3 - Wie mechanische Kräfte unser Gehirn formen [ID:38685]
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So absolut. Ich freue mich heute sehr hier sein zu können. So kurz vor Weihnachten. Das Thema ist

zwar nicht ganz weihnachtlich, aber wir machen es ein bisschen weihnachtlich und es gibt am Ende

eine kleine, ein kleines Quiz. Also bleiben Sie dran und es gibt was Weihnachtliches zu gewinnen,

nämlich Lebkuchen, die auch speziell beschriftet sind für Wissenwollen. Das heißt, gerne jetzt

aufpassen und am Ende mitmachen unbedingt, das ist ganz wichtig. Ja, erstmal herzlich willkommen

auch von meiner Seite. Mein Name ist Sylvia Bodaj. Ich leite hier die Eminötergruppe Brain-Jacks. Sieht

man hier auch auf der Folie unser Logo. Ich habe ursprünglich Maschinenbau studiert und

die Methoden, die wir nutzen, sind auch wirklich aus dem Maschinenbau und beschäftige mich jetzt

aber seit einigen Jahren schon mit dem Gehirn und vor allem der Mechanik des Gehirns und

im Speziellen eben mit der Gehirnfaltung. Und darum wird es auch heute gehen. Ich werde Ihnen ein paar

Einblicke in unsere Forschung bieten und hoffe, dass es spannend und auch verständlich ist natürlich.

Damit steige ich direkt ein und möchte erstmal, also ich denke, jeder hat so ein bisschen im Kopf,

wie sieht unser Gehirn eigentlich aus. Ich habe hier mal eine 3D-gedruckte Version meines Gehirns

mitgebracht in Originalgröße und man sieht eben schön diese gefaltete Struktur. Es wird oft ja

auch mit einer Walnuss verglichen. Da kommen wir tatsächlich am Ende nochmal drauf zurück. Aber im

Prinzip ist eben, wenn man so einen Querschnitt hier durchs Gehirn machen würde, mal so einen

Frontalschnitt, wie hier zu sehen. Dann können wir sehen das Außen, also diese wirklich gefaltete

Schicht ist die sogenannte graue Substanz. Wenn man jetzt so ein Gehirn, also eigentlich ist er

preundlich, wie auch auf dem Bild dargestellt, aber es wird als graue Substanz bezeichnet oder als

Cortex. Und in dieser äußeren Schicht sitzen all die Prozessoren unseres Gehirns, also die Neuronen,

also die Zellkerne im Prinzip. Und dann im Inneren befindet sich die weiße Substanz, die ist auch

tatsächlich weiß. Und darin befinden sich die Axone, also die Nervenfasern. Und das sind

eigentlich die Kabel unseres Gehirns. Und die für später, für unsere Modellierung, weil wir

entwickeln ja auch Computermodelle, bezeichnen wir den Bereich auch als Subcortex, also das so ein

bisschen im Hinterkopf behalten. So, und diese Faltung, da bezeichnet man eben die Berge sozusagen

als Gyros oder die Berge als Gyri. Und die Täler bezeichnet man als Sulcus oder Sulci. Jetzt kann

man sich natürlich die Frage stellen, warum hat unser Gehirn denn diese komplexe Struktur. Und wenn

man so ein bisschen den Aufbau jetzt kennt, kann man sich das, denke ich, recht leicht erklären.

Durch die gefaltete Struktur passen einfach viel, viel mehr Prozessoren in dieser äußeren Schicht,

in das gleiche Volumen, weil wir ja beschränkt sind in unserem Schädel, der ist ja gar nicht so groß.

Und gleichzeitig sind auch die Verbindungen zwischen Neuronen, also im Prinzip die Neuronen

stellen ja die Verbindungen her, um dann auch die Signale übertragen zu können. Und wenn wir uns

jetzt hier vorstellen, hier sitzen Neuronen und hier eins, dann ist natürlich durch die gefaltete

Struktur der Weg zwischen den beiden, wenn da ein Kabel verläuft, recht kurz. Das heißt,

also aus Sicht der Funktion des Gehirns macht es schon mal sehr viel Sinn, dass es gefaltet ist.

Aber wie kommen diese Falten denn überhaupt in unser Gehirn? Und das ist die Frage, mit der wir

uns heute beschäftigen werden. Und da kommt tatsächlich dann die Mechanik ins Spiel. Aber

dazu kommen wir später. Erstmal möchte ich gerne noch auf Fehlbildungen des Gehirns eingehen. Und

das ist dann wirklich auch der Aspekt, wo es wichtig wird, den Mechanismus zu verstehen und

zu verstehen, wie es zu Krankheiten kommt. Hier sehen wir ein gesundes Gehirn. Jetzt mal den

Schnitt andersrum. Also gerade eben haben wir einen Frontalschnitt gesehen, jetzt horizontal. Und da

sieht man, wie das im gesunden Menschen aussieht. Eine extreme Fehlbildung ist sogenannte Lys-Encephalie.

Und zwar sehen wir hier, dass im Prinzip kaum Falten da sind. Also das Gehirn ist fast glatt.

Und da kann man sich schon vorstellen, dass dann neurologische Störungen natürlich auftreten. Das

ist das eine Extrem. Das andere Extrem, was ich Ihnen heute zeigen möchte, ist die Polymikrogyrie.

Und da sind die Falten kleiner und oberflächlicher als normal, oft in Teilen. Also hier sieht man jetzt

hier oben zum Beispiel ganz viele kleine oberflächliche Falten. Und auch das ist eine Fehlbildung, die dann

eben zu neurologischen Erkrankungen führt. Typische Beispiele, die man mit Fehlbildungen des Gehirns

zusammenbringt, sind zum Beispiel Schizophrenie, Autismus und auch Epilepsie. Und zur Epilepsie wird

hier an der FAU oder am Uniklinikum ganz, ganz viel geforscht. Da haben wir wichtige Kooperationen. Und

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

00:46:52 Min

Aufnahmedatum

2021-12-22

Hochgeladen am

2022-01-14 09:08:59

Sprache

de-DE

Die markante, gefaltete Struktur ist ein wichtiges Merkmal des menschlichen Gehirns und essentiell für höhere, kognitive Funktionen. Ist das Gehirn „falsch“ gefaltet, kann dies zu schwerwiegenden neurologischen Störungen wie beispielsweise Epilepsie, Autismus oder Schizophrenie führen.

Doch wie kommen all die Falten in unser Gehirn? Silvia Budday erklärt, wie mechanische Kräfte das zunächst glatte Gehirn des Menschen in Falten legen. Sie zeigt außerdem, wie mechanische Computermodelle dabei helfen können, Fehlbildungen und Krankheiten besser zu verstehen oder sogar deren Behandlung zu optimieren.

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