Von Dino Gehirn Gedanken Steuern — 10 faszinierende Gehirn-Ergebnisse

Cool Gehirn Fakten

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Das menschliche Gehirn ist das komplexeste und am wenigsten verstanden biologische Struktur im bekannten Universum.

Um Gehirnforschung voranzubringen, kündigte Präsident Obama im April 2012 die Hirnforschung durch Förderung innovativer Neurotechnologien (Gehirn) Initiative, die von der National Science Foundation (NSF) gemeinsam geführt wird.

Überraschung! Einige Arten von Falten sind gut

Unser menschliche Gehirn ist relativ groß für unsere Körpergröße und mehr faltig als die Gehirne anderer Tiere. Gehirn-Größe und Falten Zahlen korrelieren mit Intelligenz über Artgrenzen.

Die äußere Schicht des menschlichen Gehirns fällt unter Falten, und je mehr davon umso besser. Warum? Weil diese Falten die Fläche für Neuronen (die Funktionseinheiten der Informationsverarbeitung) zur Verfügung, erhöhen ohne dass Kopfgröße, das ist gut für Frauen während der Geburt. Menschliche Gehirn Falten werden gedacht, um fast erblich als menschliche Größe sein.

Elizabeth Atkinson der Washington University in St. Louis identifiziert vor kurzem Chromosom Segmente und Gene, die korrelieren mit Falten Zahlen in etwa 1.000 Paviane, die Menschen genetisch ähnlich sind. Der nächste Schritt: lokalisieren, wo in diesen genetischen Regionen Falten Muster entstehen, die böte Erkenntnisse zur Evolution des menschlichen Gehirns.

Eine mögliche Erklärung für Einsteins Intelligenz

Einsteins Gehirn Studien in den 1980er Jahren ergab, dass Einstein hatte eine ungewöhnlich große Anzahl von Gehirnzellen, die sogenannten Glia, in seiner Großhirnrinde, und eine Art von seinem Glia ungewöhnlich groß und komplex geformte war. Obwohl die statistische Signifikanz fehlen, half diese Studien Interesse an Glia zu generieren.

Glia hatte lange als Bindegewebe, das zu lernen und Gedächtnis, tragen nicht entlassen worden, wie Neuronen. Diese Idee hatte verfestigt, weil Glia elektrische Signale erzeugen nicht — als der Kern der Funktion des Gehirns – wie Neuronen.

Schwieriger Beweis für die Glia Einfluss auf Intelligenz beinhaltet eine 2013-Studie, die die Injektion von menschlichen Glia in den Gehirnen von neugeborenen Mäusen. Als Erwachsene wurde der injizierten Mäusen schneller Lerner als Kontrollpersonen.

Zwei neuere Arbeiten förderte auch, einen neuen Konsens unter den führenden Hirnforscher über die Bedeutung der Glia – das kann auch lernen zu fördern. Wie? Bildgebung des Gehirns zeigt, dass wenn Menschen, neue Fähigkeiten lernen, aus Jonglage, Computerspielen, ändert sich die Struktur von bestimmten Gehirnregionen. Diese Änderungen möglicherweise aufgrund der Glia Bildung von Myelin, eine fetthaltige isolierende Substanz, um Axone (Nervenfasern), was die Übertragung von elektrischen Signalen von Axonen beschleunigt.

Im Geist-Computer Meldungen Gehirne noch wichtig

Eine Gehirn-Computer-Verbindung ist eine Partnerschaft: ein menschliches Gehirn sagt einer Maschine, was zu tun und das Gerät entsprechend reagiert.

Wenn diese Art der Partnerschaft funktioniert, können ein Gehirn und Maschine erstaunliche Dinge gemeinsam erreichen. Zum Beispiel in Experimenten flog Studenten Modellhubschrauber mit ihren Gedanken über spezielle Kopf-Caps, die ausgestattet waren mit Sensoren, die ihre Hirnaktivität dekodiert. In ähnlichen Installationen verwendet Menschen mit körperlichen Behinderungen einen Roboterarm, Tassen Kaffee greifen.

Aber Menschen oft schwer, ihre mechanischen Partner kontrollieren, teils, weil es viel Zeit zu lernen, dies zu tun braucht. Eine Möglichkeit zur Verringerung dieser Trainingszeit kann sein Geist/Körper-Bewusstsein zu verbessern – wie eine aktuelle Studie unter der Leitung von Bin He, Direktor des Zentrums für Neuroengineering an der University of Minnesota angegeben. Seine Ergebnisse zeigten, dass die Ausbildung im Geist/Körper-Bewusstsein durch Übungen wie Yoga oder Meditation Menschen aktiviert, fast fünf Mal schneller als untrainierte Menschen taten Brain-Computer-Interface zu meistern.

Selbst als Gehirn/Computerverbindungen benutzerfreundlicher gestaltet sind, ist er Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der das menschliche Element für diese Systeme.

Wissenschaftler möglicherweise in der Lage, vorherzusagen, wann Sie für riskantes Geschäft grundiert werden

Jüngste Fortschritte in der bildgebenden Technik können Forscher Vorhersagen, ob jemand einen Safe oder eine riskante finanzielle Entscheidung basierend auf bestimmte Arten der Aktivität des Gehirns vor der Entscheidung zu machen.

Laut Brian Knutson und Charlene C. Wu von der Stanford University Menschen, die erwarten, große Show zu gewinnen erhöhte Aktivität in bestimmten Hirnregionen, einschließlich dem Nucleus Accumbens, die im Zusammenhang mit Belohnung und Vergnügen, während diejenigen, die erwarten, verlieren zeigen erhöhten Aktivität in der anterioren Insula, verbunden mit Angst und Ekel.

Je mehr Geld auf dem Spiel, je mehr Aktivität ist in diesen Regionen gesehen. Aber während mehr Aktivität in dem Nucleus Accumbens Risikobereitschaft gefördert, mehr Aktivität in der anterioren Insula reduzierte Risikobereitschaft.

Diese Ergebnisse bedeuten, dass wenn Menschen mehr aufgeregt sind, werden sie größere Risiken eingehen. In der Tat erhöhte totale Siege (wie potenzielle Lotterie gewinnt) kraftvoll Aufregung und Nucleus Accumbens Aktivität, die Menschen ermutigen, Risiken einzugehen, auch wenn sie aus den Möglichkeiten einer "rationalen" Person verirrt.

Die Gehirne der Menschen zu studieren, während sie ihre Risikobereitschaft Möglichkeiten prüfen, zeigt Einsichten darüber, warum Menschen bestimmte finanzielle Entscheidungen zu treffen. Diese Erkenntnisse haben Auswirkungen auf individuelle Muster der Risikobereitschaft – wie sparen für ein 401 k – sowie für grundlegende Theorien, die Gruppenverhalten beschreiben.

Zellbasierte Therapien kann letztlich helfen, hintere Gehirntumoren zu schlagen

Hirntumoren sind die zweithäufigste Ursache für US krebsbedingte Todesfälle mit 70.000 Diagnosen dieser immer tödlichen Krankheit jährlich gemacht.

Stefan Bossmann und Deryl Troyer der Kansas State University arbeiten jetzt, um eine Art von vielversprechenden Zelltherapie zu verbessern, die noch nicht erfolgreich eingesetzt werden. Die Forscher Therapie würde durch ein Krebspatient Blutentnahme funktionieren; Sanierung ausgewählten weißen Blutkörperchen mit "Laderäume" oder geschlossene Hohlräume, die mit Krebsmedikamenten gefüllt werden würde; und dann wieder Spritzen Blut des Patienten Arzneimittel direkt an Tumoren zu liefern.

Frühere Bemühungen, diese Art der Zelltherapie entwickeln produziert schwach, undichte medizinische Hohlräume, die Träger Zellen, nicht Tumoren getötet. Aber die Forscher verbessern diese Hohlräume durch die Entwicklung einer neuen Art von Material für sie, das etwas wie eine selbstorganisierende künstliche Blase bildet – entwickelt, um gezielt durch die richtige Art von weißen Blutkörperchen aufgenommen werden, bleiben stark genug, um Medizin zu halten und natürlich beim erreichen von Tumoren zerstören.

Zelltherapie liefert deutlich mehr Krebsmedikamente an Tumoren als konventionelle Chemotherapie und Nanotherapy, nicht ohne Beschädigung des körpereigenen Immunsystems.

Mit Vorversuchen bei Mäusen konkurrierten, die Therapie wird bald verwendet werden, um gezielt Mäuse Tumore zum ersten Mal, mit der Hoffnung, die diese Therapie letztlich erfolgreich auf menschlichen Hirntumoren eingesetzt werden kann.

Die Krake: die Augen haben es – buchstäblich

Die Krake ist ein erfolgreicher Raubtier, teils, weil es ausgezeichnete Augen hat – das Beste aus jedem Wirbellosen – wodurch es optisch Null und konzentrieren sich auf seine Beute.

What's more, jedes der acht agile, ohne Knochen Arme der Krake ist ausgestattet mit etwa 44 Millionen Nerv Zellen fast 10 Prozent aller seiner Neuronen). Diese Arm-Neuronen sind das Tier Gehirn verbunden.

Wenn eine Krake eine lecker aussehende Flecken Fisch, reist resultierender visueller Informationen aus dem Tier Auge in sein Gehirn. Diese Informationen dann reist durch seinen Arm Nervenzellen zu helfen, diese weichhäutigen Schlangenmenschen, die bestimmen, wie die Mahlzeit zu entreißen.

Umgekehrt, taktile Informationen, z. B. das Gefühl von einer Krabbe raue Schale, reist durch die Krake Arm zurück in sein Gehirn lernen und Gedächtnis Zentren um diese clevere Tiere ihre Jagd-Fähigkeiten zu verbessern helfen.

Ein Team unter der Leitung von Clifton Ragsale von der University of Chicago ist der erste moderne molekulare Techniken verwenden, um zu studieren wie die Krake einzigartige Nervensystem visuelle Informationen verarbeitet, und die Krake Verarbeitungssystem unterscheidet sich wesentlich von der Wirbeltiere. Wenn solche Unterschiede gefunden werden, können sie alternative Wege für Gehirn visuelle Informationen verarbeiten und lernen zeigen. Daraus resultierende Erkenntnisse können wichtige Anwendungen für Geräte zur Erkennung von Robotik und Bild ergeben.

Der Vögel Antworten auf den Klimawandel: Es ist alles in ihren Köpfen

Verschiedene Vogelarten nutzen verschiedene Hinweise zu um bestimmen, wann, zu migrieren und zu reproduzieren. Ob jede Tierart sein Timing von solchen Aktivitäten schnell anpassen können hängt genug, um mit dem Klimawandel mithalten kann die Queues es verwendet.

In unterschiedlichem Ausmaß verwenden alle Vogelarten Tageslänge als Stichwort. Sie messen Tageslicht und Saisonänderungen über Licht-aktivierte Rezeptoren befindet sich tief in ihre Gehirne zu antizipieren. Das Licht dringt ihre Schädel ohne sogar unbedingt durch ihre Augen.

Da Tageslänge unabhängig von Klima ändern, einige Langstrecken Detroit, wie z. B. die Trauerschnäpper, deren wichtigsten wandernden Cue Tageslänge ist, ziemlich konstant Ankunftszeiten an ihren Brutplätzen Frühling gepflegt haben. Doch jetzt tendenziell frühlingshaften Temperaturen früher in diesem Jahr aufgrund des Klimawandels zunehmen. So jetzt solche Detroit tendenziell zu ihren Brutplätzen spät im Vergleich zu vorzeitigen Quellen zu gelangen – und daher jetzt Miss Insektenpopulation Spitzen auf, die sie zuvor feierten. Mit weniger Essen produzieren solche Detroit jetzt weniger Küken, die Populationsrückgang verursachen können.

Einige Vogelarten erweitern Tageslänge Hinweise für Migration und/oder Zucht mit anderen Hinweise, wie Temperaturschwankungen, die wahrscheinlich auch in ihrem Gehirn verarbeitet. Änderungen in das Timing der wandernden Aktivitäten einige temperaturempfindliche Vogelarten korrelieren mit Klima Änderung im Zusammenhang mit Temperaturschwankungen.

Aber die meisten Studien von der Verarbeitung der Tageslänge durch Vögel haben nur Männer angesprochen. Jetzt Nicole Perfito von der University of California, Berkeley studiert wie Weibchen zwei Vogelarten verarbeiten, Tageslänge und andere Hinweise, die Einfluss auf den Zeitpunkt der Eiablage – ein wichtiger Faktor für ihre möglichen Reaktionen auf den Klimawandel.

Noch wollte: eine komplette Teileliste des menschlichen Gehirns

Das menschliche Gehirn hat etwa 100 Milliarden Neuronen. Aber Wissenschaftler haben noch kein vollständiges Inventar der vielen Arten von Gehirnzellen, die vorhanden sind und deren Funktionen. Sie verstehe auch nicht, wie elektrische und chemische Signale von Nervenzellen produzieren Gedanken, Verhaltensweisen und Handlungen.

Ohne diese Kenntnisse Wissenschaftler können noch nicht erklären, wie traumatische Verletzungen und neurodegenerativen Erkrankungen beeinträchtigen die Funktion des Gehirns oder behandelt werden. Im Vergleich dazu stellen Sie vor, einen Mechaniker zu beheben einen Automotor ohne eine komplette Teileliste und/oder einen Überblick darüber, wie der Motor läuft!

Jedoch werden neue Arten von Gehirnzellen oft, teils wegen neuen Gehirn bildgebende Verfahren ermittelt, die das Gehirn immer mehr Detail offenbaren heranzoomen können genauso wie Google Maps Nachbarschaften vergrößern können.

Aber ohne eine universale Klassifikationssystem Zelltypen, die bereits entdeckt worden sind können wurden benannt und nach Widerspruch Kriterien wie Form, Funktion oder Position klassifiziert. Daher, "einige neu entdeckte" Zelltypen wiederentdeckte, umbenannte Zelltypen wirklich sein können.

Um die Benennung von Neuronen zu standardisieren und erstellen eine allgemein anerkannte Bestandsaufnahme der Neuron-Typen, arbeiten Edward Boyden MIT und andere mit Allen Institut für Hirnforschung, die erste umfassende Datenbank von Arten von Gehirnzellen zu schaffen.

Designer-Antikörper können letztlich helfen, Alzheimer Krankheit zu bekämpfen

Antikörper, die Proteine, die durch das körpereigene Immunsystem Reaktion auf Eindringlinge traditionell hergestellt, sind bereits etablierte Verbündete im Kampf gegen die Grippe-Virus und andere schädlichsten Einrichtungen. Jetzt sind sie so konstruiert werden, zu behandeln und eventuell schützen uns vor Krankheit verbunden Proteine, wie z.B. die Alzheimer-Krankheit zugeordnet.

Solchen Engineering erfordert Gestaltung Antikörper, die extreme targeting Funktionen haben, so dass sie gelenkt werden können, zu gehen, wo genau worauf es ankommt. Antikörper für therapeutische oder experimentelle Zwecke verwendet werden in der Regel immunisierter Tiere oder enorme Antikörperbibliotheken entnommen. So es schwierig zu Custom-bestellen ist sie.

Peter Tessier des Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York arbeitet um Antikörper zu entwickeln, die genauen Eigenschaften haben. Durch die Platzierung von DNA-Sequenzen des Zielproteins innerhalb Antikörper, kann Tessier Antikörper binden an Proteine, wie z. B. Beta-Amyloid-Plaques, ein Protein, das im Zusammenhang mit Alzheimer wählen entwerfen. Weitere Untersuchungen führen zu die Entwicklung von Antikörpern, die erkennt und giftige Partikel zu entfernen, bevor sie Schaden anrichten.

Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden von der National Science Foundation, der Bundesagentur, aufgeladen mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen-Archiv.