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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?«…

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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.

Spektrum Kompakt – KI im Einsatz - Gekommen, um zu bleiben

Künstliche Intelligenz beantwortet längst nicht nur Fragen im Chat. Durch stetiges Lernen berechnet sie das Risiko zukünftiger Naturkatastrophen, entschlüsselt tierische Kommunikation und unterstützt die medizinische Diagnostik.

Spektrum der Wissenschaft – KI und ihr biologisches Vorbild

Künstliche Intelligenz erlebt zurzeit einen rasanten Aufschwung. Mittels ausgeklügelter neuronaler Netze lernen Computer selbstständig; umgekehrt analysieren Soft- und Hardware neuronale Prozesse im Gehirn. Doch wie funktioniert das biologische Vorbild der KI unser Gehirn? Was ist Bewusstsein und lässt sich dieses Rätsel lösen? Auf welche Weise kreiert unser Denkorgan Gefühle wie Liebe? Können Maschinen Gefühle verstehen? Erfahren Sie mehr aus dem Spannungsfeld zwischen natürlicher und künstlicher Intelligenz!

  • 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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