Schlagwort-Archive: Gehirn

Erste „Wortkarte“ unseres Gehirns

Ein neuer Hirnatlas zeigt erstmals, wo unser Gehirn welche Wörter verarbeitet. Für mehr als 10.000 Wortbedeutungen kann man direkt erkennen, welche Areale aktiv werden. Demnach aktivieren Wörter mit eher sozialer Bedeutung beispielsweise andere Hirnareale als Farbwörter, Ortsangaben oder Zahlen. Das gesamte semantische Netzwerk überzieht jedoch das gesamte Gehirn, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten.

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Dank moderner bildgebender Verfahren weiß man heute, dass Sprache in unserem Gehirn mehr Areale aktiviert als nur die beiden bekannten Sprachzentren der linken Hirnhälfte. Stattdessen ist ein ganzes Netzwerk daran beteiligt, die Bedeutung der Wörter zu entschlüsseln. Doch wie die Arbeit innerhalb dieses Netzwerks verteilt ist und wo welche Bedeutungen verarbeitet werden, blieb weitgehend unbekannt.

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Wie unser Gehirn die Zahl Null erkennt

Um eine leere Menge als Zahlenwert Null zu erkennen, benötigt unser Gehirn zwei Schritte und zwei Hirnareale. © Wavebreakmedia/ thinkstock
Ein Nichts als Zahl: Forscher haben erstmals aufgedeckt, wie unser Gehirn die Null verarbeitet und erkennt – eine alles andere als triviale Leistung. Denn eine leere Menge, ein Nichts, muss dabei als Teil der mentalen Zahlenreihe erkannt und korrekt eingeordnet werden. Wie nun Hirnscans bei Affen belegen, benötigt das Gehirn dafür zwei Schritte. Erst im zweiten erfolgt dabei die Umwandlung ins abstrakte Konzept, wie die Forscher im Fachmagazin „Current Biology“ berichten.

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Schon unsere frühen Vorfahren beherrschten das Zählen und schufen sich Zahlensysteme, um Mengen anzugeben. Heute weiß man, dass es in unserem Gehirn sogar eigene Areale für die Verarbeitung von Zahlengrößen gibt – und dass das Gehirn von Mathematikern anders funktioniert als das von Laien.

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Kreativ durch Hirnstimulation?

Aktiv für Kreativität: Der vordere Bereich des präfrontalen Kortex ist für innovatives Denken zuständig © Georgetown University/ stockimage
Elektrisches Doping fürs Gehirn: Gezielte Hirnstimulation mit schwachem Gleichstrom könnte unsere Kreativität fördern. Werden für kreatives Denken verantwortliche Regionen im Gehirn auf diese Weise zu mehr Aktivität angeregt, hat das einen deutlichen Effekt. Im Experiment wurden Probanden dank der elektrischen Impulse einfallsreicher, wie Forscher berichten. Sie fanden demnach mehr Lösungen für Aufgaben, bei denen innovatives Denken gefragt war. In Zukunft könnte die Methode vielleicht einmal Patienten mit Hirnstörungen helfen.

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Wissenschaftler sind heute dazu in der Lage, bestimmte Bereiche unseres Gehirns gezielt zu manipulieren. Mithilfe von Magnetimpulsen können sie die Aktivität von Hirnregionen kurzzeitig unterbrechen und sogar die Händigkeit von Probanden umpolen. Umgekehrt lässt sich unser Gehirn durch transkranielle elektrische Signale auch räumlich begrenzt stimulieren. Selbst Träume konnten Forscher mit dieser Hirnstimulation schon beeinflussen.

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Gehirn verarbeitet Zahlen nach Größe getrennt

Unser Gehirn verarbeitet Zahlen in verschiedenen Hirnhälfte – je nachdem, ob sie im Kontext größer oder kleiner sind. © Wavebreakmedia/ thinkstock
Mathematische Arbeitsteilung: Unser Gehirn verarbeitet große und kleine Zahlen offenbar getrennt, wie Experimente nahelegen. Demnach werden größere Zahlen in der linken Hirnhälfte verarbeitet, kleinere Zahlen dagegen rechts. Dabei ist jedoch nicht die Zahlengröße an sich das Entscheidende, sondern der Kontext – ob die Zahl im Vergleich zu anderen größer oder kleiner ist, wie die Forscher herausfanden.

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Lange Zeit vermutete man, dass unser Gehirn Zahlen nur mit einem Areal in der rechten Hirnhälfte wahrnimmt und verarbeitet. Dieses zieht sich etwa vom Scheitel bis kurz über das Ohr. Doch erst vor kurzem stellten Neurowissenschaftler fest, dass unser Gehirn bei Mathematik doch eine weniger strenge Arbeitsteilung hat als angenommen. Denn auch in der linken Hirnhälfte wird ein kleines Areal beim Anblick von Zahlen aktiv.

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Krebs: Mehr Mutationen in festem Gewebe

Die Enge macht’s: In festem Gewebe mutieren Krebszellen schneller © Thinkstock/ Vitanovski
Die Enge macht’s: Forscher haben herausgefunden, warum Krebszellen in Knochen oder Lunge schneller mutieren als beispielsweise im Gehirn: In steiferem Gewebe werden die wuchernden Zellen stärker eingequetscht und es mehren sich dadurch Zellstress und DNA-Schäden. Als Folge verändern sie sich schneller. Zudem funktionieren Reparaturmechanismen in diesen Geweben weniger gut.

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Krebs entsteht, wenn sich körpereigene Zellen unplanmäßig und übermäßig teilen. Dadurch entwickeln sich Tumore, anormale Wucherungen des Gewebes. Die Krebszellen verändern sich darin meist sehr schnell – sie haben eine hohe Mutationsrate. Das ermöglicht ihnen, sich an immer neue Bedingungen anzupassen, Abwehrmechanismen des Körpers zu entgehen und sich unerkannt fortzubewegen.

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Enzym verbessert das Gedächtnis

Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Heidelberger Wissenschaftler haben ein DNA-modifizierendes Enzym im Gehirn entdeckt, dessen Erhöhung die kognitive Leistung verbessern kann.

Von Ben Schwan|Technology Review

Die Leistungsfähigkeit des Gedächtnisses nimmt mit zunehmendem Alter ab – zudem gibt es verschiedene neurodegenerative Krankheiten, die die Speicherleistung des Denkapparats auch in jüngeren Jahren beeinträchtigen können.

Ein bestimmtes Enzym kann das Gedächtnis verbessern – zumindest bei Mäusen. Das haben Forscher um Hilmar Bading vom Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften der Universität Heidelberg nun demonstrieren können (doi: 10.1038/mp.2015.175, erschienen in „Molecular Psychiatry“). Dazu spritzen sie jungen Mäusen Viren, welche die Herstellung des Enzyms Dnmt3a2 beschleunigen.

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Auch unser Gehirn hat Jahreszeiten

Je nach Saison verlangen bestimmte Aufgaben unserem Gehirn mehr oder weniger Ressourcen ab. © thinkstock
Im Sommer aktiver: Nicht nur unsere Stimmung, auch die Leistungsfähigkeit unseres Gehirns ist offenbar jahreszeitenabhängig. Je nach Saison verlangen bestimmte Aufgaben unserem Denkorgan mehr oder weniger Ressourcen ab, wie Forscher berichten. Im Test war das Gehirn bei einer Aufmerksamkeitsübung im Sommer zum Beispiel aktiver als im Winter. Bei anderen Aufgaben musste das Gehirn dagegen im Herbst mehr Aktivität investieren.

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Frühling, Sommer, Herbst und Winter: Nicht nur der natürliche 24-Stunden-Rhythmus bestimmt als interner Taktgeber unser Leben. Auch die Jahreszeiten haben einen Einfluss auf unseren Körper und unsere Psyche. Studien belegen zum Beispiel, dass im Winter mehr Linkshänder geboren werden, Maikinder besonders gesund sind und dass jahreszeitliche Stimmungsschwankungen weltweit sogar an Twitter-Meldungen ablesbar sind.

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Warum wir seufzen

Die beiden hellgrün markierten Areale im Hirnstamm lösen das Seufzen aus. © Stanford/ Krasnow lab
Forscher haben herausgefunden, wo im Gehirn unsere Seufzer ausgelöst werden. Diese tiefen Atemzüge kontrollieren wir nicht bewusst, sondern sie werden von zwei winzigen Arealen im Hirnstamm gesteuert. Seufzer sind für unsere Lungenfunktion lebenswichtig – warum wir allerdings aus Erleichterung oder Kummer besonders viel seufzen, bleibt vorerst rätselhaft, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ erklären.

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Wenn wir aus Kummer oder anderen emotionalen Gründen seufzen, fällt es uns dieser besonders tiefe Atemzug meist auf. Aber ohne es zu merken, seufzen wir sehr viel häufiger. Etwa alle fünf Minuten legen wir einen Seufzer ein. „Ein Seufzer ist ein unwillkürlicher, tiefer Atemzug“, erklärt Jack Feldman von der University of California in Los Angeles. „Es beginnt wie ein normales Luftholen, aber bevor wir ausatmen, atmen wir noch ein zweites Mal ein.“

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MRT-Kontrastmittel bleibt im Gehirn

Patient bei einer Untersuchung im Magnetresonanz-Tomografen (MRT) © Fuse/ thinkstock
Forscher warnen: Das in Kontrastmitteln enthaltene Metall Gadolinium kann nach einer Magnetresonanz-Tomografie (MRT) im Gehirn zurückbleiben. Offenbar löst sich das giftige Seltenerd-Metall von seiner Trägersubstanz und lagert sich dann im Hirngewebe ab, wie erste Berichte zeigen. Noch ist nicht bekannt, ob dies zu Gesundheitsschäden führt, Mediziner raten aber vor Mehrfach-Untersuchungen mit Kontrastmitteln ab.

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Das Seltenerd-Metall Gadolinium ist magnetisch und eignet sich deshalb gut als Kontrastmittel für Kernspin-Untersuchungen. Es wird in die Vene gespritzt, verteilt sich und macht dann im Körper sonst schwer erkennbare Organstrukturen und -funktionen sichtbar. Der Nachteil: Durch den starken Einsatz des Gadoliniums in der Medizin gelangt es in Gewässer wie den Rhein und reichert sich dort in Wasserorganismen an. Auch im Trinkwasser wurde es bereits nachgewiesen.

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Ist das Gehirn fremdgesteuert? Endlich befreit!

Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Entscheidet unser Gehirn unbewusst, ist der freie Wille eine Illusion? Nach Jahrzehnten haben Berliner Hirnforscher die berühmte These mit einem raffinierten Spiel gegen den Computer widerlegt.

Von Joachim Müller-Jung|Frankfurter Allgemeine

Es war – und ist – eine der radikalsten Thesen, mit denen Hirnforscher die Öffentlichkeit konfrontierten: Lange bevor wir uns bewusst entscheiden, etwas zu tun, hat das Gehirn die Entscheidung unbewusst längst vorweggenommen. Der freie Wille des Menschen, bloß Einbildung? Die Versuche des amerikanischen Hirnphysiologen Benjamin Libet hatten das nahegelegt. Gut eine Sekunde, bevor Probanden sich bewusst entschlossen, ihre Hand zu bewegen, war in den Hirnstromkurven das „Bereitschaftspotential“ dafür schon zu finden. Dreieinhalb Jahrzehnte lang haben die einen, meist Hirnforscher, alles versucht, um Politik, Philosophie und die Architekten und Hüter des Rechtsstaates, die sich mit der Schuldfähigkeit von Straftätern auseinanderzusetzen haben, wachzurütteln und die Folgen dieser Erkenntnis zu bedenken. Alle anderen wehrten sich mit Händen und Füßen und noch mehr Worten dagegen, sich den Kopf waschen zu lassen mit wissenschaftlichem Material, das gegen den gesunden Menschenverstand und die eigene Erfahrung verstößt.

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Gehirn erkennt Zahlen doch mit beiden Hälften

Wo verarbeitet unser Gehirn Zahlen? © Wavebreakmedia/ thinkstock
Von wegen streng getrennt: Die Arbeitsteilung unseres Gehirns ist zumindest in Bezug auf Zahlen weniger ausgeprägt als gedacht. Denn entgegen bisherigen Annahmen verarbeitet unser Denkorgan gesehen Zahlen nicht nur in der rechten Hirnhälfte, sondern in beiden. Ein kleines, beidseitig vorhandenes Areal wird immer dann aktiv, wenn wir Zahlen sehen, wie die Forscher im „Journal of Neuroscience“ berichten.

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Im menschlichen Gehirn herrscht Arbeitsteilung. Während Wörter und Sprache vorrangig in der linken Hemisphäre verarbeitet werden, ist für das Zahlenverständnis überwiegend unsere rechte Gehirnhälfte zuständig – so jedenfalls dachte man bisher. Darauf deuten auch Untersuchungen mit einigen Savants hin, die über ungewöhnliche Mathematik-Fähigkeiten verfügen. Allerdings: Einfache Rechenaufgaben und Mengenlehre erledigen wir zentral – mit dem Stirnhirn.

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Opas Essen macht unsere Darmflora arm

Ist unsere Darmflora verarmt, kann dies auch eine Folge faserarmer Ernährung unserer Eltern und Großeltern sein. © thinkstock
Geerbte Defizite: Ist unsere Darmflora verarmt, liegt dies vielleicht nicht nur an unserer eigenen Ernährung – wir könnten den Mangel von unseren Eltern und Großeltern geerbt haben. Darauf deutet eine Studie mit Mäusen hin. Das Fatale daran: Die Defizite in der für uns wichtigen Mikrobengemeinschaft sind teilweise irreversibel. Ballaststoffreich essen allein reicht dann nicht mehr aus, um dies auszugleichen, so die Forscher im Fachmagazin „Nature“.

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Unsere Darmflora ist für uns immens wichtig. Denn sie kontrolliert nicht nur unseren Appetit, sie schützt auch vor Asthma und Autoimmunerkrankungen und stärkt sogar die Immunabwehr unseres Gehirns.

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„Weihnachts-Netzwerk“ im Gehirn entdeckt

Wenn wir in Weihnachtsstimmung sind, aktiviert dies ein Netzwerk aus fünf Arealen im Gehirn © Hougaard et al. /BMJ
Eine Mischung aus freudiger Erwartung und Nostalgie: Die typische Weihnachtsstimmung ist nicht nur ein Gefühl, man kann sie sogar sehen: im Gehirn. Forscher haben erstmals das typische Aktivitäts-Netzwerk dieses „Christmas Spirit“ im Gehirn sichtbar gemacht. Fünf Areale in unserm Denkorgan sind dabei besonders aktiv. Und: Bei Weihnachtsmuffeln fehlt dieses Muster, wie die Forscher in der Weihnachtsausgabe des „British Medical Journal“ berichten.

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Es ist allmählich soweit: Heiligabend naht und langsam weicht der Vorweihnachts-Stress dem freudigen Vorgefühl auf das Fest. Typischerweise empfinden wir dabei eine Mischung aus Freude und Nostalgie, Assoziationen an Geschenke, Weihnachtslieder, angenehme Düfte und leckeres Essen steigen in uns auf. Im Englischen wird dieses Gefühl auch als „Christmas Spirit“ bezeichnet.

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Rätsel der gestrandeten Seelöwen gelöst

Ziemlich beduselt: Seelöwe Blarney in Behandlung nach seinem Stranden. © The Marine Mammal Center
Schleichender Hirnschaden: Eine giftige Meeresalge verursacht nicht nur akute Vergiftungen bei Mensch und Tier, sie nimmt Seelöwen auch ihre räumliche Orientierung. Denn das Gift löst bei den Meeressäugern bleibende Schäden im Gehirn aus, wie Forscher nachgewiesen haben. Das könnte erklären, warum auch dann Seelöwen an den Küsten stranden, wenn gerade keine Algenblüte herrscht, so die Forscher im Fachmagazin „Science“. Möglicherweise sei das Algengift auch an Strandungen anderer Meeressäuger schuld.

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Eigentlich besitzen Wale, Seelöwen und andere Meeressäuger einen inneren Kompass, der sie problemlos Wanderungen von hunderten oder sogar tausenden Kilometern absolvieren lässt. Manchmal jedoch scheint dieser Kompass zu versagen. Dann verirren sich die Meeressäuger ins flache Wasser und finden nicht mehr zurück in den Ozean – sie stranden. Warum dies geschieht, ist bisher unklar, theoretisch könnten Lärm, veränderte Strömungen oder Giftstoffe im Wasser die Orientierung der Meeressäuger stören.

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Warum uns Schlafmangel so reizbar macht

Schlafmangel macht uns reizbar. Warum, haben Forscher nun herausgefunden. © Jaykayl/ thinkstock
Aus Schlafmangel schlecht gelaunt? Forscher haben herausgefunden, warum uns zu wenig Schlaf so reizbar macht: Unser Gefühlszentrum im Gehirn kann dann nicht mehr zwischen unwichtigen neutralen und emotionalen Informationen unterscheiden. Wir reagieren dadurch selbst auf völlig neutrale Reize emotional. statt sie einfach zu ignorieren, berichten die Forscher im „Journal of Neurology“. Das macht uns dünnhäutig.

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Bekommen wir nicht genügend Schlaf, spüren wir dies ziemlich schnell: Wir fühlen uns abgeschlagen und haben Probleme, uns tagsüber zu konzentrieren. Denn dem Gehirn fehlt eine wichtige „Aufräum-Pause„, während der es das tagsüber Aufgenommene verarbeitet. Schlafmangel fördert daher nicht nur falsche Erinnerungen, er kann sogar Hirnzellen zerstören.

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Unsere Vorfahren schliefen nicht länger als wir

Wie viel Schlaf braucht der Mensch? © wavebreakmedia/ thinkstock
Aufbleiben bis spätabends, nur 6,5 Stunden Schlaf und kein Nickerchen zwischendurch: Was wie der Tagesablauf eines gestressten Managers klingt, war für unsere Vorfahren offenbar ganz normal, wie Beobachtungen bei drei Naturvölkern nahelegen. Der vermeintlich ursprüngliche „Paläo-Schlaf“ von acht oder neun Stunden ist demnach ein Mythos, betonen Forscher im Fachmagazin „Current Biology“. Und auch das lange Aufbleiben ist keine Erfindung der neuzeitlichen Zivilisation.

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Schlaf ist für unsere Gesundheit unverzichtbar: Die Ruhepause gibt dem Gehirn Zeit, um Abfälle zu entsorgen und Erinnerungen abzuspeichern. Schichtarbeit oder konstanter Schlafmangel gelten daher als eher ungesund und sollen sogar Übergewicht fördern.

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Macht ein größeres Gehirn intelligenter?

Macht ein großes Gehirn schlauer? © pixologic studio/ thinkstock
Ein großes Gehirn macht noch lange keinen Einstein aus uns – oder doch? Ob Hirngröße und Intelligenz zusammenhängen, haben Forscher nun überprüft. Ihr Ergebnis: Es gibt tatsächlich einen Zusammenhang: Menschen mit einem größeren Gehirn haben im Durchschnitt einen höheren IQ. Aber: Diese Korrelation ist viel schwächer als bisher gedacht. Denn mehr als auf die Größe kommt es auf den Inhalt und die Verkabelung des Denkorgans an.

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Der Vergleich der Schädelgrößen unserer Vorfahren zeigt, dass mit fortlaufender Entwicklung die Gehirne der Vor- und Frühmenschen immer größer wurden. Aber auch heute gibt es individuelle Unterschiede. So haben Menschen in den höheren Breiten ein größeres Gehirn als Bewohner der Tropen und Männer haben mehr Hirnvolumen als Frauen. Aber was sagt dies über unsere Intelligenz aus? Bedeutet ein größeres Gehirn auch automatisch eine höhere Intelligenz?

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Wie Halluzinationen entstehen

Halluzinationen sind Trugbilder unseres Gehirns © Cranach/ thinkstock
Halluzinationen sind keineswegs die Folge eines „kaputten“ Gehirns. Im Gegenteil: Wer solche Trugbilder sieht, bei dem arbeitet das Gehirn sogar zu gut. Es interpretiert mehr in das Gesehene hinein als drinsteckt, wie ein Experiment nun belegt. Das Spannende daran: Der Übergang zwischen dem normalen Ergänzen unvollständiger Seh-Informationen und der Halluzination ist fließend – und keineswegs eine Domäne psychisch kranker Menschen.

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Die Informationen, die unsere Augen oder anderen Sinnesorgane wahrnehmen, sind oft unvollständig. „Erst unser Gehirn lässt die Welt entstehen, die wir sehen“, erklärt Erstautor Christoph Teufel von der Cardiff University. „Es füllt die Lücken und ignoriert die Dinge, die nicht passen. Dadurch präsentiert es und ein Bild der Welt, das bereits bearbeitet ist und zu dem passt, was wir erwarten.“ Diese selbstständige Ergänzung ist auch für optische Täuschungen oder das Funktionieren des Daumenkinos verantwortlich.

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Die Verrechnung der Moral

Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
Eine neue Studie beleuchtet, wie moralische Entscheidungen im Gehirn getroffen werden. Mit Hilfe von Magnetstimulation lässt sich das System aus dem Gleichgewicht bringen.

Von Bernhard Fleischer|Spektrum.de

Wenn ein Richter sein Urteil fällt, hat er viele Aspekte zu beachten: Wie verwerflich war die Tat? Wie hoch ist der angerichtete Schaden, ist der Angeklagte überhaupt zurechnungs- oder schuldfähig? Für das Gehirn ist die Abwägung all dieser Aspekte eine hochkomplexe Angelegenheit.

Verantwortlich für solche Entscheidungen ist eine direkt unter dem vorderen Schädeldach gelegene Hirnregion. Der sogenannte dorsolaterale präfrontale Kortex (DLPFC) ist offenbar die Struktur, in der moralische Einschätzungen mit anderen Informationen zusammengeführt und abgewogen werden. Das hat eine internationale Forschergruppe um Joshua W. Buckholtz von der Havard Universität nun experimentell nachgewiesen. Mit Hilfe transkranieller Magnetstimulation gelang es ihnen, einzelne Aspekte von Entscheidungen, die auf moralischen Bewertungen beruhen, selektiv zu hemmen und so die Fähigkeit zur Abwägung entscheidend zu stören.

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Genmanipulation macht Mäuse schlauer

Hemmt man das Enzym PDE4B im GEhirn solcher Mäuse, werden sie schlauer. © Bas van de Weil/ freeimage
Es ist fast ein wenig gruselig: Durch genetische Hemmung nur eines Enzyms im Gehirn haben Forscher Mäuse intelligenter gemacht. Die manipulierten Tiere besaßen ein besseres Gedächtnis, waren neugieriger und angstfreier als ihre normalen Artgenossen. Da es das gleiche Enzym auch beim Menschen gibt, hoffen die Forscher, durch eine solche Hemmung auch Menschen mit Demenz oder Angsterkrankungen helfen zu können.


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Das Enzym Phosphodiesterase-4B (PDE4B) gilt schon länger als wichtig für die geistige Gesundheit. Es kommt vor allem im Hippocampus des Gehirns von Säugetieren und auch von uns Menschen vor und damit sozusagen in der Gedächtniszentrale unseres Denkorgans. „Phosphodiesterasen (PDE) sind für fundamentale Aspekte der Gehirnfunktion verantwortlich, darunter Lernen, Gedächtnis und höhere kognitive Funktionen“, erklären Alexander McGirr von der University of British Columbia in Vancouver und seine Kollegen.

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