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Aperiodische Aktivität: Versteckte Signale

Das »Zittern« der Hirnstromkurven im Elektroenzephalogramm (EEG) wurde lange Zeit als bedeutungslos ­abgetan. Doch bei genauerem Hinsehen offenbart das elektrische »Rauschen« interessante Merkmale.
Hirnstrommessung bei einer Frau
Ist mein Patient noch wach oder schläft er schon? Dies zu entscheiden fällt Ärzten oft gar nicht so leicht. Beispielsweise produziert das lebhaft träumende Gehirn in der REM-Schlafphase rhythmische Aktivitäten, die denen im Wach­zustand durchaus ähneln können. Doch 2020 präsentierte die Anästhesistin Janna Lendner auf einer Tagung zum Thema Schlaf Ergebnisse, die eine neue Perspektive eröffnen. Die Antwort findet sich ihr zufolge nicht etwa in der Betrachtung der regelmäßigen ­Alpha-, Beta- oder Gamma-Hirnwellen, sondern in einem anderen Aspekt der neuronalen Aktivität: dem so genannten Rauschen – jenem elektrischen Zittern, das Mediziner bei ihren EEG-Messungen normalerweise ignorieren. Das Publikum reagierte ungläubig, erzählt die Wissenschaftlerin vom Universitätsklinikum Tübingen: »Man fragte mich: Sie wollen mir ernsthaft erzählen, es gibt so etwas wie Information im Rauschen?«…

Kennen Sie schon …

Gehirn&Geist – Wer entscheidet? Wie das Gehirn unseren freien Willen beeinflusst

Was bedeutet es, ein Bewusstsein zu haben? Haben wir einen freien Willen? Diese Fragen beschäftigen Neurowissenschaft, Philosophie und Theologie gleichermaßen. Der erste Artikel zum Titelthema zeichnet die Entwicklung der neurowissenschaftlichen Forschung nach und zeigt, wie das Gehirn das subjektive Erleben formt. Anschließend geht es im Interview mit dem Neurophilosophen Michael Pauen um die Frage, ob wir frei und selbstbestimmt handeln oder nur Marionetten unseres Gehirns sind. Die Antwort hat Konsequenzen für unser Selbstbild, die Rechtsprechung und unseren Umgang mit KI. Daneben berichten wir, wie virtuelle Szenarien die traditionelle Psychotherapie erfolgreich ergänzen und vor allem Angststörungen und Posttraumatische Belastungsstörungen lindern können. Ein weiterer Artikel beleuchtet neue Therapieansätze bei Suchterkrankungen, die die Traumata, die viele Suchterkrankte in ihrer Kindheit und Jugend erfahren haben, berücksichtigen. Zudem beschäftigen wir uns mit der Theorienkrise in der Psychologie: Der Risikoforscher Gerd Gigerenzer erklärt, warum die Psychologie dringend wieder lernen muss, ihre Theorien zu präzisieren.

Spektrum edition – Sprache

In dieser »edition« behandeln wir das Thema Sprache von den Wurzeln bis hin zur Entschlüsselung von tierischer Kommunikation mit KI. Wie klingt eine Sprache, die fast niemand kennt? Denken Menschen anders, wenn sie anders sprechen? Und was verrät der Klang einer Sprache über unsere Wahrnehmung?

Gehirn&Geist – Faszination Gehirn: 38 Infografiken über unser Denken, Fühlen und Handeln

Weil Sprache allein nicht immer das beste Kommunikationsmittel ist, werden seit 2013 ausgewählte Inhalte auf eine andere Art präsentiert: in Infografiken. Denn manches lässt sich in Bildern so viel einfacher darstellen als mit Worten. In dieser Spezialausgabe von »Gehirn&Geist« präsentieren wir ein »Best-of« unserer Infografiken zu Psychologie, Hirnforschung und Medizin. Wie funktioniert unser Orientierungssinn? Was haben Darmbakterien mit der Psyche zu tun? Was macht eine angenehme Unterhaltung aus? Wie wirkt Alkohol im Gehirn? Und warum lassen wir uns im Supermarkt so leicht zu Spontankäufen animieren? Antworten auf diese und viele weitere Fragen finden Sie in dieser Spezialausgabe von »Gehirn&Geist«. Jede der 38 Grafiken im Heft widmet sich einem eigenen Thema.

  • Quellen

Donoghue, T. et al.: Parameterizing neural power spectra into periodic and aperiodic components. Nature Neuroscience 23, 2020

Lendner, J. D. et al.: An electrophysiological marker of arousal level in humans. eLife 10.7554/eLife.55092, 2020

Maniscalco, B. et al.: Neural integration of stimulus history underlies prediction for naturalistically evolving sequences. Journal of Neuroscience 38, 2018

Schaworonkow, N., Voytek, B.: Longitudinal changes in aperiodic and periodic activity in electrophysiological recordings in the first seven months of life. Developmental Cogitive Sciences 47, 2021

Voytek, B. et al: Age-related changes in 1/f neural electrophysiological noise. Journal of Neuroscience 35, 2015

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