Archive for the ‘Naturwissenschaft’ Category

Spiegeltherapie verringert Phantomschmerz

Dienstag, Februar 21st, 2012

Plastisches Gehirn verschiebt Zuordnung von Arealen.

Wien (pte012) – Die Therapie mit einem Spiegel hilft Bein- oder Armamputierten dabei, chronische Phantomschmerzen zu verringern. Im Gehirn stimuliert diese Behandlungsform neue Regionen, die ursprüngliche Zentren für Motorik ersetzen, berichten Neurologen der Meduni Wien http://meduniwien.ac.at/neurologie im Fachmagazin „Fortschritt Röntgenstrahlen“.

Illusions-Therapie

250.000 Amputierte leben derzeit alleine in Deutschland, und die Zahl nimmt parallel zum Anstieg der Lebenserwartung und der Diabetes-Fälle ständig zu. Drei von vier Arm- oder Beinamputierten spüren im fehlenden Körperglied Kribbeln oder elektrisierende Schmerzen, sogenannte „Phantomschmerzen“. „Die erste Wahl sind hier Medikamente im Reha-Zentrum oder Spital, doch bei einem beträchtlichen Anteil der Patienten gehen die Schmerzen nicht völlig weg“, berichtet Studienleiter Stefan Seidel im pressetext-Interview.

Die Wirkung einer zusätzlichen Spiegeltherapie untersuchte Seidel bei acht Beinamputierten. In zwölf Sitzungen innerhalb von drei Wochen bewegten die Probanden im Langsitz das gesunde Bein, während ein Spiegel zwischen den Beinen vorgaukelte, auch das andere, amputierte Bein sei noch vorhanden und bewege sich mit. „Ein Faktor des Phantomschmerzes geht auf das Missverhältnis zurück, dass man das verlorene Bein noch spürt, es aber nicht sieht. Hier setzt die Spiegeltherapie an“, erklärt der Forscher.

Heilung durch Umlernen

Erwartungsgemäß verringerte sich der mittlere Schmerz im Verlauf der Therapie in der klinischen Messung deutlich. Neue Ergebnisse lieferte zusätzlich die Messung der Gehirntätigkeit per funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) vor und nach der Behandlung. Deutlich erhöht war nun die Aktivität im Stirn- und Schläfenlappen. Die beiden Areale sind ursprünglich nicht primär für die Motorik zuständig, sondern für Planung und Kontrolle von Bewegungen und Abläufen“, so Seidel.

Das lernfähige, plastische Gehirn erlaubt somit, Schmerzwahrnehmung durch Verschiebung der Aufgaben zwischen einzelnen Arealen zu verändern. Das Alter des Patienten dürfte dabei keine wichtige Rolle spielen, wurde der Effekt doch bei 30- und 70-jährigen Probanden gleichermaßen beobachtet. „Allerdings verlief die veränderte Gehirnaktivität nicht bei allen gleich. Wenn man das Motor-Netzwerk durch Spiegeltherapie oder andere ‚Mind-Body-Interventionen‘ ganz individuell aktiviert und trainiert, treten deutlich weniger Phantomschmerzen auf.“

Prothese bringt Vorteile

Ein wichtiges Kriterium für die Heilung von Phantomschmerzen ist auch der Gebrauch der Prothese. Wiesbadener Forscher konnten 2009 erheben, dass der Schmerz umso eher besiegt werden kann, je verschmolzener sich ein Patient mit der Prothese fühlt (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20090827042). Je öfter die Prothese getragen wird, desto eher verschwindet der Schmerz, so auch der Eindruck des Wiener Neurologen.

Quelle: pressetext.com

Anmerkung: siehe hierzu auch den Artikel „Über die Eigenschaften der Quantenhirne (Kopf- und Bauchhirn) und ihre Bedeutung für die Praxis

Kaiserschnitt erhöht das Risiko für Typ 1 Diabetes

Dienstag, Februar 14th, 2012

Kinder, die per Kaiserschnitt zur Welt kamen, haben laut der BABYDIAB-Studie ein mehr als doppelt so hohes Typ 1 Diabetes-Risiko als Kinder, die spontan entbunden wurden.

In der Langzeit-Studie der Forschergruppe Diabetes der Technischen Universität München wurde der Einfluss von Umweltfaktoren auf die Entwicklung der Erkrankung bei 1.650 Kindern aus Risikofamilien untersucht. Die Studienteilnehmer wurden von Geburt an durchschnittlich 11 Jahre lang beobachtet. Eine Erklärung sehen die Forscher in der Tatsache, dass eine Entbindung per Kaiserschnitt die Zusammensetzung der kindlichen Darmflora verändert und damit die Entwicklung von Autoimmunität begünstigt.

Laut der Studie haben Kinder, deren Mutter oder Vater an Typ 1 Diabetes erkrankt ist und die per Kaiserschnitt geboren wurden, ein Diabetes-Risiko von 4,8 Prozent, bis zum 12. Lebensjahr daran zu erkranken. Dagegen liegt das Risiko von Kindern mit familiärer Vorbelastung, die vaginal entbunden wurden, bei 2,2 Prozent. Das erhöhte Diabetes-Risiko bei Kaiserschnitt trat unabhängig davon auf, ob es sich um eine Mehrlingsschwangerschaft, Frühgeburt oder um das Erstgeborene handelte. Auch der Geburtsmonat und Rauchen während der Schwangerschaft hatten keinen Einfluss.

Ein größeres Diabetes-Risiko durch Kaiserschnitt war auch nachweisbar bei Kindern mit bestimmten Varianten des Gens IFIH1 (Interferon induced with helicase C domain 1), das die Entwicklung von Typ 1 Diabetes beeinflusst. Das Protein IFIH1 ist für die Erkennung von Virus-RNA zuständig und reguliert somit die angeborene Immunabwehr gegenüber Viren. Man nimmt an, dass eine Virusinfektion das IFIH1 Gen aktiviert und es dadurch zur Ausschüttung des immunstimulierenden Proteins Interferon kommt. Dies hemmt zwar die Virusvermehrung, jedoch lockt es auch die zytotoxischen T-Zellen an, die – so nimmt man an – Betazellen erkennen und zerstören.

Somit scheinen Virusinfektionen die Entwicklung von Typ 1 Diabetes zu fördern. Bei Kindern mit bestimmten Varianten dieses Gens steigt das Risiko für die Autoimmunerkrankung bei einem Kaiserschnitt sogar um etwa das Dreifache (9,1 Prozent gegenüber 2,8 Prozent bei spontaner Entbindung).

Ein Kaiserschnitt beeinflusst jedoch nicht das Risiko für die Entstehung von Inselautoimmunität und die Bildung von Autoantikörpern. Diese sind gegen die Insulin produzierenden Betazellen der Bauchspeicheldrüse gerichtet und sind Vorboten der Manifestation des Diabetes. Allerdings beschleunigt die Geburt per Kaiserschnitt offenbar die Entstehung von Diabetes nach dem Auftreten erster Autoantikörper.
„Eine Erklärung für diese Ergebnisse ist die Tatsache, dass die Entbindung per Kaiserschnitt auf die Beschaffenheit der kindlichen Darmflora und damit auf das Immunsystem einwirkt“, erläutert Prof. Anette-Gabriele Ziegler, Studienleiterin und Leiterin der Forschergruppe Diabetes der Technischen Universität München.

Unter den Mikroorganismen, die den Darm besiedeln, lassen sich bei Kindern, die per Kaiserschnitt auf die Welt kamen, zum Beispiel weniger Bifidobakterien nachweisen. „Somit ähnelt die Darmflora dieser Kinder der gestörten Darmflora von Diabetikern“, so Ziegler weiter. Bei den Bifidobakterien handelt es sich um die wichtigste Gruppe der nützlichen Darmbakterien. Sie sind auch in der Vagina gesunder Frauen zu finden, so dass sie bei einer vaginalen Entbindung vom Säugling aufgenommen werden können. Diese Mikroorganismen erfüllen neben der Bekämpfung von Krankheitskeimen und Schadstoffen vielfältige Aufgaben für das Immunsystem: So versorgen sie unter anderem die Immunzellen im Darm mit wichtigen Informationen zur Bekämpfung von Erregern, bilden Vitamine wie das Vitamin K und fördern den Aufbau der Darmschleimhaut.

Als Folge-Studie zu BABYDIAB läuft derzeit die TEENDIAB-Studie: Sie erforscht bei Kindern mit familiärer Vorbelastung die Entstehung von Typ 1 Diabetes. Teilnehmen können Kinder im Alter von acht Jahren bis zum vollendeten 12. Lebensjahr, deren Vater oder Mutter beziehungsweise ein Geschwisterkind an Typ 1 Diabetes erkrankt ist. Sie haben somit ein erhöhtes Risiko, später selbst diese Stoffwechselerkrankung zu entwickeln. Bei den Studienteilnehmern wird das individuelle Krankheitsrisiko für Typ 1 Diabetes ermittelt.

Quelle: Forschergruppe Diabetes der Technischen Universität München

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Körperhologramme: Warum der Mittelfinger so eine lange Leitung hat

Mittwoch, Februar 8th, 2012

Jeder Körperteil besitzt im Gehirn einen eigenen Nervenzellbereich – wir haben also eine Karte unseres Körpers im Kopf. Die funktionelle Bedeutung dieser Karten ist aber weitgehend unklar. Welche Auswirkungen sie haben können, haben RUB-Neurowissenschaftler jetzt mit Reaktionszeitmessungen in Kombination mit Lernexperimenten und „computational modeling“ gezeigt. Sie konnten belegen, dass hemmende Einflüsse benachbarter „Fingernervenzellen“ die Reaktionszeit eines Fingers beeinflussen.

Finger am Rand – also Daumen und kleiner Finger – reagieren deswegen schneller als der Mittelfinger, der dem „Störfeuer“ von je zwei Nachbarn pro Seite ausgesetzt ist. Durch gezieltes Lernen lässt sich dieser Geschwindigkeitsnachteil ausgleichen. Die AG von PD Dr. Hubert Dinse (Neural Plasticity Lab am Institut für Neuroinformatik) berichtet in der aktuellen Ausgabe von PNAS.

Daumen und kleiner Finger sind die flottesten

Die Forscher stellten Versuchspersonen eine einfache Aufgabe, um die Entscheidungsgeschwindigkeit zu messen: Sie zeigten ihnen auf einem Monitor eine Grafik, die alle zehn Finger darstellte. Wurde einer der Finger markiert, sollte der Proband so schnell wie möglich mit ebendiesem Finger eine entsprechende Taste drücken. Daumen und kleiner Finger waren dabei am schnellsten. Der Mittelfinger bildete das Schlusslicht. „Man könnte jetzt vermuten, dass das anatomische Gründe hat oder von der Übung abhängt“, so Dr. Dinse, „aber das konnten wir mit weiteren Tests ausschließen. Im Prinzip kann jeder Finger gleich schnell reagieren. Erst bei der Auswahlaufgabe ist der Mittelfinger deutlich benachteiligt.“

Computersimulation bildet Gehirnkarten ab

Um ihre Beobachtung zu erklären, nutzten die Forscher Computersimulationen auf der Basis eines sog. mean field-Modells. Es ist speziell für die Modellierung großer Nervenzellnetzwerke im Gehirn geeignet. Für diese Simulationen wird jeder einzelne Finger durch eine Gruppe von Nervenzellen repräsentiert, die in Anlehnung an die tatsächlichen Verhältnisse im somatosensorischen Cortex des Gehirns in Form einer topographischen Karte der Finger angeordnet sind. „Benachbarte Finger liegen auch im Gehirn und somit auch in der Simulation benachbart“, erläutert Dr. Dinse. Die Kommunikation der Nervenzellen untereinander ist dabei so organisiert, dass die Nervenzellen durch wechselseitige Erregung und Hemmung interagieren.

Hemmende Einflüsse von beiden Seiten verlangsamen den Mittelfinger

Die Computersimulationen zeigten, dass die längere Reaktionszeit des Mittelfingers in einer Mehrfachwahlaufgabe eine Folge der Tatsache ist, dass der Mittelfinger in der Reichweite der Hemmung von jeweils zwei benachbarten Fingern liegt. Daumen und kleiner Finger dagegen erhalten hemmenden Einfluss vergleichbarer Stärke von nur jeweils einem Nachbarfinger. „Mit anderen Worten: Die hohe Hemmung, die die Nervenzellen der Mittelfinger erhalten, sorgt dafür, dass es länger dauert, bis Erregung aufgebaut ist – sie reagieren dadurch langsamer“, verdeutlicht Dr. Dinse.

Gezielte Reduzierung der Inhibition durch Lernen

Aus den Ergebnissen der Computersimulation lässt sich folgern, dass eine schwächere Hemmung durch die Nachbarfinger die Reaktionszeit des Mittelfingers verkürzen müsste. Dazu wäre eine sog. plastische Veränderung des Gehirns notwendig – Spezialgebiet des Neural Plasticity Lab, das sich seit Jahren mit der Entwicklung von Lernprotokollen beschäftigt, welche solche Veränderungen auslösen. Ein solches Protokoll ist die wiederholte Stimulation bestimmter Nervenzellgruppen, die das Labor schon in vielen Experimenten eingesetzt hat. „Wenn man zum Beispiel einen Finger elektrisch oder per Vibration über zwei bis drei Stunden stimuliert, dann verändert sich seine Repräsentation im Gehirn“, erklärt Dr. Dinse. Die Folge sind eine Verbesserung des Tastsinns und eine messbare Verminderung der hemmenden Prozesse in diesem Gehirnbereich. Daraus resultiert auch die Vergrößerung der Repräsentation des stimulierten Fingers.

Zweites Experiment bestätigt die Vorhersage

Die Bochumer Forscher führten nun ein zweites Experiment durch, in dem der rechte Mittelfinger einer solchen Stimulation unterzogen wurde. Das Ergebnis war eine deutliche Verkürzung der Reaktionszeit dieses Fingers in der Auswahlaufgabe. „Dieser Befund bestätigt unsere Vorhersage“, fasst Dr. Dinse zusammen. Die Bochumer Arbeiten stellen somit erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen den sog. lateralen Inhibitionsprozessen und Entscheidungsprozessen her. Sie zeigen, dass Lernprozesse, die kortikale Karten verändern, weitreichende Auswirkungen nicht nur für einfache Unterscheidungsaufgaben, sondern für Entscheidungsprozesse haben können, die bisher sog. „höheren“ kortikalen Arealen zugeschrieben wurden.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum; siehe hierzu auch das Buch “Gedanken altern nicht”, 3. erw. Auflage 2010, ISBN: 978-3-8334-5446-2

Gehirn limitiert Datenboom im Internet

Freitag, Februar 3rd, 2012

Grenzen der Verarbeitung zwingen zum Vergessen und Vereinfachen.

Frankfurt (pte022) – Nicht die Speicherkosten, sondern das Gehirn ist die Bremse für den globalen Datenboom im Internet. Das zeigen Forscher der Uni Frankfurt http://www.uni-frankfurt.de im „European Physical Journal“. „Die gesamte Menge an öffentlich verfügbaren Informationen kann nicht schneller wachsen als unsere Fähigkeit, sie zu verarbeiten oder mit ihr umzugehen“, erklärt Studienautor Claudius Gros im pressetext-Interview.

Speicherkosten irrelevant

Die Forscher analysierten 600 Mio. vom Menschen produzierte, über die Suchmaschine Findfiles http://findfiles.net auffindbare Onlinedaten, untersuchten deren Speichergröße und prüften die Gesetzmäßigkeiten. „Man würde erwarten, das die Zunahme der Daten mit den Kosten des Speicherplatzes abfallen, was jedoch nicht der Fall ist. Eine deutlich wichtigere Rolle dürfte die beschränkte Fähigkeit des Gehirns sein, Informationen wahrzunehmen und zu verarbeiten“, so der Physiker.

Hohe Auflösung irritiert

Um das Gehirn als limitierenden Faktor zu verstehen, hilft ein Blick auf seine Arbeitsweise. Unser Denkorgan kann nur einen kleinen Teil der unzähligen Sinneseindrücke und Daten abspeichern, mit denen es täglich bombardiert wird. Dazu führt es ein logarithmisches Herunterskalieren durch. Dieses folgt dem sogenannten „Weber-Fechner-Gesetz„: „Sieht man etwa einen Zehn-Minuten-Film, so speichert das Gehirn dabei nicht zehnmal mehr Informationen als bei einem Ein-Minuten-Film, sondern etwa doppelt so viel“, erklärt Gros.

Was für den Aspekt der Zeit zutrifft, gilt auch für die Auflösung, zeigt der Forscher am Video-Beispiel. „Je detailreicher und je länger ein Video ist, desto mehr muss das Gehirn reduzieren. Kurze, schlechtauflösende Videos werden somit prozentual gleich doppelt so gut wahrgenommen wie lange mit Hochauflösung.“ Bei weiterer technischer Steigerung der Kameraauflösung sei somit ein Trend zu einfachen Videos zu erwarten – wovon auch der Zeichentrick profitiert. In der Werbebranche habe man diese Erkenntnis bereits perfektioniert, so Gros.

Auslagerung statt Verdummung

Während die gesamte Datenmenge im Web weiterhin rasant anwächst – vor allem durch maschinell erzeugte Daten – stagniert die menschliche Verarbeitungskapazität. „Die Folge ist, dass wir immer mehr Daten auslagern. Was früher in Büchern geschah, passiert heute im Internet, wo man Informationen abspeichert oder sucht, statt sie sich zu merken.“ Eine Entwicklung, die Kritiker als Verdummung sehen (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20111020022). Für Gros ist es eine „verbesserte Fähigkeit des Offline-Abspeicherns“.

Quelle: pressetext.com

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Eifersüchtige Pferde – Forscherteam zeigt: Gefühl beugt Konflikten vor und sichert Gruppenhierarchie

Samstag, Januar 28th, 2012

Eifersucht begegnet uns überall – als Ausdruck von Verlustangst, als Ursache von Tobsuchtsanfällen oder als gängiges Mordmotiv in TV-Krimis. Klar ist, Eifersucht kann die Beziehung zwischen zwei Personen schwerwiegend belasten oder sogar gefährden.

Dennoch gehen Wissenschaftler mittlerweile davon aus, dass das Gefühl evolutionär sinnvoll ist. Dafür spricht, dass auch Tiere eifersüchtig sein können. Im Gegensatz zu Menschen geht es eifersüchtigen Tieren aber zumeist darum, ihre Ressourcen zu sichern: das Futter oder die eigene Stellung innerhalb einer Gruppe. Entsprechend betrifft Eifersucht vor allen Dingen Tierarten, die in größeren Sozialverbänden zusammenleben. So zum Beispiel auch Pferde, wie jetzt zwei Wissenschaftlerinnen der Universitäten in Regensburg und Greifswald nachweisen konnten.

Dr. Konstanze Krüger vom Institut für Zoologie der Universität Regensburg und Gudrun Schneider vom Institut für Zoologie der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald beobachteten dazu vier Gruppen von verwilderten Pferden – insgesamt 84 Esperia-Ponies – in den italienischen Abruzzen. Die 84 Pferde gehörten zu einer Gesamtpopulation von etwa 300 Tieren.
Krüger und Schneider stellten dabei fest, dass besonders ranghohe Stuten einschreiten, wenn sich Gruppenmitglieder, mit denen sie häufig sozialen Kontakt haben, anderen Tieren nähern oder sich mit diesen „beknabbern“ – ein Zeichen für Zuneigung. Die hierarchisch höher gestellten Stuten treiben die „Störenfriede“ einfach nur davon oder „beknabbern“ sich nach ihrem Einschreiten selber mit der „befreundeten“ Stute. Die Intervention richtet sich ausschließlich gegen die fremden Tiere und nicht gegen den etablierten Sozialpartner.

Die Wissenschaftlerinnen entdeckten diese Form des Einschreitens vor allen Dingen im Falle von friedlichen Interaktionen. Nur zweitrangig waren Interventionen bei aggressiven Konflikten zwischen ihren Sozialpartnern und anderen Tieren. Ganze 67 Interventionen bei friedfertigen Kontakten durch insgesamt 64 Stuten zählten die beiden Forscherinnen, wobei lediglich acht Interventionen im Falle von aggressiven Auseinandersetzungen beobachtet wurden.

Krüger und Schuster kommen zu dem Schluss, dass es für ranghohe Stuten von großem Vorteil ist, ihre eigenen Sozialpartner in der Gruppe von Kontakten mit anderen Tieren abzuhalten. „Auch hier geht es um Ressourcen – nämlich um die Zahl der Sozialpartner, mit denen weitere Ressourcen und Nachkommen verteidigt und die Stellung in der Hierarchie der Gruppe gesichert werden kann“, so Krüger. „Die ranghohen Stuten wollen ohne größeren Aufwand und ohne allzu hohes Risiko verhindern, dass ihre – niedriger gestellten – Sozialpartner zu anderen Pferden „abwandern“ können.“

Der Aufbau und die Sicherung von Kontakten und Partnerschaften ist eine gängige Strategie von sozial lebenden Tieren, um den gemeinsamen Zugang zu Ressourcen zu sichern, der Gefahr von Angriffen durch Feinde zu begegnen oder um Konflikte um die Hierarchie innerhalb der eigenen Gruppe zu reduzieren. Krüger und Schneider gehen davon aus, dass dabei einige Tierarten, wie zum Beispiel Pferde, in höherem Maße erfolgreich sind, und auf diese Weise aufwändigen Interventionen bei aggressiven Konflikten vorbeugen können. Diese Überlegungen werden durch die Beobachtung gestützt, dass sich bei Pferden auch andere Konfliktlösungsmechanismen wie Versöhnungen, Schlichtungen oder das Spenden von Trost beobachten lassen.

Die Ergebnisse der beiden Zoologinnen sind in der renommierten Fachzeitschrift “Animal Behaviour“ erschienen .

Quelle: Universität Regensburg

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Menschliche Immunzellen reagieren empfindlich auf „Stress“

Donnerstag, Januar 19th, 2012

Wissenschaftler um Prof. Bernd Kaina vom Institut für Toxikologie der Universitätsmedizin Mainz haben erstmals nachgewiesen, dass bestimmte im menschlichen Blut zirkulierende Zellen des Immunsystems – die so genannten Monozyten – besonders empfindlich auf reaktive Sauerstoffspezies (ROS) reagieren und klärten gleichzeitig die Ursache dafür auf. ROS sind aggressive Formen des Sauerstoffs, die bei „oxidativem Stress“ entstehen und bei verschiedensten Erkrankungen eine wesentliche Rolle spielen.

ROS werden aber auch von Zellen des Immunsystems natürlicherweise zur Bekämpfung von Krankheitserregern gebildet – vor allem von so genannten Makrophagen. Diese wiederum entstehen neben den Dendritischen Zellen im Rahmen der Immunantwort aus den Monozyten. Sowohl Makrophagen als auch Dendritische Zellen sind im Gegensatz zu den Vorläuferzellen, den Monozyten, gegenüber ROS geschützt. Die starke Empfindlichkeit der Monozyten führen die Mainzer Wissenschaftler auf mehrere Defekte in der DNA-Reparatur zurück, die diese Zellen aufweisen. Sie vermuten hinter diesem erstmals entdeckten Phänomen einen ausgeklügelten Mechanismus, um die Immunantwort und überstarke ROS-Produktion im Körper zu regulieren. Ihre Arbeit wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.

Es ist gut bekannt, dass während der Tumortherapie durch Bestrahlung oder Chemotherapie eine Schädigung des Immunsystems auftritt. Weniger bekannt ist, welche Zellen des Immunsystems besonders empfindlich auf Strahlung und Chemotherapeutika reagieren und welche resistent sind. „Dieser Frage sind wir in unserer aktuellen Arbeit nachgegangen“, erläutert Univ.-Prof. Dr. Bernd Kaina, Direktor des Insituts für Toxikologie an der Universitätsmedizin Mainz. „Wir konnten dabei zeigen, dass menschliche Monozyten besonders empfindlich auf reaktive Sauerstoffspezies (ROS) reagieren, während Makrophagen und Dendritische Zellen, die aus Monozyten durch Zytokingabe gereift wurden, resistent sind.“ Die außerordentlich hohe Empfindlichkeit von Monozyten konnten die Wissenschaftler nach Bestrahlung, Exposition mit Chemikalien und sogar dem oxidierten low-density Lipoprotein (oxLDL), das mit Atherosklerose in Verbindung gebracht wird, beobachten. Alle diese Behandlungen erzeugen in der Zelle ROS und damit Schäden der DNA, die zum Zelltod aber auch zur malignen Entartung führen können. ROS wird im Immunsystem von bestimmten Zellen, vor allem den Makrophagen, gebildet, um eingedrungene Krankheitserreger abzutöten. Sobald dies erfolgt ist, sollte die körpereigene ROS-Produktion eingestellt werden. Auch sollte nicht zu viel ROS gebildet werden, da dieses auch die gesunden Zellen im entzündeten Gewebe schädigt. Tatsächlich stehen chronische Entzündungen, bei denen ständig ROS gebildet wird, häufig mit einer erhöhten Krebsanfälligkeit in Verbindung.

Warum reagieren Monozyten auf ROS so empfindlich? Es gelang der Gruppe um Kaina, die Ursache für die Hypersensitivität von Monozyten gegenüber oxidativem Stress ausfindig zu machen: Die Monozyten waren nicht in der Lage, durch ROS induzierte Schädigungen ihrer Erbsubstanz DNA zu reparieren. Dies wiederum liegt daran, dass wichtige Reparaturproteine – im Fachjargon XRCC1, Ligase III, PARP-1 und DNA-PK – von den Zellen in nur sehr geringer Menge hergestellt werden. „Damit sind Monozyten faktisch defekt in zwei wichtigen DNA-Reparatursystemen, der Basenexzision und der Reparatur so genannter Doppelstrangbrüche“, erläutert Professor Kaina.

„Ein derartiger genereller Repararturdefekt wurde bisher weder in Zellen des menschlichen Körpers noch in experimentellen in vitro Systemen beschrieben.“
Professor Kaina schreibt dem Reparaturdefekt in Monozyten eine wichtige biologische Rolle bei der Regulation der Immunantwort zu: Um im entzündlichen Gewebe eine übermäßige Produktion von ROS durch Makrophagen und eine überschießende Immunantwort zu vermeiden, werden die Monozyten als Vorgängerzellen der ROS-produzierenden Makrophagen vermehrt und gezielt zerstört – schließlich reagieren sie besonders empfindlich auf ROS. Weniger Monzyten wiederum bedeutet weniger Makrophagen und damit weniger ROS – insgesamt also eine ausgeklügelte Regulation des Systems Monozyt/Makrophage/Dendritische Zelle. Die klinischen Implikationen deuten sich an: Insbesondere bei chronischen entzündlichen Erkrankungen ist das System aus der Balance geraten und ROS wird in übermäßiger Menge produziert, was das Erbgut gesunder Zellen schädigt und zur Krebsentstehung beiträgt. Durch das gezielte Abtöten von Monozyten lässt sich dieser Kreislauf möglicherweise unterbinden.

Publikation: Bauer, M., M. Goldstein, M. Christmann, H. Becker, D. Heymann and B. Kaina (2011) Human monocytes are severely impaired in base and DNA double-strand break repair that renders them vulnerable to oxidative stress, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 21105-21110

Quelle: Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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Frau und Mann: Zu 90 Prozent verschieden

Donnerstag, Januar 12th, 2012

Studien-Neuauswertung zeigt zwei völlig andere Persönlichkeiten.

Turin/Wien (pte020) – Männer und Frauen unterscheiden sich in ihrer Persönlichkeit deutlich stärker als bisher angenommen wurde. Das zeigen Forscher der Universitäten Turin und Manchester in der Zeitschrift „Plos One“. Sie unterzogen frühere Studien, die eine hohe Übereinstimmung der Geschlechter ergeben hatten, einer genaueren Überprüfung und konnten sie wiederlegen. „Mars und Venus“ teilen in ihrer gesamten Persönlichkeit bloß zehn Prozent, so ihre Erkenntnis, die in der Genderdebatte wohl noch einigen Staub aufwirbeln wird.

Genauere Analyse zeigt Unterschiede

Konkret nahmen die Forscher um Marco Del Giudice Daten aus dem Jahr 1993 erneut unter die Lupe, bei denen 10.000 Probanden auf ihre Selbsteinschätzung befragt worden waren. Eine Auswertung von 2005 hatte daraus die fünf Hauptdimensionen der Persönlichkeitspsychologie untersucht: Neurotizismus, Extraversion, Offenheit für Erfahrungen, Verträglichkeit und Gewissenhaftigkeit. Die Übereinstimmung der Geschlechter betrug damals 78 Prozent – was die damalige Studienautorin Janet Hyde zur Grundlage ihrer „Gender similarities hypothesis“ machte, die später oft zitiert wurde.

Der Nachteil dieser früheren Auswertung: In den bloß fünf Persönlichkeitsgruppen sind sehr unterschiedliche Eigenschaften vereint, die sich rechnerisch teils gegenseitig aufheben und somit das Persönlichkeitsrelief verwischen. Nun analysierte Del Giudice die Daten von 1993 in 15 statt fünf Kategorien – und lieferte ein komplett anderes Bild: Frauen besitzen signifikant mehr Wärme und Zuneigung, bauen eher Vertrauen auf, reagieren emotionaler und sind sensibler und fürsorglicher als Männer, die ihrerseits emotional stabiler, dominanter, reservierter und wachsamer sind und dabei mehr auf Nützlichkeit und Regeln achten.

Tabubruch für Genderdebatte

90 Prozent der Eigenschaften sind geschlechtstypisch, während sich die verbleibenden zehn Prozent der Gemeinsamkeiten etwa auf Perfektionismus oder Lebendigkeit beziehen. Ein Ergebnis, das Fachexperten nicht überrascht. „Besonders in den 70er- und 80er-Jahren führte die Wissenschaft alle Geschlechtsunterschiede auf Erziehung und Gesellschaft zurück. Seit zehn Jahren gibt es jedoch eine Trendwende weg von dieser ideologischen Prägung“, berichtet der Psychiater Raphael Bonelli von der Sigmund-Freud-Privatuniversität Wien http://sfu.ac.at im pressetext-Interview.

Den ersten Tabubruch hat im Jahr 2000 Simon Baron-Cohen von der Universität Cambridge geliefert. In Experimenten mit Neugeborenen zeigte er, dass Frauen von Geburt an eindeutig empathischer, Männer hingegen systematischer veranlagt sind. In kognitiven Leistungstests sind Frauen verbal klar überlegen, während Männer bei der räumlichen Vorstellung die Nase vorne haben. „Dass sich Unterschiede auch in Merkmalen der Persönlichkeit zeigen, überrascht nicht. Sehr wahrscheinlich liefern auch zahlreiche andere Studien bei kritischer Durchleuchtung dasselbe Ergebnis“, vermutet Bonelli.

Evolution spielt mit

Aus Sicht der Anthropologie und Evolution sind die aktuellen Resultate laut dem Wiener Psychiater keine Überraschung. „Die Persönlichkeit der Frau hilft ihr dabei, Familie und Partnerschaft aufzubauen und Kinder zu erziehen, während Männer die evolutionsbiologisch besseren Voraussetzungen für Nesterrichtung, Schutz vor Feinden und Essensbeschaffung mitbringen.“ Nicht nur der Geist, sondern auch der Körper bestimmt das psychische Erleben mit, betont der Experte.

Artikel: http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0029265

Quelle: pressetext.com

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Hautscanner zeigt wirkungsvoll den Einfluss von Ernährung und Lebensstil auf die Gesundheit

Montag, Dezember 19th, 2011

Über einen Zeitraum von mehreren Monaten hinweg wurde die Konzentration schützender Antioxidantien bei 50 Schülern einer Kasseler Oberschule gemessen. Informationen rund um das Thema gesunder Lebensstil und gemeinsames Mittagessen waren ebenso Inhalt des vom OptecNet im Rahmen der Innovationsliga beauftragten Projektes, wie das eigenständige Bedienen des neuartigen Messgerätes. Die mittels dieses Hautsensors erzielten Ergebnisse wurden jetzt in der Berliner Charité präsentiert.

„Dieser Hautscanner zeigt die Auswirkungen dessen, was wir Tage zuvor getan haben“, erklärt Verfahrensentwickler Professor Jürgen Lademann von der Berliner Charité und bringt gute Zahlen mit: Die Antioxidantien-Werte der getesteten Gymnasiasten haben sich während des Schulprojektes deutlich verbessert. Und es zeigte sich: Wer auf gesunde Ernährung achtet und sich viel bewegt, wird mit Wohlbefinden und einem guten Hautwert belohnt; hingegen lassen durchfeierte Nächte, ein Zuviel an Alkohol oder Nikotin die auf einer Werteskala von eins bis zehn vergebenen Noten in den Keller sinken. So waren die Schüler zunächst überrascht, wie deutlich das Ergebnis ihre aktuelle Lebensweise widerspiegelte und sodann entsprechend motiviert, die Werte zu steigern.

Der von der Kasseler Firma Opsolution NanoPhotonics hergestellte Sensor in der Größe einer Computer-Maus sendet Licht in die Haut, von dem ein Teil ans Messgerät zurück gestreut wird. Diese Rückstreuung enthält wertvolle Informationen, die wie ein Fingerabdruck den Lebensstil und die Stressfaktoren der Testperson beschreiben. Dieses Gesundheitsscreening hatte Felix, einer von 50 Probanden der Elisabeth-Knipping-Schule in Kassel, bereits anlässlich der Laser Messe im vergangenen Mai in München demonstriert. Es sei eine gute Erfahrung gewesen, so der 19-Jährige, die neuen Technologien auch praktisch anzuwenden.

„Neben dem wichtigen Aspekt der Gesundheit der jungen Menschen ist es unser Ziel, nachhaltig die Optischen Technologien ins Zentrum der Aufmerksamkeit zu rücken und den Wissensdurst der Jugendlichen anzuregen“, betont OptecNet-Projektleiter Dr. Hans-Jürgen Hartmann und begründet damit die Unterstützung des Projektes im Rahmen der Innovationsliga, einer Initiative unter der Schirmherrschaft der Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Annette Schavan. Im Fokus steht die Förderung einer stärkeren Vernetzung von Schulen mit Einrichtungen aus Wirtschaft und Wissenschaft, um den wissenschaftlichen Nachwuchs für die zukunftsträchtigen Optischen Technologien zu begeistern.

OptecNet Deutschland e.V. ist der Zusammenschluss der neun regionalen Kompetenznetze Optische Technologien HansePhotonik, OpTecBB, PhotonicNet, OpTech-Net, PhotonAix, OptoNet, Optence, Photonics BW sowie bayern photonics und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Kompetenznetze vereinen bundesweit rund 500 Mitglieder aus Wirtschaft, Wissenschaft, Bildung, Beratung und Finanzen. Das gemeinsame Ziel ist die nachhaltige Weiterentwicklung der Optischen Technologien in Deutschland.

Quelle: OptecNet Deutschland e. V.

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Begeisterung steuert Hirnentwicklung

Freitag, Dezember 9th, 2011

Forscher: Emotionaler Bezug zu Lerninhalten nötig.

Göttingen/London (pte019/09.12.2011/13:50) – Unser Gehirn verändert sich das ganze Leben lang durch neue Erfahrungen. Speziell dann, wenn die Motivation zum Lernen stimmt, vermehren und verbinden sich die grauen Zellen in jenen Regionen, die jeweils am meisten beansprucht werden. Diese These vertritt der Hirnforscher Gerald Hüther von der Universität Göttingen http://psychiatrie-uni-goettingen.de im pressetext-Interview. „Es kommt immer darauf an, welche Bedeutung das Lernen für den Menschen hat – egal wie alt er ist“, betont der Experte.

Motivierte Daumen

Die Gehirnregion für die Daumensteuerung ist bei Jugendlichen in den vergangenen Jahren sprunghaft angewachsen, zeigen englische Studien. Bei täglich gezieltem Daumentraining über mehrere Stunden allein wäre dies laut Hüther kaum in diesem Ausmaß zu beobachten. „Treibender Faktor ist die Begeisterung, mit der Jugendliche mit anderen über SMS kommunizieren. Das Gehirn ist kein Muskel, den man beliebig zwingen und belehren kann, sondern braucht für die Weiterentwicklung die richtige emotionale Anregung.“

Die Bedeutung von Lerninhalten oder dem Lernen selbst macht sich laut dem Göttinger Forscher durch die Aktivierung der Emotionszentren im Mittelhirn bemerkbar. „Bei dem Kribbeln, das man dabei verspürt, werden im Gehirn Neuroplastische Botenstoffe ausgeschüttet – Dopamin oder Peptidhormone wie etwa Endorphine. Diese sind Weichmacher, die das Gehirn dort verformbar machen, wo es gebraucht wird“, so der Experte. Je deutlicher Menschen in ihrer Ausbildung ein Berufsziel vor Augen haben, desto eher meistern sie demnach die Hürden auf dem Weg dorthin.

Taxifahrer-Gehirn

Einen aktuellen Hinweis dafür liefert eine Studie an Londoner Taxifahrern. Schon seit Jahren weiß man, dass bei dieser Berufsgruppe der Hippocampus vergrößert ist – eine für das Gedächtnis und 3D-Bewegung zuständige Gehirnregion. Nun bestätigten Kernspin-Tests bei Taxifahrer-Kandidaten vor und nach dem mehrjährigen Kurs, dass diese Veränderung erst beim geforderten Einprägen der 25.000 Straßen geschieht, berichtet Eleanor Maguire vom University College London http://fil.ion.ucl.ac.uk in der Zeitschrift „Current Biology“.

Hüther sieht seine These darin bestätigt, dass das Hippocampus-Wachstum nur bei den Taxi-Aspiranten eintrat, die die Prüfung bestanden. „Offensichtlich gelingt nur jenen die Umstrukturierung des Gehirns, die sich tatsächlich für diesen Beruf begeistern“, so der Forscher. Allerdings verabsäumte die Studie, den Faktor Motivation gesondert zu untersuchen. „Die Gescheiterten gaben teils an, dass sie nicht genug Zeit oder Geld zum Lernen hatten, während anderen die Prüfung einfach zu schwer war“, so die britische Studienleiterin Maguire gegenüber pressetext.

Ziel gibt Rückenwind

Entscheidend dürfte der Rückenwind an Motivation jedoch besonders für den Schulunterricht sein. „Bildung gelingt dort, wo Lehrer das Interesse der Schüler für Lerninhalte wecken, einen leistungsorientierten Teamgeist entstehen lassen und auch emotional betroffen machen. Schüler müssen herausfinden, was ein Thema für sie selbst bedeutet“, erklärt Hüther. In den meisten Schulen bestehe hier derzeit noch enormer Aufholbedarf.

Quelle: pressetext.com


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Menschen sind Bewegungsallrounder

Dienstag, November 8th, 2011

Hannover – Menschen sind sehr gute Läufer. Unser Körper ist ausgezeichnet an die ausdauernde Fortbewegung angepasst und über lange Distanzen sind wir den meisten Tieren weit überlegen. Die gute Anpassung unseres Körpers an die Fortbewegung legte die Vermutung nahe, dass es optimale Geh- oder Renngeschwindigkeiten für unseren Körper gibt, bei denen der Energieverbrauch pro zurückgelegte Strecke minimal ist. Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat jetzt herausgefunden, dass wir weder besonders an das Gehen noch an das Laufen angepasst sind, sondern dass die an der Bewegung beteiligten Muskeln eher Allrounder sind. Die Ergebnisse werden diese Woche im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) veröffentlicht.

Die Studie ist ein Gemeinschaftsprojekt von PD Dr. Nadja Schilling, Klinik für Kleintiere, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo), PD Dr. Christoph Anders, Universitätsklinikum Jena, und Professor Dr. David R. Carrier, Universität Utah. „Eigentlich wollten wir untersuchen, ob unsere Muskeln sich im Laufe der Evolution eher ans Gehen oder ans Rennen angepasst haben“, erklärt Schilling, die sich mit grundlegenden Fragen der zwei- und vierbeinigen Fortbewegung an der TiHo beschäftigt. „Das Ergebnis hat uns sehr überrascht.“

Für die Studie sind 17 gesunde Männer zwischen 21 und 52 Jahren auf einem Laufband bei 12 verschiedenen Geschwindigkeiten gelaufen. Mittels Oberflächen-Elektromyographie haben die Wissenschaftler die Aktivität von 13 Muskeln im Rücken und in den Beinen gemessen. Dafür haben sie kleine Elektroden direkt auf die Haut über den Muskeln befestigt, so dass die winzige elektrische Spannung, die von den Muskeln während der Aktivität produziert wird, gemessen werden konnte. Je geringer das gemessene Aktivitätslevel ist, desto energiesparender arbeitet der Muskel.

Die Versuche haben gezeigt, dass die einzelnen Muskeln bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten am energiesparendsten arbeiten. „Erwartet hatten wir aber, dass die Muskeln, die an der Fortbewegung beteiligt sind, dieselbe optimale Geh- oder Laufgeschwindigkeit haben, weil dann der Energieverbrauch des gesamten Systems an geringsten wäre“, sagt Schilling.

Der Gang des Menschen ist seit langem als sehr energieeffizient bekannt. „Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass unsere Fortbewegung weniger ökonomisch ist, als bisher vermutet. Unser Energieverbrauch könnte noch geringer sein, wenn alle Muskeln an dieselbe Geschwindigkeit angepasst wären. Stattdessen haben die verschiedenen Muskeln unterschiedliche optimale Geschwindigkeiten und dies führt dazu, dass unsere Fortbewegung über eine ganze Bandbreite von Geschwindigkeiten günstig ist.“ Diese Bandbreite ermöglicht es uns aus energetischer Sicht, eine festgelegte Distanz relativ unabhängig von der Laufgeschwindigkeit zu überwinden. Das bedeutet, dass wir hohe und niedrige Geschwindigkeiten relativ energiesparend laufen können.

Diese Eigenschaft könnte für unsere Vorfahren ein entscheidender Vorteil auf der Jagd gewesen sein. Während der Ausdauerjagd hetzten sie ihre Beute in der Mittagshitze regelrecht zu Tode. Ohne Ausdauer während des Laufens und die Fähigkeit, unseren Körper durch Schwitzen zu kühlen, wäre diese ursprüngliche Form der Jagd nicht möglich gewesen. Durch unsere vergleichsweise langen Beine und unsere außergewöhnliche Ausdauer können wir stundenlang laufen und die Beute weitertreiben – mal schnell, mal langsam. Viele jagende Tiere wie Löwen oder Geparden halten ihre hohen Laufgeschwindigkeiten nur kurze Zeit durch, sonst würden sie überhitzen. „Die weitaus meiste Zeit unserer Evolutionsgeschichte haben wir als Jäger und Sammler gelebt. Das erforderte, dass unsere Vorfahren täglich weite Strecken zurücklegten“, erklärt Schilling.

Quelle: Tierärztliche Hochschule Hannover

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