coby County trainieren hart, um einen ausgeglichenen Energielevel zu erreichen.

In einigen dieser Trainings, in denen man sich zu energetischen Zwecken die Versatzstücke überkommener Weltbilder aneignet, sitzt man nur so da und blickt bei Nacht in den Himmel - „man tut das zielgerichtet, unter Umständen sogar streberhaft, aber das gibt natürlich keiner zu“. In Coby County wie in Bielefeld: Herz und Kreislauf fühlen sich wohl, man atmet tief durch und hält sein Weltbild für die gesündeste Sache der Welt.

Nota.

"Der Feind ist unsere eigene Frage als Gestalt", sagte Carl Schmitt. Er war der Staatsrechtler des Nationalsozialismus. Da war das Zweifeln buchstäblich lebensgefährlich. Aber das Vertrauen in dessen Weltbild war auch nicht wirklich gesund. Viele haben dabei ein Bein, einen Arm oder sogar ihr Leben verloren. Ein bisschen zweifeln ist doch gar nicht so schlecht fürs Überleben.

J.E.