Die Theologie reklamiert für sich rationales Denken und Wissenschaftlichkeit - trotz ihrer Bindung an die Religion. Dabei geht es ihr vor allem darum, innere Widersprüche zu beseitigen, aber auch um die Auseinandersetzung und Abstimmung mit anderen Disziplinen. Doch ist hier ein Konsens überhaupt möglich? weiter…
Neue Tests helfen festzustellen, wie viel Patienten im Wachkoma von ihrer Umgebung wahrnehmen.
Neuropsychologen der Universitäten Tübingen und Heidelberg haben eine Serie neuer Tests entwickelt, mit denen sich genauer untersuchen lässt, ob Wachkomapatienten bei Bewusstsein sind. Darüber berichten die Forscher Boris Kotchoubey und Simone Lang in der Ausgabe des Magazins Gehirn&Geist (9/2011).
Wachkoma, Schmerz und Empathie
Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren lassen sich mit der neuen Methode auch grundlegende Aspekte des Bewusstseins prüfen, beispielsweise Schmerzempfinden oder ein intaktes Arbeitsgedächtnis. Schon 2009 stellte der britische Neurologe Adrian Owen eine Methode vor, mit der er nachgewiesen hatte, dass eine junge Komapatientin bei Bewusstsein war. Die Frau erhielt im Hirnscanner liegend über Kopfhörer Anweisungen vom Forscher. Anhand der Hirnaktivität konnte Owen erkennen, dass die Betroffene ihn verstanden hatte.
Dieses Verfahren setzt jedoch voraus, dass die Patienten noch in der Lage sind, Sprache zu verstehen. Bewusstsein sei jedoch auch ohne Sprache denkbar, kritisieren Kotchoubey und Lang in Gehirn&Geist. Ihre einfacheren Tests zielen daher auf den Nachweis von Schmerzempfinden oder Gedächtnisleistungen. Insbesondere die Frage, ob die Betroffenen in der Lage sind, Schmerzen zu verspüren, sei von großer Bedeutung. Denn oftmals debattierten Angehörige und Ärzte darüber, ob sie die lebenserhaltenden Maßnahmen abschalten sollten.
Im Wachkoma, auch vegetativer Zustand genannt, haben die Betroffenen zwar meistens die Augen geöffnet, zeigen aber keine äußeren Anzeichen von Bewusstsein. Ursachen sind meist schwere Hirnschäden, die durch Unfälle, Sauerstoffmangel (etwa nach einem Herzstillstand) oder durch Schlaganfälle entstehen können. (Quelle: Gehirn&Geist, September 2011)
Buchtipp:
Synthetisches Bewusstsein: Wie Bewusstsein funktioniert und Roboter damit ausgestattet werden können
Gemeinsam mit Anthropologen, Genetikern und Neurologen rekonstruieren Archäologen die Anfänge unseres Denkens – und damit den Ursprung unserer Gesellschaften, Traditionen und unserer Kultur.
Vor zweieinhalb Millionen Jahren gebrauchten unsere Vorfahren erstmals einfache Steine, um Nüsse aufzuschlagen. Was wenig spektakulär klingt, war in Wahrheit eine revolutionäre Denkleistung. Denn das Knacken der Nuss verlangte planvolles Handeln: Die Vormenschen mussten zunächst vom eigentlichen Objekt der Begierde ablassen und sich ein Werkzeug besorgen. Erst über diesen Umweg gelangten sie ans Ziel – eine gedankliche Leistung, die den Weg für weitere Innovationen ebnete: Schon bald verstanden sich die frühesten Menschen darauf, Holz zu bearbeiten, das Feuer zu nutzen und schließlich Kunstobjekte zu fertigen.
Im Titelthema der Ausgabe 3/2011 von epoc, dem Magazin für Archäologie und Geschichte, beleuchten renommierte Forscher die lange Geschichte der Menschwerdung aus archäologischer und naturwissenschaftlicher Sicht. Im Mittelpunkt ihrer Forschungen steht zum einen die biologische Entwicklung unseres Denkorgans und unserer Gene. Wie deren Evolution letztlich zu unseren einzigartigen kognitiven Fähigkeiten wie kreatives Gestalten oder artikuliertes Sprechen führte, beschreibt die Archäologin Miriam Haidle von der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. Anhand fossiler Schädel und Knochen können Paläoneurologen und Biologen die Hirnstruktur von Vor- und Frühmenschen rekonstruieren und die wandlungsreiche Geschichte unseres Erbguts nachzeichnen. Andererseits verraten Steinwerkzeuge und Schmuckgegenstände den Archäologen, wann die geistigen Fähigkeiten des Homo sapiens erwachten und in welchem Maß sie im Verlauf der Evolution zunahmen.
Vor 40 000 Jahren, als der moderne Mensch den europäischen Kontinent besiedelte, erreichten seine kognitiven Fähigkeiten ziemlich unvermittelt ganz neue Dimensionen. Nirgendwo ist das so eindrücklich belegt wie auf der Schwäbischen Alb! Dort entdeckten die Tübinger Archäologen um Nicholas J. Conard einzigartige Objekte, die den Beginn unserer modernen Gesellschaftssysteme und der bildenden Kunst markieren: Elfenbeinfigurinen von Mammut oder Pferd, die “Venus vom Hohle Fels” oder Knochenflöten. Der Mensch hatte anders als der Neandertaler eine komplexe Symbolsprache entwickelt, lautet die Deutung der Archäologen – ein feiner Unterschied, der entscheidend zu unserem Überleben als einzige Menschenart beitrug. (Quelle: epoc, Ausgabe 3/2011, Foto: CC-BY-SA Gerbil)
In Europa kehren immer mehr Menschen den etablierten Kirchen den Rücken. Die zunehmende Säkularisierung unserer Gesellschaft bedeutet aber keineswegs, dass spirituelle Erfahrungen nicht mehr zeitgemäß wären – im Gegenteil!
Eine wachsende Zahl von Menschen empfindet die etablierten Religionen als beengend und ausgrenzend. Die katholische Kirche etwa schließt Geschiedene, wenn sie eine neue Partnerschaft eingehen, von den Sakramenten aus, und Homosexualität gilt in vielen Religionsgemeinschaften als problematisch. Das ist für viele Zeitgenossen heute nicht mehr nachvollziehbar.
Die Entfremdung von traditionellen Religionen macht sie aber nicht zu Menschen ohne spirituelles Empfinden, wie das Wissenschaftsmagazin Gehirn&Geist in seiner aktuellen Ausgabe(Heft 3/2011) berichtet. In einer Umfrage von Forschern der Universität Salzburg aus dem jahr 2006 bezeichnete sich nur jeder fünfte Teilnehmer als weder spirituell noch religiös. Was aber bedeutet Spiritualität heute? Verbinden Menschen damit eine besondere Beziehung zu Gott, zum Kosmos oder einfach einen Zustand allgemeiner Harmonie und Ausgeglichenheit?
US-amerikanische Wissenschaftler von der Indiana University bündelten 2004 rund 30 Studien zum Thema. Ergebnis: Spirituelle Menschen empfinden ihr Leben in hohem Maße als sinnvoll, fühlen sich oft mit dem Kosmos und einen höheren Macht verbunden, üben sich in spirituellen Praktiken wie Gebet oder Meditation. Zudem fördert eine spirituelle Orientierung das Wohlbefinden, körperlich wie auch psychisch.
Letzteres belegt auch eine Untersuchung der indischen Psychologen Mojtaba Aghili und G. Venkatesh Kumar von der University of Mysore von 2008. Die Forscher hatten 1500 Landsleute befragt und herausgefunden, dass Glück und Zufriedenheit bei diesen eng mit religiösen und spirituellen Überzeugungen zusammenhing. Ähnliches zeigte eine 2010 veröffentlichte Studie der Psychologin Mira Kammerl an 180 deutschen Probanden: Demnach sind spirituelle Menschen gelassener und entspannen sich nach Stress und Belastungen leichter. Das dürfte unter anderem dazu beitragen, dass sie im Schnitt bessere Herz-Kreislauf-Werte und eine höhere Lebenserwartung aufweisen.
Spirituelle Menschen wenden sich zudem häufiger anderen zu oder engagieren sich etwa für ein pädagogisches oder soziales Projekt. Eine Folge: Sie neigen seltener zu Depressionen, wie die Medizinerin Joanna Maselko von der Temple University in Philadelphia 2009 in einer Studie an knapp 1.000 US-Bürgern nachwies. Individuelle Spiritualität, die dem eigenen Leben Sinn verleiht, schützt Forschern zufolge besser vor Depression als etwa regelmäßiger Kirchgang. (Quelle: Gehirn&Geist, Ausgabe 3/2011)
Buchtipp:
Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen
Selbstorganisierte Prozesse spielen neben Umwelteinflüssen und genetischen Faktoren eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Gehirns. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Team von Forschern, unter anderem aus Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation, des Bernstein Center for Computational Neuroscience und der Universität Göttingen.
Die Gehirne von Frettchen, Spitzhörnchen und Buschbabys zeigen beispielsweise überraschende Ähnlichkeit: So folgt die Anordnung der Nervenzellen in den Sehrinden der Arten folgt exakt demselben Design. Weder frühe Einflüsse der Umwelt noch Vererbung können diesen Befund erklären. Mithilfe eines mathematischen Modells jedoch konnten die Wissenschaftler die Gehirnarchitektur exakt vorhersagen. Es beschreibt, wie sich neuronale Schaltkreise im Gehirn selbstorganisiert entwickeln. (Science, Online-Ausgabe vom 4. November 2010)
Abb. 1 Die Vorfahren von Spitzhörnchen (rechts) und Buschbaby (links) gehen seit 65 Millionen Jahren getrennte Wege. Dennoch gleichen sich Details ihrer Sehrinden auf verblüffende Weise. Bild: Wikimedia
Nervenzellen in der Sehrinde reagieren auf definierte Bildelemente wie Kanten und Konturen. Jede Zelle hat dabei eine “Orientierungspräferenz”: Sie ist auf bestimmte Kantenverläufe spezialisiert, wie etwa horizontale, vertikale oder schräge Kanten. Werden Zellen gleicher Spezialisierung mit derselben Farbe eingefärbt, erhält man so eine Karte der Orientierungspräferenz. Das fundamentale Strukturelement dieser Karten, das sich über die Sehrinde tausendfach wiederholt, bezeichnen Forscher als Pinwheel (deutsch: Windrad), denn Gebiete derselben Orientierungspräferenz treffen an einem Punkt zusammen - wie die Flügel eines Spielzeug-Windrades (siehe Abbildung 2).
Während frühere Arbeiten erwartet ließen, dass sich die Verteilung der Windräder in den Sehrinden verschiedener Arten stark unterscheiden, fanden die Forscher eine verblüffende Ähnlichkeit bei Frettchen, Spitzhörnchen und Buschbaby. Ein Erkennungszeichen dieses gleichen Designs ist die Dichte der Windrädchen. Diese und eine große Zahl anderer Merkmale stimmen bei diesen Arten genau überein. Auf einen vererbten genetischen Bauplan lässt sich dies jedoch nicht zurückführen. Denn der letzte gemeinsame Vorfahre von Frettchen, Spitzhörnchen und Buschbaby lebte vor mehr als 65 Millionen Jahren im Zeitalter der Dinosaurier. Die Gehirne hatten also reichlich Zeit, sich verschieden zu entwickeln. Zudem gibt es Säugetiere, die deutlich enger miteinander verwandt sind als die untersuchten Spezies und dennoch verschieden strukturierte Sehrinden aufweisen. Ebenso wenig bietet der Einfluss von Erfahrung auf die frühe Hirnentwicklung eine Erklärung. Die untersuchten Tierarten finden nach ihrer Geburt völlig verschiedene Umweltbedingungen vor.
Abb. 2 Karte der Orientierungspräferenz in der Sehrinde eines Frettchens. Zwei Pinwheels (Windrädchen) sind vergrößert. Falschfarbendarstellung der Orientierung (siehe Balken links). Bild: Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation
In empirischen und theoretischen Untersuchungen zeigten die Forscher, dass sich die gleiche Windräderdichte am besten durch Selbstorganisationsprozesse in der Hirnentwicklung erklären lässt. Sobald die Tiere nach der Geburt zu sehen beginnen, bilden sich die Karten der Orientierungspräferenz nach und nach wie von selbst aus. Die mathematische Analyse neuronaler Selbstorganisation zeigte, dass bereits wenige Voraussetzungen ausreichen, um die beobachtete Nervenzellarchitektur hervorzubringen. Zu diesen gehört etwa, dass sich Nervenzellen über weite Distanzen direkt Signale zusenden können. Sind diese und wenige weitere Voraussetzungen erfüllt, stimmen sich die Nervenzellen im Modell während der Hirnentwicklung so aufeinander ab, dass ein so genanntes “quasiperiodisches Muster” ihrer bevorzugten Orientierungen entsteht, ein Muster das sich nie exakt wiederholt.
“Vertraute Beispiele für Selbstorganisationsprozesse sind etwa die La-Ola-Welle begeisterter Zuschauer, die sich bei Sportveranstaltungen über die Stadionränge ausbreitet, oder Stop-and-Go-Wellen im Autoverkehr, die ohne jede äußere Behinderung des Verkehrsflusses spontan auftreten können”, sagt Matthias Kaschube, Lewis-Sigler-Fellow an der Princeton Universität und Erstautor der Studie. Bei diesen Beispielen, wie auch bei allen anderen Selbstorganisationsprozessen, gibt es weder einen versteckten “Lenker”, noch ein verstecktes “Drehbuch”, das die Systemelemente (die Sportfans oder die Verkehrsteilnehmer in obigen Beispielen) dazu zwingt zu tun, was sie tun. Die Bewegung der Elemente resultiert nur aus der Art, wie sie sich gegenseitig beeinflussen.
In den vergangenen Jahrzehnten haben Forscher für viele Systeme der unbelebten Natur ausgearbeitet, wie mathematische Modelle beim Verständnis solcher Selbstorganisationsprozesse helfen können. Wie Fred Wolf, Leiter der Untersuchung und theoretischer Physiker am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen betont, liefern die neuen Ergebnisse nun maßgeschneiderte mathematische Konzepte für das Verständnis der Wechselwirkungen neuronaler Elemente in der Sehrinde.
Quelle: Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Originalveröffentlichung: Matthias Kaschube, Michael Schnabel, Siegrid Löwel, David M. Coppola, Leonard E. White & Fred Wolf
Universality in the Evolution of Orientation Columns in the Visual Cortex
Science, Online-Ausgabe vom 4. November 2010
Mehr Info:
Emergenz: Strukturen der Selbstorganisation in Natur und Technik
Der mexikanische Schwanzlurch Axolotl (Ambystoma mexicanum) hat eine erstaunliche Fähigkeit, die uns Menschen verloren gegangen ist: ihm wachsen Gliedmaßen, Organe und sogar Teile des Gehirns vollständig und funktionstüchtig nach. Bisher wurde angenommen, dass sich während der Regeneration Gewebe von Gliedmaßen in Alleskönner-Zellen zurückentwickeln und aus diesen sich dann alle Zellen neu bilden. In ihrer Studie, die in der Ausgabe [Juli 2009] von Nature erscheint, rollte Prof. Dr. Elly Tanaka vom DFGForschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) die Frage nach der Entwicklungsfähigkeit der Zellen neu auf.
Das Ergebnis der Untersuchungen bricht mit den bisherigen Vorstellungen von Regeneration.
Prof. Tanaka erklärt: “Die Zellen entwickeln sich nicht in ein pluripotentes Stadium zurück und behalten eine starke Erinnerung an ihre Herkunft.” Im Detail zeigen die Ergebnisse: Hautgewebe produziert bei der Regeneration zwar Knorpel und Sehnen, aber keine Muskelzellen oder Schwann-Zellen. Knorpel bildet kein Muskelgewebe, sondern meistens wieder Knorpel. Muskel hingegen entwickelt kein Knorpel- oder Epidermisgewebe sondern beschränkt sich hauptsächlich oder exklusiv auf die Bildung von Muskel. Die meisten Zellen sind somit auf ihre eigene Gewebeidentität beschränkt, wobei das Hautgewebe das flexibelste von allen ist.
Für sich regenerierendes Gewebe ist es essentiell zu wissen, an welche Position in den Gliedmaßen die einzelnen Zellen gehören. In der vorliegenden Studie wurde auch untersucht, ob Blastema-Zellen [Vorläuferzellen] von verschiedenen Geweben dieselben molekularen und zellulären Eigenschaften bezüglich dieser Positions-Identität besitzen. “Wir haben auch hier Erstaunliches gefunden”, so Tanaka. “Die Positions-Identität ist ein spezifisches Merkmal von Zelltypen des Blastemas. Blastema-Zellen, die aus dem Knorpel abgeleitet werden, behalten Ihre Positions-Identität, wissen also genau wohin sie im neuen Glied gehören. Hingegen Zellen, die aus Schwanz-Zellen entstehen, behalten diese Identität nicht.”
Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Forschung im Bereich der regenerativen Medizin. Durch die Ergebnisse von Frau Prof. Tanaka wird klar, dass das komplexe Phänomen der Regeneration ohne komplette Zurückentwicklung der Zellen in ein pluripotentes Stadium erreicht werden kann. Somit sind viele Unklarheiten bezüglich der Entwicklungsfähigkeit von Zellen gelöst.
Warum ist das Ergebnis in Hinblick auf regenerative Therapien so wichtig? “
Zum ersten Mal wurde festgestellt, dass sich die Zellen im Regenerationswunder Axolotl wie Zellen in Säugetieren verhalten und nicht so verschieden von unseren sind”, so Elly Tanaka. “Dennoch bilden die Zellen beim Salamander ein vollständiges Glied, d.h. dass die Zellen eine Art Reprogrammierung durchlaufen müssen, selbst wenn sie nicht in das früheste pluripotente Stadium zurück kehren.” In weiteren Studien wird sich Prof. Tanaka mit verschiedenen Genen beschäftigen, die für die Regeneration wichtig sind.
Quelle: idw , Bild: Regeneriertes Glied des Axolotl mit GFP (green fluorescent protein) angefärbten Schwann Zellen, die sich um die Nervenzellen wickeln. Nur Zellen um die Nervenfasern herum sind grün.Dr. Martin Kragl
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