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Tiergehirne vernetzt

27.07.2015

Wissenschaftler der Duke University (USA) haben die Gehirne mehrerer Affen zu einem echten lebenden Computer kombiniert, der bestimmte Aufgaben ausführen kann.

Neurowissenschaftler haben an bionischen prothetischen Schnittstellen gearbeitet, die es Tieren und Menschen ermöglichen, die Bewegung von Gliedmaßen mit der Kraft der Gedanken zu steuern. Dazu wurden die Gehirne von drei Affen mit einem Computer verbunden, auf dessen Bildschirm die Bewegungen eines Roboterarms in Echtzeit dargestellt wurden.

Durch die Synchronisierung ihrer Gedanken konnten die Affen das Glied zwingen, das Ziel zu erreichen, und dafür eine Belohnung erhalten. Dann erschwerten die Wissenschaftler den Primaten die Aufgabe: Jedes Tier konnte die Bewegungen des Manipulators nur in einer Dimension steuern.

Affen gelang es erneut, ihre Kräfte zu bündeln und dieses Problem zu lösen, indem sie eine komplexe Struktur schufen, die Wissenschaftler das "Gehirn" (Brainet) nannten. Dann beschlossen Neurophysiologen im Zuge weiterer Experimente, zu versuchen, die Gehirne nicht nur mit einem Computer, sondern auch untereinander zu verbinden.

Zwei Elektrodenpaare wurden in die Bereiche der Großhirnrinde implantiert, die für die Steuerung von Bewegungen bei vier Ratten zur Neurostimulation und Aufzeichnung der Gehirnaktivität verantwortlich sind. Die Wissenschaftler begannen dann, elektrische Impulse zu senden und die Tiere für die erfolgreiche Synchronisierung der Gehirnaktivität zu belohnen.

Nach zehn "Trainings"-Sitzungen lernten die Ratten in 61 % der Fälle, Aufgaben erfolgreich auszuführen. Wissenschaftler glauben, dass das Gehirn in der Lage ist, sich wie ein Computer mit anderen Gehirnsignalen zu synchronisieren.

Wenn die Gehirne mehrerer Menschen auf ähnliche Weise verbunden werden können, besteht die Chance, dass sie lernen, sich ohne die Hilfe von Sprache auszutauschen. Vorerst hoffen Neurophysiologen, das „Gehirnnetzwerk“ zu nutzen, um bionische Prothesen effektiver einzusetzen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten 02.05.2024

In der modernen Landwirtschaft entwickelt sich der technologische Fortschritt mit dem Ziel, die Effizienz der Pflanzenpflegeprozesse zu steigern. In Italien wurde die innovative Blumenausdünnungsmaschine Florix vorgestellt, die die Erntephase optimieren soll. Dieses Gerät ist mit beweglichen Armen ausgestattet, wodurch es leicht an die Bedürfnisse des Gartens angepasst werden kann. Der Bediener kann die Geschwindigkeit der dünnen Drähte anpassen, indem er sie von der Traktorkabine aus mit einem Joystick steuert. Dieser Ansatz erhöht die Effizienz des Blütenausdünnungsprozesses erheblich und bietet die Möglichkeit einer individuellen Anpassung an die spezifischen Bedingungen des Gartens sowie die Vielfalt und Art der darin angebauten Früchte. Nachdem wir die Florix-Maschine zwei Jahre lang an verschiedenen Obstsorten getestet hatten, waren die Ergebnisse sehr ermutigend. Landwirte wie Filiberto Montanari, der seit mehreren Jahren eine Florix-Maschine verwendet, haben von einer erheblichen Reduzierung des Zeit- und Arbeitsaufwands für das Ausdünnen von Blumen berichtet. ... >>

Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop 02.05.2024

Mikroskope spielen eine wichtige Rolle in der wissenschaftlichen Forschung und ermöglichen es Wissenschaftlern, in für das Auge unsichtbare Strukturen und Prozesse einzutauchen. Allerdings haben verschiedene Mikroskopiemethoden ihre Grenzen, darunter auch die begrenzte Auflösung bei der Nutzung des Infrarotbereichs. Doch die neuesten Errungenschaften japanischer Forscher der Universität Tokio eröffnen neue Perspektiven für die Erforschung der Mikrowelt. Wissenschaftler der Universität Tokio haben ein neues Mikroskop vorgestellt, das die Möglichkeiten der Infrarotmikroskopie revolutionieren wird. Dieses fortschrittliche Instrument ermöglicht es Ihnen, die inneren Strukturen lebender Bakterien mit erstaunlicher Klarheit im Nanometerbereich zu sehen. Typischerweise sind Mikroskope im mittleren Infrarotbereich durch eine geringe Auflösung eingeschränkt, aber die neueste Entwicklung japanischer Forscher überwindet diese Einschränkungen. Laut Wissenschaftlern ermöglicht das entwickelte Mikroskop die Erstellung von Bildern mit einer Auflösung von bis zu 120 Nanometern, was 30-mal höher ist als die Auflösung herkömmlicher Mikroskope. ... >>

Luftfalle für Insekten 01.05.2024

Die Landwirtschaft ist einer der Schlüsselsektoren der Wirtschaft und die Schädlingsbekämpfung ist ein integraler Bestandteil dieses Prozesses. Ein Team von Wissenschaftlern des Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, hat eine innovative Lösung für dieses Problem gefunden – eine windbetriebene Insektenluftfalle. Dieses Gerät behebt die Mängel herkömmlicher Schädlingsbekämpfungsmethoden, indem es Echtzeitdaten zur Insektenpopulation liefert. Die Falle wird vollständig mit Windenergie betrieben und ist somit eine umweltfreundliche Lösung, die keinen Strom benötigt. Sein einzigartiges Design ermöglicht die Überwachung sowohl schädlicher als auch nützlicher Insekten und bietet so einen vollständigen Überblick über die Population in jedem landwirtschaftlichen Gebiet. „Durch die rechtzeitige Beurteilung der Zielschädlinge können wir die notwendigen Maßnahmen zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten ergreifen“, sagt Kapil ... >>

Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll 01.05.2024

Immer häufiger hören wir von einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, der unseren Planeten umgibt. Zu diesem Problem tragen jedoch nicht nur aktive Satelliten und Raumfahrzeuge bei, sondern auch Trümmer alter Missionen. Die wachsende Zahl von Satelliten, die von Unternehmen wie SpaceX gestartet werden, schafft nicht nur Chancen für die Entwicklung des Internets, sondern auch ernsthafte Bedrohungen für die Weltraumsicherheit. Experten richten ihre Aufmerksamkeit nun auf die möglichen Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics betont, dass Unternehmen rasch Satellitenkonstellationen aufbauen und die Zahl der Satelliten im nächsten Jahrzehnt auf 100 ansteigen könnte. Die schnelle Entwicklung dieser kosmischen Satellitenarmadas kann zu einer Kontamination der Plasmaumgebung der Erde mit gefährlichen Trümmern und einer Gefahr für die Stabilität der Magnetosphäre führen. Metallabfälle von gebrauchten Raketen können die Ionosphäre und Magnetosphäre stören. Beide Systeme spielen eine Schlüsselrolle beim Schutz und der Erhaltung der Atmosphäre ... >>

Verfestigung von Schüttgütern 30.04.2024

In der Welt der Wissenschaft gibt es viele Geheimnisse, und eines davon ist das seltsame Verhalten von Schüttgütern. Sie verhalten sich möglicherweise wie ein Feststoff, verwandeln sich aber plötzlich in eine fließende Flüssigkeit. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen, und wir könnten der Lösung dieses Rätsels endlich näher kommen. Stellen Sie sich Sand in einer Sanduhr vor. Normalerweise fließt es frei, aber in manchen Fällen bleiben seine Partikel stecken und verwandeln sich von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Übergang hat wichtige Auswirkungen auf viele Bereiche, von der Arzneimittelproduktion bis zum Bauwesen. Forscher aus den USA haben versucht, dieses Phänomen zu beschreiben und seinem Verständnis näher zu kommen. In der Studie führten die Wissenschaftler Simulationen im Labor mit Daten aus Beuteln mit Polystyrolkügelchen durch. Sie fanden heraus, dass die Schwingungen innerhalb dieser Sätze bestimmte Frequenzen hatten, was bedeutete, dass sich nur bestimmte Arten von Schwingungen durch das Material ausbreiten konnten. Erhalten ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Nervenzellen regenerieren sich noch 13.10.2018

Die Untersuchung der Neurogenese (die Bildung neuer Nervenzellen - Neuronen) ist ein relativ neues Forschungsgebiet. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler bewiesen, dass im Gehirn vieler Säugetiere lebenslang neue Neuronen gebildet werden, aber in der Frage der menschlichen Neurogenese gibt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch keinen Konsens.

Neue bildgebende Verfahren (wie die konfokale Mikroskopie) haben gezeigt, dass sich zumindest vor der Pubertät neue Neuronen im menschlichen Hippocampus bilden, einer Region des Gehirns, die an der Bildung von Emotionen und Erinnerungen beteiligt ist. Aber die Daten zur Neurogenese bei Erwachsenen sind widersprüchlich; Vor kurzem wurde eine Studie veröffentlicht, die besagt, dass die Bildung neuer Zellen im erwachsenen Gehirn nicht stattfindet, aber Wissenschaftler haben das Gegenteil bewiesen. Die neuen Daten könnten helfen, Medikamente für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer zu entwickeln, sagen Wissenschaftler.

Maura Boldrini, Neurowissenschaftlerin an der Columbia University, und ihre Kollegen nahmen Gewebeproben aus dem Hippocampus von 28 gesunden Menschen, die nicht länger als ein paar Stunden zuvor gestorben waren. Das Alter dieser Personen zum Zeitpunkt des Todes lag zwischen 14 und 79 Jahren. Wissenschaftler haben festgestellt, mit welcher Rate im Körper des Verstorbenen während des Lebens neue Blutzellen und Neuronen der Fascia dentatus des Hippocampus, dem Teil des Gehirns, in dem die Neurogenese stattfindet, gebildet wurden.

Boldrini und ihre Kollegen fanden heraus, dass die Zahl der „Mutter“-Zellen mit zunehmendem Alter abnimmt, während dies bei den „Tochter“-Zellen nicht der Fall ist. Wissenschaftler fanden Tausende von jungen, unvollständig ausgebildeten Neuronen im Gyrus dentatus in allen Proben, unabhängig vom Alter der Personen, denen die Proben entnommen wurden. Je älter der Mensch jedoch ist, desto weniger Zellen in der Fascia dentatus produzieren Substanzen, die mit der Fähigkeit des Gehirns in Verbindung gebracht werden, bestehende neuronale Verbindungen wieder aufzubauen und neue zu bilden (Neuroplastizität). „Neue Neuronen, die im Erwachsenenalter erscheinen, bilden möglicherweise weniger Verbindungen untereinander und zu anderen Neuronen oder wandern seltener in andere Teile des Gehirns“, schlussfolgern die Wissenschaftler.

Der Verlust der Neuroplastizität könnte die emotionale Verwundbarkeit erklären, die manche Menschen im Erwachsenenalter erfahren, aber neue Gehirnzellen, einschließlich Neuronen, sind immer noch in der Lage, dem Rückgang der kognitiven Fähigkeiten standzuhalten, sagen die Autoren der neuen Arbeit. Nun wollen Wissenschaftler herausfinden, mit welcher Rate junge Neuronen bei Menschen mit Alzheimer und emotionalen Problemen gebildet werden.

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