02. März 2012, 11:29

Bernstein TV ist der Videokanal des Bernstein Netzwerks Computational Neuroscience, mit neuesten Erkenntnissen aus Hirnforschung und Neurotechnologie.

Ein deutsch- und englischsprachiger YouTube-Kanal zu meinen Fokus im Blog: Verbindungen zwischen Physik, Neurologie und Medizintechnik, ist mit dem ersten Video online. Diesen will ich hier kurz vorstellen. Es geht um lähmende Rhythmen bei Parkinson. Ein zusätzlicher Kurzfilm vom Bernstein Center Freiburg über die Präzision der Verschaltungen im Gehirn ist als Feed in diesem YouTube Kanal auch schon zu sehen. In beiden Fällen helfen mathematische Modelle für das Verständnis der komplexen Vorgänge im Gehirn. » weiter

Geschrieben in Medizintechnik , Wissenschaftskommunikation , Gehirn und Nervensystem | 1 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

09. Februar 2012, 14:45

Sich selber kitzeln, gekitzelt werden und alles dazwischen.

Selber kitzeln geht nicht. Was aber, wenn ich einen Roboter mit einer Fernbedienung steure und dieser mich an den Füßen kitzelt? Nicht kitzlig [1]. Was nun aber, wenn ich ein Gehirnimplantat trüge, das von jemanden gekapert wird und ich unfreiwillig mich so nun ferngesteuert "selbst" kitzle? Das ist die kitzlige Frage.

Kann man sich vielleicht doch unter gewissen Bedingungen, und wenn ja, unter welchen, selber kitzeln? (Über das "selber" müssten wir wohl nochmal von Fall zu Fall reden.) » weiter

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18. Januar 2012, 15:33

Worauf sie 2045 bei der App für's Gehirn achten sollten.

Haben Sie eine Meinung zu Mac vs. Windows? Nutzen Sie Apps? Dann haben Sie in der ein oder anderen Form schon über die entscheidende Frage nachgedacht, vielleicht ohne es so auszudrücken: was kann die Software? Denn Macs sind nicht allein schöner  » weiter

Geschrieben in Medizintechnik , Auf einen Kaffee | 8 Kommentare | 0 Trackbacks | Permalink

16. Januar 2012, 09:55

Physik entstand historisch als listig verlängerter Arm der Sensorik und Motorik. Ein neuronaler Drehzahlregler würde die Geschichte modern weiter schreiben.

(Erkenntnis ist manchmal die Wahrheit des Daumenschraubenanlegenden. Wissen ist unabhängig vom erkennenden Subjekt. Letzteres meine ich mit Physik des Schmerzes.)

Der Grundgedanke ist simple: wenn Schmerzattacken in zyklischen Intervallen mehrmals pro Tag auftreten, wenn es pocht, pulsiert und hämmert und dies verursacht von Milliarden Gehirnzellen, die im Millisekundentakt feuern – und damit Zeitskalen von über acht Größenordnungen überspannt werden –, dann könnten diese physiologischen Rhythmen als emergente Phänomene verstanden werden. Das heißt, sie sind einer mathematisch-physikalischen Beschreibung zugänglich. Wenn akuter Schmerz chronisch wird, ist dies vielleicht ein Phasenübergang nicht unähnlich der Magnetisierung eines  Ferromagneten. Schmerz als Ordnungsparameter.

Daher die Frage, wie viel Physik steckt im Schmerz?

Es gibt Vorbilder. Wer bei "Physik des Schmerzes" denkt, dies sei doch arg, ähm, an den Haaren herbeigezogen, vergisst die Geschichte der Naturwissenschaft.

Historisch können wir Bereiche der Physik nach der Sinneswahrnehmung einteilen: die Akustik, die Optik und – schon deutlich später – die Wärmelehre. Es galt sinnvollendete  Anwendungen zu entwickeln vom Amphitheater zu optischen Linsen. » weiter

Geschrieben in Migräne , Medizintechnik , Physiologie , Statistische Physik , Schmerz | 18 Kommentare | 2 Trackbacks | Permalink

01. Januar 2012, 16:00

Mensch und Maschine – vereinen wir uns? Ein Fachbuch über Assimilation: die schrittweise Integration fremder Technik in unserem Körper.

Sie werden assimiliert werden, Widerstand ist zwecklos. Es geht um Assimilation im Buch Neural Control Engineering von Steven J. Schiff.

Geben wir es doch zu, wir sind längst Mischwesen, sogenannte Cyborgs, denn wir Menschen integrieren bereits nahtlos technische Geräte in unsere Lebensweise. Womit lesen Sie denn gerade diesen Beitrag und wie fanden sie hier her? Klick, klick. Damit nicht genug, bald wird der hunderttausendste Hirnschrittmacher implantiert und solch körperfremde Technik Alltag sein. Wir müssen anfangen, über die Folgen nachzudenken.

Denn selbst wenn Ihr Körper noch eine electronic virgin¹ ist – also elektronisch jungfräulich –, so sind wir alle doch längst Natural-born Cyborgs, so der Titel eines Buches von Andy Clark, das bereits vor neun Jahren erschien. In dem aktuellen Fachbuch von Steven J. Schiff geht es nun darum, ins Bett zu steigen mit der Technik. Die Jungfräulichkeit zu verlieren heißt in diesem Fall data assimilation (Datenassimilation), Mensch und Maschine vereinen sich durch elektronische Neuroprothesen. Im kleinen Inset links sehen Sie, wie eine Elektrode das Gehirn penetriert und dauerhaft implantiert wird. Wozu? Schiff nennt drei heilige Grale, » weiter

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01. September 2011, 07:07

Welche Gehirnfunktionen kann man im Computermodell nachbilden? 

Neulich war ich auf einem Workshop "Computational Neuroscience and the Dynamics of Disease States". Den Titel könnte ich mit "Computational Neuroscience und die Dynamik in Krankheitszuständen" übersetzen.

Sie sollten nun zunächst fragen: Was ist denn Computational Neuroscience (CN)? Warum übersetze ich das nicht? Das ist eine ganz gute Frage. CN wird manchmal mit Neuroinformatik übersetzt. Das trifft es aber schlecht. CN ist eine eigenständige Disziplin, die sehr stark von der angewandten Mathematik beeinflusst ist; Informatik ist dagegen eine Ingenieurwissenschaft. Es spielen aber noch mindestens drei weitere wissenschaftliche Disziplinen mit – welche, darüber sollten sich Studierende im klaren sein  » weiter

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17. November 2010, 13:54

Rund 7 Millionen Euro für 14 Teilprojekte in den kommenden vier Jahren – eine wichtige Weichenstellung für meinen Forschungsbereich ist nun gelegt. Im Fokus meines Teilprojektes stehen neue Therapieansätze für Migräne, Schlaganfall und andere Hirnverletzungen.

Gestern abend erhielten wir vorab die Nachricht, dass unser Sonderforschungsbereich 910 bewilligt wurde. Das Thema lautet „Kontrolle selbstorganisierender nichtlinearer Systeme: Theoretische Methoden und Anwendungskonzepte“. Dazu, insbesondere zu meinem Teilprojekt, gleich mehr.

Soeben erschien dann auch die Pressemitteilungen der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und die der TU Berlin. Ein Sonderforschungsbereich (SFB) war die Köngisklasse der Forschungsförderung zu Zeiten als wir noch nicht von Exzellenz sprachen. Und ein SFB definiert auch heute noch eine wichtige strategische Ausrichtung für eine Universität. Die Beteiligung u.a. aller sechs Professoren der theoretischen Physik der TU Berlin an diesem Sonderforschungsbereich hebt die zentrale Bedeutung des Themas „Nichtlineare Dynamik und Kontrolle“ hervor.

Sonderforschungsbereich 910 (SFB 910): "Control of self-organizing nonlinear systems: Theoretical methods and concepts of application" Prof. Dr. Eckehard Schöll, PhD (Sprecher), Prof. Dr. Sabine Klapp (stellv. Sprecherin) Dr. Philipp Hövel (Geschäftsführer). Darstellung auf der Tafel: Kontrolle durch eine Rückkopplungsschleife. © TU-Pressestelle/Dahl. » weiter

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12. November 2010, 19:11

Die elektromagnetische Stimulation nimmt ein besonders Kapitel in der Geschichte der nicht-medikamentösen Behandlung von Kopfschmerzen ein. Von der elektrischen Badewanne bis zum transkraniellen Migräne-Zapper – was ist eigentlich das Neue an den modernen Verfahren? 

Das Auftreten eines elektrischen Schocks war schon im alten Ägypten bekannt, doch band man sich zur Schmerzbehandlung keinen elektrischen Zitteraal sondern ein kleines Krokodil aus Lehm fest auf den Kopf. So steht es in dem berühmten medizinischen Papyrus Ebers. » weiter

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05. September 2010, 12:10

Bei der Chaos-Kontrolle geht es in erster Linie nicht um Chaos sondern um Verfahren, mit denen instabile Situationen möglichst ohne Kenntnis der Umgebung kontrolliert werden können: um eine Gratwanderung mit geschlossenen Augen also.

Beim Wandern auf einem Grat führt jeder falsche Schritt sofort zum Absturz. Unzählige solcher Wege sind im Chaos verborgen oder besser gesagt in Systemen die chaotisches Verhalten zeigen.  » weiter

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11. Mai 2010, 07:25

Eine Studie über transkranielle Magnetstimulation (TMS) als Anwendung bei Migräne  wurde nun auch in Nature Reviews Neurology als "Research Highlight" hervorgehoben. Ein Anlass noch einmal genauer hin zu schauen.

Der Grundgedanke hinter diesem Therapieansatz ist das Konzept der Neuromodulation. Darüber habe ich in dem Beitrag Das Wo und Wann der Neuromodulation ausführlich geschrieben. TMS als  Anwendung bei Migräne wurde dort als Beispiel erwähnt.

Magnetschlag auf den Hinterkopf soll Migräne vermindern [1].

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02. März 2010, 08:48

Fortschritt in dem Verständnis und der Therapie von Fehlfunktionen des Gehirns resultiert auch aus der Verknüpfung theoretischer Physik mit Neurologie. Die Physik verrät, wo und wann Nerven moduliert werden müssen, damit eine pathologische Dynamik korrigiert werden kann. 

In meinem Beitrag "Die Neurologie muss einen großen Sprung machen" habe ich mit dem Titel den Neurologen Oliver Sack zitiert und so auch meine Hoffnung angedeutet, dass die Neurologie in dem nächsten Jahrzehnt einen Quantensprung machen wird. Oliver Sacks tat dies schon vor über 20 Jahren und musste länger warten als er wohl dachte. Auch ich mag mich mit der Zeitspanne von nur zehn Jahren verschätzen. Aber die Entwicklung ist schon heute in ihren Anfängen erkennbar.   » weiter

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18. November 2009, 16:14

Gerät das Herz aus dem Takt, übernimmt ein Herzschrittmacher. Gerät das Hirn aus dem Takt, geht ein Hirnschrittmacher ans Werk. Für die technische Art des Neuro-Enhancement bedarf es ausgeklügelter theoretischer Konzepte. So entstand das neue Paradigma der modernen therapeutischen Neurotechnologie.

Das große Interesse am Thema Neuro-Enhancement fokussiert sich im Moment auf pharmakologische Substanzen und deren Wirkung. Parallel läuft eine ebenso spannende Entwicklung, die der Neurotechnologie.  » weiter

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