- Forschende haben die Struktur interzellulärer Nanotubes im Gehirn aufgeklärt
- Dieses Netzwerk dendritischer Nanotubes ermöglicht die Signalübertragung zwischen Gehirnzellen
- Das betreffende Netzwerk spielt eine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeitung von Nervenzellen im Gehirn
- Mehrere Abteilungen der Johns Hopkins University School of Medicine waren an der gemeinsamen Studie beteiligt
- Die Forschung umfasste vielfältige Rollen von Grundlagenforschung über Visualisierung, Validierung, Planung bis hin zur Leitung
Forschungseinrichtungen und beteiligte Abteilungen
- Solomon H. Snyder Department of Neuroscience, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA
- Department of Biomedical Engineering, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA
Zentrale Forschungsaufgaben
- Die Studie umfasste Konzeption, Finanzierung, experimentelle Untersuchung, Entwicklung der Methodik, Projektmanagement, Bereitstellung von Ressourcen, wissenschaftliche Leitung, Validierung der Ergebnisse, Datenvisualisierung sowie das Verfassen und Überprüfen der Publikation
- Mehrere Forschende arbeiteten zusammen und schufen ein interdisziplinäres Forschungsumfeld
Bedeutung der Forschung
- Die Studie hebt die Existenz und Funktion dendritischer Nanotube-Strukturen als neue Form des Kommunikationswegs zwischen Nervenzellen im Gehirn hervor
- Diese Strukturen zeigen die bislang unbekannte Möglichkeit des Informationsaustauschs über ein mikroskopisches Nanotube-Netzwerk auf
- Damit leistet die Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses neuronaler Schaltkreise und der Mechanismen der Informationsübertragung im Gehirn
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentar
Ich denke, Penroses Intuition, dass „Quanteneffekte die Kognition beeinflussen könnten“, gewinnt philosophisch betrachtet zunehmend an Überzeugungskraft, aber ich würde nicht sagen, dass damit schon die Orch-OR-Theorie bewiesen wäre, also die konkrete Behauptung, dass mikrotubulusbasierter quantengravitativer Kollaps Bewusstsein erzeugt.
Link zum relevanten Paper
Der verlinkte Artikel liefert eher eine glaubwürdigere alternative Erklärung als diese Hypothese: Der entscheidende Punkt ist, dass in Neuronen des Zentralnervensystems Tubuli gefunden wurden, die groß genug sind, um sogar den Transport von Ionen und verschiedenen Peptiden zu ermöglichen. Das ist eine deutlich offenere Verbindungsstruktur als die aus Herz oder glatter Muskulatur bekannten Gap Junctions. Penroses Hypothese wirkt dagegen wie eine unwissenschaftliche Geschichte darüber, dass Quantengravitation das ZNS beeinflusst, fast wie die Body Thetans aus Scientology.
Wer Penroses jüngere Aussagen gehört hat, weiß, dass er an der Erklärung über Mikrotubuli nicht mehr besonders festhält. Wenn man ein Interview von vor etwa einem Jahr zusammenfasst, war seine Position eher: „Es ist eine interessante Theorie, ich würde sie gern testen, aber ich weiß nicht, ob sie stimmt.“
Das scheint mir unabhängig von Penroses Idee zu sein. Hier geht es nicht um Quanteneffekte, sondern um die traditionelle Rolle von Mikrotubuli beim Frachttransport, also schlicht um Materialtransport zwischen benachbarten Dendriten.
Ich verstehe nicht, warum diese Idee kontrovers sein sollte. Intelligenz nutzt im Prozess der Evolution doch zwangsläufig alle verfügbaren physikalischen Mechanismen und Materialeigenschaften aus — ob klassische Strukturen, Quanteneffekte oder dendritische Nanotubus-Netzwerke für die Zellkommunikation — also alles, was die feine Berechnung und Ausprägung von Gedanken unterstützen kann. Evolution ist letztlich die Geschichte der Erkundung dieses gesamten possibility space.
Ständiges Spekulieren darüber wirkt irgendwie wenig sinnvoll. Für Leute, die solche Geschichten schon vor langer Zeit gern gelesen haben, mag das interessant sein, aber ich frage mich, ob es nicht viele modernere Bewusstseinsmodelle gibt, die deutlich überzeugender sind als solche schlecht belegten „seltsamen“ Modelle.
Zusammenfassung des Editors: Synaptische Verbindungen sind der klassische Weg der interzellulären Signalübertragung im Gehirn, aber neuere Daten zeigen, dass tatsächlich auch atypische interneuronale Wege existieren, die die Übertragung verschiedener Stoffe wie Calcium, Mitochondrien und Amyloid-Beta (Aβ) vermitteln. Chang et al. entdeckten und charakterisierten mithilfe von Super-Resolution- und Elektronenmikroskopie nanoröhrenartige Brücken zwischen Dendriten. Dieser Weg vermittelt die Übertragung von Calcium-Ionen, kleinen Molekülen und Aβ-Peptiden und könnte dadurch auch zur Ausbreitung und Anreicherung von Aβ bei Alzheimer beitragen — Mattia Maroso
Ich finde es wirklich erstaunlich, dass jedes Jahr weiterhin etwas Neues im menschlichen Körper entdeckt wird. Man könnte leicht denken, inzwischen wäre doch alles aufgeklärt.
Ich habe dazu einen interessanten Blogbeitrag gesehen, warum wir noch längst nicht alles entdeckt haben.
we’re not going to run out of new anatomy anytime soon
Natürlich geht es dort eher um große Strukturen der menschlichen Anatomie; bei sehr kleinen Größenordnungen wie den hier diskutierten Brücken ist es der naheliegende Grund, dass Entdeckungen sehr viel schwieriger sind. Der Beitrag fokussiert sich auf größere Strukturen.
Ich habe das Gefühl, dass naturwissenschaftlicher Schulunterricht und Dokumentationen mit dazu beitragen, den Eindruck zu erzeugen, es sei bereits alles entdeckt worden.
Solange wir nicht alles bis hinunter zur Planck-Länge entdeckt und bewiesen haben, dass genau diese Planck-Länge wirklich die Grenze ist, kann man nie sagen, dass wir alles entdeckt hätten. Im relativen Sinn haben wir wohl erst einen kleinen Teil verstanden.
Daran muss ich oft denken, wenn ich in Science-Fiction-Romanen sehe, wie außerirdische Technologie in kürzester Zeit rückentwickelt wird.
Um Chomskys Analogie aufzugreifen: Ich habe das Gefühl, die Kognitionswissenschaft befindet sich noch in einer Phase vor der galileischen Revolution. Tausende brillante Wissenschaftler haben in den letzten 100 Jahren enorme Leistungen erbracht, aber selbst die moderne Neurowissenschaft hat kaum bessere begriffliche Werkzeuge als: „Wenn man einen Apfel sieht, wird ein bestimmter Bereich des Kortex aktiv — nennen wir ihn also die Apple Zone.“ Gleichzeitig ist es tröstlich und traurig, dass wir vielleicht noch zu unseren Lebzeiten erleben, wie sich diese Einteilung verändert. Falls statt symptomorientierter Ratetherapien eines Tages echte Technologien wie ein Lügendetektor-Helm eingeführt werden, müssten wir gemeinsam über den gesellschaftlichen Preis urteilen.
Link zum Preprint
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.05.20.655147v1.full.pdf
Ich habe das Gefühl, dass wir jetzt auch künstliche neuronale Netze neu entwerfen müssen.
Das Erstaunliche am Gehirn ist, dass es unzählige Wege für die Informationsübertragung gibt, und interessant ist, dass wir selbst mit dieser Entdeckung weiterhin neue Wege finden. Ob künstliche neuronale Netze all diese Pfade modellieren können, ist fraglich.
Mit „communication“ ist hier weniger Information im engeren Sinn gemeint als vielmehr der Transport von Proteinen oder Ionen, insbesondere des Amyloid-Proteins, das für die Alzheimer-Forschung relevant ist.
Künstliche neuronale Netze haben seit ihrem Aufkommen die Ähnlichkeit mit echten Gehirnen fast vollständig aufgegeben. Je weiter die Neurowissenschaft voranschreitet, desto größer scheint die Lücke zwischen beiden eher zu werden.
Ich frage mich, wie das konkret angewendet werden sollte und worin genau der grundlegende Unterschied dazu besteht, dass einfach mehr I/O-Kanäle Daten in ein Neuron hinein- und herausbringen.
Diese Studie wurde überwiegend an Johns Hopkins in Baltimore durchgeführt und durch das National Institute of Neurological Disorders and Stroke unter dem Dach der NIH finanziert.
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Dieses Phänomen wurde vermutlich auch in den meisten Geweben beobachtet, und es gibt die Behauptung, dass es auch damit zusammenhängen könnte, wie Krebs sich ohne direkte Verbindung ausbreitet. Früher wurde das oft nur als kurioser Hintergrundeffekt abgetan, sodass die Forschung nicht richtig vorankam. Es gibt Hoffnung, dass sich das mit weiterer Entwicklung ultrahochauflösender Bildgebung deutlich vielschichtiger aufklären lässt.