aus scinexx, 27. März 2025 Physiker haben im
Teilchenbeschleuniger LHC erstmals eine eindeutige Asymmetrie beim
Verhalten eines Materiebausteins (Λb) und seinem Antimaterie-Gegenpart
nachgewiesen. zuEbmeiers Realien
Antimaterie: Symmetriebruch nachgewiesen
Physiker belegen erstmals Verhaltensunterschiede bei einem Materiebaustein und seinem Antiteilchen
Meilenstein: Physiker haben erstmals einen Unterschied
zwischen Antimaterie und Materie bei einem Baryon nachgewiesen – einem
der Bausteine aller Materie. Der signifikante Symmetriebruch zeigte sich
bei Zerfällen im Teilchenbeschleuniger LHC am Forschungszentrum CERN.
Dabei verhielt sich ein „schwererer Bruder“ des Protons, das sogenannte
Beauty-Lambda-Baryon, anders als sein Antimaterie-Gegenpart. Dieser
wichtige Durchbruch könnte helfen, das kosmische Antimaterie-Rätsel zu
lösen.
Warum dominiert im heutigen Universum die Materie, obwohl beim Urknall gleiche Anteile Materie und Antimaterie
entstanden? Physiker vermuten, dass dafür winzige Unterschiede zwischen
Teilchen und ihren Gegenparts verantwortlich sind. Aber welche? Alle
bisher untersuchten Grundmerkmale
wie das Masse-Ladungsverhältnis, die Reaktion auf Gravitation und die
starke Kernkraft sowie das Spektrum stimmen offenbar überein.
Das
LHCb-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) des CERN ist speziell
dafür ausgelegt, Zerfallsprodukte von Teilchen mit schweren Beauty- und
Charm-Quarks zu detektieren.
Verbirgt sich der Unterschied in einer CP-Verletzung?
Erste Indizien für eine Asymmetrie finden sich jedoch bei der
CP-Invarianz. Nach dieser sind Antiteilchen zwar gespiegelt und tragen
die entgegengesetzte Ladung, müssten sich aber ansonsten genauso
verhalten wie normale Materie. Doch dies scheint nur eingeschränkt der
Fall, wie Zerfälle in Teilchenbeschleunigern zeigen: Für die schweren
Charm-, Strange- und Beauty-Quarks und ihre Antimaterie-Gegenparts haben
Physiker signifikante Asymmetrien beim Zerfall nachgewiesen.
Allerdings ließ sich diese Verletzung der CP-Invarianz bisher nur bei Mesonen
eindeutig belegen – bei Teilchen aus einem Quark und einem Antiquark.
Für die Bausteine der Materie jedoch, die aus drei Quarks bestehenden
Baryonen, fehlte dieser Nachweis. Zwar detektierten Physiker am
Forschungszentrum CERN im Jahr 2017 erste Hinweise auf einen solchen Symmetriebruch auch bei Baryonen, die Signifikanz reichte für einen echten Nachweis aber (noch) nicht aus.
Schwerer Bruder des Protons als Testobjekt
Das hat sich nun geändert. Physiker der LHCb-Kollaboration haben
jetzt erstmals nachgewiesen, dass es auch bei den Materiebausteinen eine
Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie gibt. „Wir benötigten dafür
eine Maschine wie den LHC, die genügend Beauty-Quarks und ihre
Antiteilchen produzieren kann. Und wir brauchten einen Detektor, der
ihre Zerfallsprodukte einfängt“, erklärt Vincenzo Vagnoni, Sprecher der
LHCb-Kollaboration am CERN.
Für ihre Fahndung werteten die Physiker Daten des LHCb-Detektors aus,
die während der ersten und zweiten Laufzeit des Teilchenbeschleunigers
LHC von 2009 bis 2018 gewonnen worden waren. In diesen Daten suchten sie
nach den Zerfällen des Beauty-Lambda-Baryons Λb und seiner
Antiteilchen. Dabei handelt es sich um eine Art schweren Bruder der
Protonen und Neutronen. Wie diese besteht Λb aus drei Quarks,
unterscheidet sich aber im dritten dieser Teilchen: Dieses ist bei Λb
ein schweres Beauty-Quark, manchmal auch Bottom-Quark genannt.
Typischerweise zerfällt ein Beauty-Lambda Baryon im Beschleuniger
nach kurzer Zeit in ein Proton, ein Kaon und ein Pion-Antipion-Paar.
Sowohl Kaonen als auch Pionen gehören zu den Mesonen. Die Physiker
prüften, ob die Antimaterie-Variante des Λb-Teilchens genauso oft in
diese Teilchen zerfällt wie ihr Materie-Gegenstück.
Die beiden Kurven zeigen einen Unterschied in den Zerfallshäufigkeiten für das Λb-Baryon (links) und sein Anteilteilchen.
Sie unterscheiden sich doch!
Mit Erfolg: „Die Ergebnisse enthüllen eine signifikante Asymmetrie in
den Zerfallsraten des Λb-Baryons und seines Antibaryons“, berichten die
Physiker. In den LHCb-Daten zeigte sich ein Unterschied von 2,45
Prozent zwischen den Zerfallshäufigkeiten des Baryons und seines
Antiteilchens. „Diese Asymmetrie weicht um 5,2 Standardabweichungen
(Sigma) von Null ab“, so das Team. In der Physik gelten fünf Sigma als
die Schwelle, ab der eine Beobachtung offiziell als Nachweis und
Entdeckung gilt.
„Damit ist dies der erste Nachweis einer CP-Verletzung bei einem
Baryon-Zerfall“, konstatieren Vagnoni und seine Kollegen. Dieser
Symmetriebruch war in den Daten so robust, dass er sich auch in allen
Teilmengen und unter Berücksichtigung möglicher Einflussfaktoren zeigte,
wie die Physiker berichten.
Wichtige Hilfe bei Lösung des Antimaterie-Rätsels
Dieser Nachweis ist ein wichtiger Meilenstein für die Physik. Er
belegt erstmals, dass sich die Bausteine der Materie in ihrem Verhalten
von dem ihrer Antiteilchen unterscheiden. „Die erste Beobachtung einer
CP-Verletzung bei Baryonen ebnet nun den Weg für weitere theoretische
und experimentelle Untersuchungen zur Natur dieser Asymmetrie“, erklären
die Forschenden. Denn wenn man herausfindet, wodurch diese
Zerfallsunterschiede entstehen, könnte dies helfen, das
Antimaterie-Rätsel zu lösen.
Gleichzeitig wirft die Entdeckung neues Licht auf das
Standardmodell und seine Lücken. Denn es deutet auf Prozesse jenseits
der bekannten Teilchen und Kräfte hin, schränkt solche Szenarien einer
„neuen Physik“ aber gleichzeitig ein. „Je mehr Systeme mit
CP-Verletzungen wir beobachten und je präziser die Messungen werden,
desto mehr Chancen haben wir, das Standardmodell zu überprüfen und
darüber hinausgehende Physik zu finden“, sagt Vagnoni. (Rencontres de
Moriond Conference, 2025; Nature submitted, arXiv-Preprint, doi: 10.48550/arXiv.2503.16954)
Quelle: CERN, arXiv-Preprint; 27. März 2025
-von Nadja Podbregar
Nota. - Ein Designer, der sich sowas ausgedacht hätte, könnte kaum ein intelligen-ter gewesen sein. JE
Begriffe ohne Anschauung sind leer, Anschauungen ohne Begriff sind blind.
Exakte
Wissenschaft entstand, als Galileo begann, theoretische Modelle durch
das physikalische Experiment zu überprüfen. Seither ist Erfahrung
Fundament wissen-schaftlicher Theorienbildung, begriffliche Modelle sind
ihr Werkzeug.
Die
Gesellschaftswissenschaften, sagt Karl Marx, können nicht
experimentieren. Ihnen müsse das Gedankenexperiment den wirklichen
Versuch ersetzen.
*
Keine Wissenschaft ist möglich von Gegenständen, mit denen man ihrer Natur nach keine Erfahrungen machen kann.
Wie
ist es aber mit Dingen, mit denen wir zwar ihrer Natur nach Erfahrung
haben können, aber nicht unserer Natur nach? Das begann mit dem Mond,
auf dem wir nicht landen konnten. Inzwischen können wir das, aber nur
unter gewaltigem Auf-wand. Technische Hilfsmittel müssen
immer wieder Umwege eröffnen, wo ein di-rekter Zugang nicht möglich ist.
Wir können nicht mit einem Thermometer auf die Sonne fliegen, um dort
die Temperatur zu messen. Wir müssen sie aus andern Para-metern
errechnen.
Errechnen?
Ist das, was uns die Lücke in der Anschauung füllt, eine bloße
Rechen-aufgabe? Eine Kombination gegebner Begriffe, die zu einer andern
Kombination ebenso gegebener Begriffe lediglich ins Verhältnis gesetzt wird? Nein: Die Lücke, die zu füllen ist, ist die fehlende Anschauung. Was
ins Gedankenexperiment von außen eingefügt werden muss, ist an Stelle
der fehlenden äußeren Anschaunng eine aushelfenden "innere Anschauung";
oder sagen wir präziser: eineVorstellung. Die kann man nicht aus gegebenen Voraussetzungen hervorbringen. Die muss man sich für vorgestellte Zwecke einfallen lassen.
PS. - Was etwa Schrödingers Katze anlangt: Ist wirklich das, was an sich wirklich ist? Oder ist wirklich nur, was von irgendeinem als wirklich wahrgenommen
wird? Mit andern Worten: Wie ein Gehirn arbeitet, ist eins. Wie wahr
die Bilder sind, die es hervorbringt, ist ein anderes. Und da wir andere
Bilder, als die, die unser Gehirn hervorbringt, gar nicht haben, ist
die Frage, ob und in welchem Sinn sie wahr wären, ohne Sinn. Kommentar zuGedanken-Experimente,JE, 19. 6. 22
Der
'Normal'-Zustand deines Gehirns, zu dem es nach allen Hebungen und
Sen-kungen stets zurückkehrt, ist kein homöostatischer
Plus-Minus-Null-Zustand ent-spannter Ruhe (wie im Freud'schen Modell),
sondern ein Zustand unentwegter Selbstaffizierung, unablässigen
"Vorstellens", der lediglich auf die Gelegenheit war-tet, aus seinem
Latenzzustand zur Aktion überzugehen. Darum sucht es unentwegt nach einem Gegenstand, an dem es sich selber 'realisieren' kann.
Das ist die Vorstellung, die dem Modell der Tranzendentalphilosophiezu Grunde liegt. Die oben referierten Befunde der Hirnforschung veranschaulichen es. Kommentar zu Default Mode Network: Ist der Standardzustand meines Gehirns mein Ich?, JE, 20. 11. 19
Nota. -Wollte man das Proto-Ich, das sich nach der Transzendentalphilosophie "setzen" soll, als Normalzustand von etwas schon Vorhandenem auffassen, dann wäre es das Default Mode Netzwerk.
Auch was stets so irreführend als 'Bewusstsein' apostrophiert wird, kann man als Default Mode beschreiben: nicht schon selber Tätigkeit, sondern erst die aktuale Bereitschaft dazu.
Nicht etwa: Ich und Bewusstsein "sind...", sondern können lediglich so aufgefasst werden. Es sind keine sachlichen Merkmale, sondern pragmatische Bedeutungen. JE
Nicht das Einbilden ist im Schlaf abgestellt, sondern das Wollen: teste der Traum. Träumen ist inneres Anschauen ohne Bewusstsein, das die Bilder zu einander und auf etwas hin ordnete - ohne Willen eben.
Es gibt Leute, die können - und man kann es sich wohl anüben - in ihre Träime steuernd eingreifen - "lichte" Träume sagt man dazu. Es ist ein Übergehen zum Erwachen; zum 'bewusst Sein'.
Heute hat das Berliner Abgeordnetenhaus einen renitenten Störer von der AfD nach mehreren Ordnungsrufen von der Sitzung ausgeschlossen. Das war gut so. Es stimmt nicht, dass man dem freiheitlichen Rechtsstaat ungestraft auf der Nase her-umtanzen kann.
Die AfD-Fraktion im Bundestag wird lange suchen müssen, bis sich in ihren Reihen einer findet, von dem eine Mehrheit von Abgeordneten meint, ihn sich als Vizeprä-sidenten zumuten zu können. Aber so muss es sein. Es ist üblich, dass jede Fraktion einen Vizepräsidenten benennt. Aber der Grundsatz unserer Verfassung verlangt, dass er gewählt wird - vom Plenum, nicht von seiner Partei.
Ein Gespräch
darüber, warum Bevölkerungen auf militärische Bedrohungen vorbereitet
werden müssen und warum der Wehrwille in Österreich höher sein könnte
als bislang angenommen wird
Interwiew von Anna Giulia Fink
Europa werde gerade von "der neuen geopolitischen Realität
eingeholt", fasst Walter Feichtiger, Sicherheitsexperte und Präsident
des Center für Strategische Analysen, die Weltlage zusammen. Er sei aber
optimistisch, dass Europa "gestärkt" aus all den momentanen Krisen
hervorgehen werde.
STANDARD: Geheimdienste, Regierungen, die Nato und
Fachleute warnen schon länger vor einer wachsenden Gefahr durch
Russland. Nun, da sich die USA unter Donald Trump derart abrupt als
Sicherheitsgarant aus Europa zurückziehen: Wie besorgt sind Sie?
Feichtinger: Besorgt ist für mich der unzutreffende
Ausdruck. Ich bin ernüchtert. Es ist das eingetreten, was ich erwartet
habe nach der ersten Periode von Trump als Präsident. Uns holt die neue
geopolitische Realität ein. Und dass Russland sein Militär immer wieder
als Mittel der Außenpolitik einsetzt, gehört offensichtlich zu dieser
neuen Realität dazu.
STANDARD: Die USA haben seit 1945 für Europas
Sicherheit gebürgt. Bei aller Kritik an Trump: Könnte es sich auch als
positiv herausstellen, dass er die EU zwingt, sich sicherheits- und
verteidigungspolitisch auf eigene Beine zu stellen?
Feichtinger: Das kann man ohne weiteres so sehen.
Man hat ja schon seit der Annexion der Krim von einem "Weckruf für
Europa" gesprochen. Nur ist man dann wieder sanft entschlafen und hat
sich vor allem mit der Präsidentschaft von Joe Biden darauf verlassen,
dass die Amerikaner das für uns erledigen. Zwar wurden die
Verteidigungsbudgets der Nato-Staaten mühsam ein wenig angehoben, aber
wirkliche Ernsthaftigkeit hat man nicht erkennen können. Ich will nicht
so weit gehen, zu sagen, dass wir Trump dankbar sein sollen, aber er hat
Europa wachgerüttelt und durchaus einiges bewirkt.
STANDARD: Es heißt nun oft, auf dem Papier könnte
sich die EU gegen Russland wehren, weil sie wirtschaftlich wesentlich
stärker und auch militärisch nicht so schlecht aufgestellt ist – wenn
nur der Wille da wäre. Könnte sich Europa Stand jetzt gegen Russland
verteidigen?
Feichtinger: Derzeit ist die konventionelle
Verteidigung in Europa im Rahmen der Nato organisiert und massiv
abhängig von den USA. Europa ist jetzt nicht in der Lage, die
Kapazitäten zu ersetzen, die die USA bisher eingeplant hatten für den
Ernstfall. Das ist völlig klar und wurde mittlerweile auch erkannt.
Video: Wie gefährlich ist Trump für die westliche Welt? | Österreich, erklärt
STANDARD: Um welche konkrete Bedrohung geht es
genau? Ein Ende der nuklearen Sicherheitsgarantie hat Trump nie in den
Raum gestellt, es ging stets um Militärbasen und Soldaten, die in Europa
reduziert werden sollen.
Feichtinger: Es gibt mehrere: zunächst die hybride
Machtprojektion, die wir schon permanent erleben: Cyberangriffe, Fake
News, schleifende Ankerketten und dergleichen. Dann die konventionelle
Gefahr in Form von Eroberungskriegen wie in der Ukraine. Hier ist Europa
derzeit schwach aufgestellt, aber das könnte in wenigen Jahren
verbessert werden, zumal Russlands Armee momentan geschwächt ist. Bei
der atomaren Abschreckung haben wir ein enormes Defizit, weil wir uns
hier zu 100 Prozent auf die USA verlassen haben. Frankreich und
Großbritannien sind Atommächte, aber nicht in dem Verhältnis wie die USA
oder Russland. Dass es von den USA nie eine Andeutung dahingehend gab,
an der nuklearen Abschreckung zu zweifeln, halte ich für relativ
beruhigend.
STANDARD: Russland spricht schon lange offen davon,
dass es sich in einem Krieg mit dem Westen befindet. Sind wir in einem
Krieg mit Russland – zumindest in hybrider Form, wie auch die jüngsten
Spionagefälle in Österreich zeigen?
Feichtinger: Das würde ich auf keinen Fall so
formulieren. Ich warne auch davor, das Wort Krieg zu inflationär zu
verwenden. So erreicht man nur eine Abstumpfung oder
Übersensibilisierung, sodass man am Ende nicht mehr weiß, wovon
eigentlich genau die Rede ist.
STANDARD: Die Politik reagiert auf die neue Sicherheitslage, sagen Sie. Fehlt der Bevölkerung das Bewusstsein für diese neuen Realitäten?
Feichtinger: Viele Jahre hat der Politik das
Bewusstsein dafür gefehlt, damit auch in der Bildung und der
Öffentlichkeit. Jetzt bekommen wir die Rechnung dafür serviert.
Sicherheit beginnt in den Köpfen. Wenn sich in den Köpfen durchgesetzt
hat, dass es keinen Krieg gibt und keine militärischen Bedrohungen, dann
wirkt das noch lange nach. Deshalb muss man jetzt behutsam darauf
aufmerksam machen, dass Krieg ein Alltagsphänomen ist, auf das man sich
vorbereiten muss. Das soll nicht in Alarmismus münden, sondern zu einem
realistischen Sicherheitsverständnis führen. Das ist für westeuropäische
Staaten momentan die größte Herausforderung schlechthin. Die Staaten an
der Grenze zu Russland haben das schon längst verstanden.
STANDARD: Das Bundesheer genießt hohe Vertrauenswerte, wird am Nationalfeiertag gefeiert, aber zumeist mit zivilen Aufgaben verbunden.
Feichtinger: Das Militärische war die längste Zeit
aus dem Alltag verbannt. Es gab ja Zeiten, wo Plakate verboten waren,
auf denen ein Soldat mit Waffe gezeigt wurde, erlaubt waren nur Soldaten
mit Schlammschaufeln.
STANDARD: In Umfragen zeigen sich nur wenige
Menschen in Österreich bereit, das Land im Kriegsfall zu verteidigen.
Was nützt das zusätzliche Geld für die Streitkräfte, wenn die Leute
fehlen, die zu den Waffen greifen würden?
Feichtinger: Ich halte diese Umfragen für
undifferenziert. Weil die Betroffenheit ein entscheidender Faktor ist,
und derzeit eben der Glaube vorherrscht, es gebe keine Kriegsgefahr. Ich
glaube, wenn man weiter nachfragen würde, wie man reagieren würde, wenn
ein fremder Soldat in dein Haus dringt, dich vertreibt, deinen Kindern
oder deiner Frau etwas antut – dann hätten wir ein anderes Ergebnis.
STANDARD: Sie sind einer der Unterzeichner, die kurz
nach der russischen Vollinvasion der Ukraine in einem offenen Brief
eine Sicherheitsdebatte in Österreich gefordert haben. Soll Österreich
neutral, bündnisfrei oder Nato-Mitglied sein?
Feichtinger: Alle drei Optionen sind auf dem Tisch.
Wir müssen aber einmal die Diskussion führen, welches Konzept wir haben
wollen und was wir dafür brauchen. Daher verlange ich eine offene
Diskussion über die Zweckmäßigkeit der Neutralität, ob sie das bringt,
was wir uns alle vorstellen, ob sie uns schützt – was ich sehr kritisch
sehe – oder ob sie gar schadet. Die skandinavischen Länder haben diese
Diskussion über viele Jahre geführt und dann den Schritt gemacht von
Neutralität über Allianzfreiheit zur Nato. Diese Debatte müssen wir auch
führen, wobei das Ergebnis für mich offen sein kann.
[Der
Wille ist nicht das oberste Princip der Bestimmung des Subjects zu
Vorstel-lungen sondern diese haben ihr Spiel der Einbildungskraft für
sich im Traume] ... Nothwendigkeit der Träume ________________________________________ Kant, Opus postumum,1. Konvolut, S. 065; 060
Nota.Das obige Foto gehört mir nicht, ich habe es im Internet gefunden.
Wenn Sie der Eigentümer sind und seine Verwendung an dieser Stelle nicht
wünschen, bitte ich um Nachricht auf diesem Blog.JE
Eine
Frage der Form: Liegt die Krise des „Made in Germany“ jenseits von
Ener-giekosten und globaler Rezession auch daran, dass viele deutsche
Produkte heute einfach sehr schlecht gestaltet sind – und das Design in
einer seiner größten Krisen steckt? ...
Nota. - Nirgends drückt sich der Zeitgeist unverhohlener aus als im herrschenden Geschmack; ach! JE
Lenbach, Schlafender Hirte aus derStandard.at, 24. 3. 2025 Im Schlaf wird Erlebtes rekonstruiert und daraus gelernt. Der Prozess ist allerdings nicht linear, sondern eher chaotisch. zuJochen Ebmeiers Realien
Wie das Gehirn im Schlaf mit unseren Erinnerungen kämpft und da-bei lernt
Im Schlaf lernen
wir, aber auch Tiere besonders gut. Wie das Gehirn das Erlebte
wieder-holt und daraus langfristig lernt, stellt die Wissenschaft immer
noch vor Rätsel
von Felix Schmidtner
Auch der Volksmund weiß: Vor dem Schlafengehen lernt es sich am
besten. Tatsächlich lässt sich dieser Effekt auch wissenschaftlich
nachweisen. Er ist zwar kleiner, als man früher glaubte. Unbestritten
ist aber, dass Schlaf essenziell für das Merken von Gelerntem ist. Im
Schlaf werden Erlebnisse nochmals abgerufen. Während des Schlafes sind
somit ähnliche – und teilweise dieselben – Nervenzellen aktiv wie beim
ursprünglichen Ereignis. Das kann man bildlich über tomografische
Kernspin-Aufnahmen nachweisen.
Langzeitgedächtnis aktivieren
Diese Reaktivierung der
Nervenzellen ist also auch nötig für das langfristige Lernen. Nur
dadurch können Inhalte vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis gelangen.
Doch was genau während der diversen Schlaf- und Traumphasen passiert und
wie sich die neuronalen Muster reorganisieren, um Erlebtes und
Erlerntes über das Kurzzeitgedächtnis hinaus abspeichern zu können, ist
bis heute nicht restlos geklärt. Eine neue, im Wissenschaftsjournal Neuron publizierte Studie
bringt nun etwas Licht ins Dunkel. Erstmals wurden dazu bei Ratten
nicht nur kurze Schlafphasen, sondern bis zu 20-stündige Ruhe- und
Schlafzyklen nach einer Lernerfahrung untersucht.
Eine besondere Rolle bei diesem Prozess spielt jedenfalls der
Hippocampus. Die ersten Anatomen haben in dieser Hirnregion ein
Seepferdchen gesehen, daher der griechische Name. Bekannt ist diese
Region vor allem für ihre vielfältigen Gedächtnisfunktionen. Der
Hippocampus ist nämlich zuständig für die Überführung von Informationen
aus dem Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis.
Aufgrund dieser prominenten Rolle wurde der Hippocampus zum Objekt
zahlreicher Studien zur Erforschung von Krankheiten wie Alzheimer und
des Alterns des Gehirns. Heraus kamen dabei auch Ergebnisse, die zum
Schmunzeln anregen: etwa dass sich im Hippocampus ein sogenanntes Jennifer-Aniston-Neuron findet.
Also eine dezidierte Nervenzelle, die bei mehreren Probanden – im
konkreten Fall Epilepsiepatienten während einer OP – immer feuerte, wenn
ihnen ein Bild von Jennifer Aniston oder anderen sehr berühmten
Personen gezeigt wurde.
Ortszellen im Gehirn
Von Versuchen mit Labormäusen und
-ratten hingegen weiß man, dass bestimmte Zellen immer dann aktiviert
werden, wenn das Tier einen spezifischen Ort passiert. Das räumliche
Lernen ist für Tiere überlebensnotwendig, damit sie sich etwa an Orte
erinnern, wo Nahrungsquellen zu finden sind. Interessanterweise kann man
diese Ortszellen auch bei Menschen nachweisen. So fand sich bei einer
anderen Studie auch bei Londoner Taxifahrern ein vergrößerter
Hippocampus. Das ist wenig verwunderlich, denn diese Hirnregion ist für
die räumliche Orientierung zuständig.
Wenn Mäuse und Ratten gut schlafen, merken sie sich besser, wo am Vortag Futter zu finden war.
In der nun publizierten Studie von Jozsef Csicsvari, der eine
Forschungsgruppe am Institute for Science and Technology Austria (Ista)
leitet, kamen die zwei Themen, Ortszellen und Lernen, zusammen. Der
Neurowissenschafter ist seit Jahren fasziniert von der Frage, wie Schlaf
unser Gedächtnis beeinflusst. Als er 1994 mit seinem Doktoratsstudium
anfing, erschien die erste Studie, die zeigte, wie wichtig Schlaf für
das Verankern von Erinnerungen ist.
Csicsvari und sein Team konnten in einer vorherigen Studie bereits
zeigen, dass die Ortszellen von Orten, die Ratten mit einer Belohnung
verbunden hatten, im Schlaf wieder aktiv wurden. In den bisherigen
Studien wurden diese Reaktivierungsmuster aber meist nur über kurze Zeit
– rund eine Stunde – und nicht während des Traumschlafs, des
sogenannten Rapid-Eeye-Movement-(REM-)Schlafs, mitverfolgt. Nun wurde
das Setup erweitert, indem die Aktivität der Nervenzellen über eine
längere Zeit – bis zu 20 Stunden – aufgenommen wurde.
Unterschiede im Schlaf
Dabei fielen den Forschenden die doch
deutlichen Unterschiede zwischen den Schlafphasen auf. So waren im
REM-Schlaf die meisten der ursprünglich aktiven Ortszellen wieder aktiv.
Die neuronalen Aktivitäten waren während dieser Erinnerung also sehr
ähnlich wie während des tatsächlichen Erlebnisses, quasi wie wenn das
Gehirn das Erlebte noch einmal eins zu eins durchspielen würde. Im
Nicht-REM-Schlaf war das aber plötzlich nicht mehr der Fall. Rund ein
Drittel der Ortszellen veränderte seine Aktivität, wurde schwächer oder
war gar nicht mehr aktiv.
Das bisher recht klare Muster löste sich in einem Durcheinander auf –
als ob der traumlose Schlaf entgegen dem Lerneffekt des Traumschlafs
wirken würde. Wieso das so ist, bleibt eine offene Frage der
Wissenschaft. Csicsvari spekuliert, dass es sich dabei um einen
notwendigen Vorgang handle, um langfristiges Wissen aufzubauen und Platz
für neue Erlebnisse und Lernvorgänge zu schaffen. Denn wenngleich das
Gelernte im Gedächtnis offenbar schnell abgebildet werden kann, könnten
diese Repräsentationen für die langfristige Speicherung nicht optimal
und ressourceneffizient sein, vermutet Csicsvari.
Wovon diese Katze träumt, darüber lässt sich nur spekulieren.
Vielleicht entwirft sie aber gerade einen Schlachtplan, um die am Vortag
gesichtete Maus das nächste Mal zu erwischen.
"Um neue Erlebnisse abzuspeichern, muss das Gehirn die bisherigen
Erinnerungen reorganisieren und in die alten Erinnerungen integrieren",
erklärt der Forscher. Soll heißen, entweder das Gehirn schafft im
Nicht-REM-Schlaf einfach Platz für Neues, oder die Informationen werden
reorganisiert, und die Erinnerungen finden womöglich an einem anderen
Ort Platz, wo sie zu einem späteren Zeitpunkt mit neuen, zusätzlichen
Informationen ergänzt werden können.
Guter Schlaf ist wichtig
Jan Born, Neurowissenschafter an der
Uni Tübingen, hat bereits viel dazu geforscht, wie im Schlaf
Erinnerungen verarbeitet werden. Die Ergebnisse der Studie ordnet er auf
STANDARD-Nachfrage so ein: "Diese Studie zeigt nun erstmals, dass die
Reaktivierung der Nervenzellen nicht verschwindet, sondern dass sich die
Aktivitätsmuster in Richtung der beim Abruf verwendeten
Nervenzellensembles verändern. Das ist eine neue und äußerst wichtige
Erkenntnis." Während des Non-REM-Schlafs beginnt die neuronale Aktivität
offenbar also schon jener zu ähneln, die am Tag darauf beim Abrufen der
Erinnerung oder des Erlernten benötigt wird.
Womöglich braucht es also eine Balance zwischen den zwei
konkurrierenden Schlafphasen. Während in der einen das Erlebte quasi aus
dem Gedächtnis noch einmal rekonstruiert und wiederholt wird, sorgt die
andere durch die Reorganisation für die Weiterverarbeitung und das
abstrahierte Lernen. Ausreichend belegt ist jedenfalls, dass es auf
zellulärer Ebene zum Lernen auch ein regelmäßiges Verlernen braucht.
Neurophysiologisch ist das erkennbar, wenn das Aktionspotenzial, der
Stromfluss zwischen zwei Zellen, über die Zeit schwächer wird.
Für Csiscvari sind die noch bestehenden Wissenslücken ein
zusätzlicher Ansporn. "Wir haben immer mehr die Werkzeuge, um das
Abspeichern von Erinnerungen zu verstehen." Es sei begeisternd zu sehen,
wie mittlerweile die Aktivität mehrerer einzelner Nervenzellen
gleichzeitig gemessen werden könne. "So als könnten wir die Gedanken
mitverfolgen", erklärt Csicsvari. Unbestritten ist jedenfalls, dass
guter Schlaf wichtig für das Gedächtnis ist. Denn schon in früheren
Studien zeigte sich: Je besser die Versuchstiere geschlafen hatten,
desto besser konnten sie sich merken, wo am Vortag das Futter lag.
aus Die Presse, Wien, 25. 3. 2025 Nachts wird neu Gespeichertes im Gehirn umorganisiert. Der Prozess könnte die Erinnerung nach dem Schlaf „frisch“ halten
Wie im Nachtschlaf Erinnerungen „driften“ und Speicher gespart wird
Eine Klosterneuburger Forschungsgruppe
untersucht, was mit Erinnerungen im Schlaf passiert. Experimente mit
Ratten zeigen: Der Speicherort des räumlich Gelernten verschiebt sich in
langen Schlafphasen im zuständigen Hirnareal.
Das Ausgangsszenario ist ein plakatives: Seit einigen
Jahren suchen Laborratten auf Versuchsfeldern nach Futter und prägen
sich die Orte, an denen sie vermehrt fündig werden, ein. Überwacht
werden sie dabei von einem Forschungsteam am Institute of Science and Technology Austria (Ista) in Klosterneuburg. In einer neuen Studie im Fachblatt Neuron zeigt
man nun, dass sich der Speicherort des räumlich Gelernten in langen
Schlafphasen im zuständigen Hirnareal räumlich verschiebt – die
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sprechen von
„Repräsentationsdrift“. Das dürfte Speicherplatz im Gehirn sparen.
Wie sich Gelerntes im Schlaf wiederholt
Die
Gruppe um Jozsef Csicsvari machte in den vergangenen Jahren
Fortschritte im Verstehen der Abläufe, die sich beim Einprägen von
Informationen auf der Ebene der Nervenzellen (Neurone) abspielen. Mit
modernen Forschungsmethoden lassen sich Lernprozesse an sogenannten
Platzzellen im Hippocampus von Mäusen und Ratten, also jenem Gehirnteil,
der eine wichtige Rolle für das Gedächtnis spielt, analysieren.
Ista-Professor Jozsef Csicsvari im Labor.
Diese
feuern dann eifrig, wenn sich das Tier an jenem Ort befindet, wo das
Futter erfahrungsgemäß ist. Das Team zeigte bereits in früheren Studien,
dass die Aktivierung spezieller Platzzellen-Kombinationen auch im
Schlaf wiederholt wird und wie diese Art der nächtlichen Einprägung
gezielt gestört werden kann.
Blick ins Gehirn über 20 Stunden hinweg
In
der aktuellen Studie verfolgten sie den Prozess der Reaktivierung der
räumlichen Erinnerungen im Hippocampus von Ratten, die zuvor eine neue
labyrinthartige Umgebung mit Futterplätzen „gelernt“ hatten, über bis zu
20 Stunden hinweg, als sich die Tiere nach der Lerneinheit erholten. So
lange konnte dieser Prozess noch nie nachverfolgt werden.
Überraschenderweise
beobachteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass sich
die Muster jener Neuronen, die immer wieder Aktivität zeigten, über die
Zeit hinweg merklich veränderten. Die Experten nennen diese
Neuorganisation „Repräsentationsdrift“.
Rätselraten um Funktion von „Drift“
So
gab es eine Nervenzell-Gruppe, die beim Wiederholen des Gelernten immer
aktiv wurde – die „stabile Untergruppe“. Andere, ursprünglich
eigentlich mitbeteiligte Neuronen stellten ihre Aktivität mit der Zeit
aber ein. Dafür begannen mit Fortdauer der Nachtruhe andernorts zuvor
völlig unbeteiligte Zellen zu feuern, wenn die Erinnerung aktiviert
wurde.
„Unsere Ergebnisse waren unerwartet. Wir konnten zeigen,
dass sich die Aktivitätsmuster der Neuronen, die mit den Belohnungsorten
verbunden sind, während des langen Schlafs neu organisieren“, sagt der
kürzlich am Ista promovierte ehemalige Doktorand Lars Bollmann, einer
der beiden Erstautoren der Studie. „Am überraschendsten war, dass wir
zeigen konnten, dass das Muster der feuernden Neuronen in den frühen
Schlafphasen zwar die neuronale Aktivität in der Lernphase
widerspiegelte, sich dieses Muster jedoch später weiterentwickelte, um
die neuronale Aktivität beim Aufwachen der Ratten und der Erinnerung an
die Position der Belohnungen widerzuspiegeln.“
Es wird also im
Schlaf fleißig neuronal umorganisiert – und das vor allem in jenen
Schlafphasen abseits der für Träumen charakteristischen Augenbewegungen
(Rapid-Eye-Movement- oder REM-Schlafphasen). Wurden dann nach dem Schlaf
diese Erinnerungen angesteuert, passte das Nervenzell-Aktivitätsmuster
eher jenem, das sich erst zu späterer Schlafstunde entwickelt hat. Man
habe es hier mit einem Prozess zu tun, der die Erinnerung nach dem
Schlaf gewissermaßen „frisch“ hält.
Umorganisation für langfristiges Erinnern?
Noch
könne man nicht viel Gesichertes über die Funktion der Umorganisation
sagen, so Csicsvari: „Es ist möglich, dass Gedächtnisrepräsentationen
während des Lernens schnell gebildet werden müssen, aber dass solche
Repräsentationen für die langfristige Speicherung nicht optimal sind.
Daher kann im Schlaf ein Prozess stattfinden, der diese Repräsentationen
optimiert, um die Gehirnressourcen für die Speicherung eines bestimmten
Gedächtnisses zu reduzieren.“ Tatsächlich waren nach dem langen Schlaf
weniger Neuronen dafür notwendig, sich an einen bestimmten Ort zu
erinnern. Die Drift könnte aber auch dabei helfen, neue Erinnerungen in
den bisherigen Erinnerungs- oder Erfahrungsschatz quasi an richtiger
Stelle einzubetten, meinen die Forscherinnen und Forscher.
„Alle
neuen Erinnerungen müssen einen Weg finden, in das vorhandene Wissen
integriert zu werden. Häufige Wiederholungen der neuen Erinnerungen
sowie eine teilweise Änderung der neuronalen Verdrahtung können daher
dazu beitragen, ihre Integration in bestehende
Gedächtnisrepräsentationen zu optimieren“, so Csicsvari. (APA/cog)
Nota. -Das wäre ja auch so ein Ansatzpunkt dafür, "wie ein Ich entsteht"; im empi-risch-psychologischen Sinn, nicht im transzendendalen. Nicht topisch, 'wo es sitzt', sondern prozessual: 'wann und wie'. JE
