Neuronennester

Neuronencluster

aus: wissenschaft.de

Schon im Mutterleib bilden sich so die Anfänge der komplexen Netzwerkarchitektur unseres Gehirns aus. In dieser sind die Nervenzellen nicht zufällig angeordnet – sie bilden komplexe funktionelle Einheiten.

In einer Computersimulation haben Forscher nun nachvollzogen, wie sich diese Struktur während der Hirnentwicklung des Fötus ausbildet. Dabei zeigte sich, dass sich die Hirnzellen zunächst selbstorganisiert zu Gruppen stark vernetzter Neurone zusammenfinden. Diese Cluster wiederum sind über schwächere Verbindungen sowohl mit ihren Nachbarn als auch mit weiter entfernten Clustern vernetzt. Die Simulation ergab, dass dabei das Zusammenspiel des aktivitätsabhängigen Wachstums von Zellfortsätzen und der Wanderung von Nervenzellen in hohem Maß den späteren Grad an Modularität beeinflusst. Gemeinsam bilden diese Prozesse die Grundlage für die späteren Funktionseinheiten unseres Gehirns.

Diese Grafik zeigt im unteren Teil die in der Computersimulation entstandenen Netzwerkcluster, im oberen Teil sind solche Cluster in der Großhirnrinde einer jungen Ratte zu sehen. Die Forscher bildeten sie mithilfe von Fluoreszenzmarkern in einer Mikroskop-Aufnahme ab.

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Kinderklinik zwischen Ethik und Ökonomie

Die Besonderheiten des Kindesalters machen die klinische Pädiatrie finanziell  schwer berechenbar. Kinderkliniken leiden seit vielen Jahren an knappen Finanzmitteln und werden in vielen Großkliniken als „lästiger Appendix“ betrachtet. Vielen kleinen Spezialbereichen droht daher der Rotstift. Die Zahl der pädiatrischen Fachabteilungen und der Kinderklinik-Betten ist in den letzten zwei Jahrzehnten erheblich gesunken.

Einsparungen werden vornehmlich beim Personal gemacht und damit dem wichtigsten Part einer kindgerechten Medizin. Chronische Überlastung ist die Folge, ebenso wie das steigende Risiko von Fehlentscheidungen. Neben der schwierigen ökonomischen Situation ist die ethische Anforderung einer kindgerechten Medizin unbestritten.

Eine Grafik, die jetzt im Deutschen Ärzteblatt veröffentlicht wurde, verdeutlicht die Situation: die Verweildauer der Kinder im Krankenhaus ist drastisch gesunken, die Fallzahl hingegen gestiegen.

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Künstliche Intelligenz für Babys und Schulkinder

Das Weinens eines Babys löst oft Verunsicherung über die Ursache aus. Eltern beim zweiten oder dritten Kind jedoch, wie auch erfahrene Großeltern und Pflegepersonen, können zwischen dem Weinen als Äußerung von Langeweile, Unwohlsein und Krankheit unterscheiden. Das kann jetzt auch dank eines komplexen Algorhythmus (Compressed Sensing) künstliche Intelligenz. Was genau „abnormes Weinen“ ist, ist der Arbeit nicht zu entnehmen. Das rechnende neuronale Netzwerk kann zumindest die individuelle Lautgebung des Säugling differenzieren. Und die praktische Anwendung ist sogleich verfügbar: Griechische Software-Entwickler bieten jungen Eltern eine passende App namens iCry2Talk an, die angeblich mehrere Gründe für Geschrei, einschließlich Schmerzen und Hunger erkennt . Sie weiß sogar, wenn das Baby ein Bäuerchen machen will oder wann die Windel gewechselt werden muss.

Für Schüler ist ein Stift in Arbeit, der dank KI dabei hilft, Schreibfehler während des Schreibens zu erkennen und dabei zu helfen, die Rechtschreibung zu erlernen. Während das Kind auf Papier schreibt, wird die Schrift in Echtzeit auf ein Tablet übertragen und von der KI-basierten Signalverarbeitung ausgewertet. Beispielsweise diktiere eine Tablet-App einen Text und erkenne im Zusammenspiel mit dem Stift die Schrift und Rechtschreibfehler, heißt es in der Projektbeschreibung. Der Stift soll dabei Informationen zu eventuellen motorischen Defiziten liefern. Tablet oder Stift bieten sofortige Rückmeldung oder Hilfestellung und passen das Diktat „intelligent“ an. Schüler können so während des Schreibens Schriftbild und Rechtschreibung trainieren.

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Insulin durch intelligente Pumpe, Stammzellen oder aus dem Containertier?

Chimäre

Diabetiker, die auf Insulin-Injektionen angewiesen sind, wissen meist, dass solche Spritzen die differenzierten Regelkreise des Stoffwechsels nur sehr grob imitieren. Da bietet eine eingepflanzte künstliche Bauchspeicheldrüse mit einem Blutzuckersensor schon ein wesentlich sensiblere Reaktion auf natürliche Zuckerschwankungen im Blut. Im Juni 2019 wurde ein solches System, das auch bei Kindern funktioniert, auf einer  Tagung der American Diabetes Association vorgestellt. Noch höher fliegen die Medizinerträume, mit Hilfe von Stammzellen die kaputten Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) einfach zu ersetzen und so dem Patienten die lebenslange Insulin-Ersatztherapie und die mehrmals täglich notwendigen Messungen des Blutzuckerspiegel zu ersparen. Einer Forschungsgruppe in München ist es gelungen, die Differenzierung von menschlichen Stammzellen zu induzieren, zumindest im Labor und erfolgreich bei Mäusen. Solch ein körpereigener Zellersatz könnte dem Menschen in seine Bauchspeicheldrüse transplantiert werden, ohne dass eine Abstoßungsreaktion befürchtet werden muss. Und was wäre, wenn es gelänge, menschliche Stammzellen in einem Tierembryo wachsen zu lassen?

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Schwache Nerven bei Legasthenie

Dyslexie

Strukturelle Untersuchungen bei Menschen mit Lese-Rechtschreib-Schwierigkeiten (LRS) gibt es in großer Zahl. Eine wesentliche Ursache für eine LRS ist u.a. eine Störung der auditiven Verarbeitung und Wahrnehmung. Den bisher schon publizierten Belegen ist nun eine neue hinzugefügt worden. ForscherInnen aus Leipzig, München, Hamburg und Barcelona haben mittels Traktographie, einer speziellen Kernspintechnik, die neuronale Verbindungen darstellen kann, gezeigt, wie eingeschränkt von LRS Betroffene Gehörtes  an die Hirnrinde weiterleiten.

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Nutri Score: die Ampel für Lebensmittel

Nutri

Nun kommt sie doch: die Ampel für eine gesunde Ernährung. Nach zehnjähriger Diskussion, heftiger Lobby-Arbeit und erheblichen Widerständen wird ab Oktober der Nutri Score beim Lebensmittelkauf sichtbar werden, sagte Bundesernährungsministerin Julia Klöckner (CDU). Eine gute Nährwertkennzeichnung kann dabei helfen, eine bessere Ernährung umzusetzen und Krankheiten wie Adipositas, Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorzubeugen.

Der Nutri-Score informiert im fünfstufigen Ampelsystem mit Farben und Buchstaben über die Qualität eines Lebensmittels. Er berücksichtigt, wie viel Zucker, Fette, Salz und andere Nährstoffe enthalten sind. Ein Nahrungsmittel mit einem A auf dunkelgrünem Grund bietet eine hohe Qualität, eines mit einem E auf rotem Grund einen schlechten Nährwert. Die Kennzeichnung ist das Ergebnis einer Umfrage unter 1.600 Verbrauchern: Sie haben aus vier Modellen den Nutri-Score mit 57 Prozent zum Favoriten gewählt.

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Robotics education in STEM helps for life

robotics-education

Vor einiger Zeit hatte ich schon einmal über STEM Fächer (entspricht bei uns den MINT Fächern) berichtet, damals aus Australien (http://entwicklungkinder.blogspot.com/2019/03/australien-als-vorreiter-bei-der.html). Warum nun auch Robotics in STEM? In eSchool News sagt Laura Ascione (University of Maryland’s Philip Merrill College of Journalism), Robotics sei mehr als nur Vorbereitung auf das 21. Jahrhundert: Robotics hilft auch, aus Fehlern zu lernen, beim problemlösenden Denken und bei der Förderung von Neugier.

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