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Wie hoch der Stromverbrauch des Gehirns zur Information ist

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Wie bereits auf dieser Seite beantwortet, verbraucht das Gehirn 20 W Leistung. Wie viel davon entfällt jedoch auf die Informationsverarbeitung und wie viel davon auf die Aufrechterhaltung biologischer Bedingungen für die Informationsverarbeitung, wie zum Beispiel die Temperaturregelung?


Laut "Tightly Coupled Brain Activity and Cerebral ATP Metabolic Rate", die im Scientific American Artikel "Why Does the Brain Need So Much Power?" zusammengefasst ist, macht bewusstes Rechnen 50% des Energieverbrauchs des Gehirns aus. Aus dem Artikel von Scientific American:

Chen und seine Kollegen verwendeten MRS speziell, um die Rate der Produktion von Adenosintriphosphat (ATP), der primären Quelle für zelluläre Energie, in Rattenhirnen zu verfolgen. MRS verwendet ein Magnetresonanztomographiegerät (MRT), das so programmiert ist, dass es bestimmte Elemente im Körper aufnimmt – in diesem Fall die drei Phosphoratome in jedem ATP-Molekül…

Das Team stellte fest, dass die Laborratten, wenn sie ausgeknockt wurden, 50 Prozent weniger ATP-Moleküle produzierten, als wenn sie leicht anästhesiert wurden in den wachsameren Tieren gefunden, trieben andere Gehirnfunktionen an. Er spekuliert, dass nur ein Drittel des im wachen Gehirn produzierten ATP für Haushaltsfunktionen verwendet wird und der Rest für andere Aktivitäten übrig bleibt.


Inhalt

Ein wahrscheinlicher Ursprung für den "Zehn-Prozent-Mythos" sind die Reserveenergietheorien der Harvard-Psychologen William James und Boris Sidis, die die Theorie in den 1890er Jahren an der beschleunigten Erziehung des Wunderkindes William Sidis testeten. Danach sagte James den Zuhörern, dass Menschen nur einen Bruchteil ihres vollen geistigen Potenzials ausschöpfen, was als plausible Behauptung angesehen wird. [5] Das Konzept gewann an Bedeutung, indem es innerhalb der Selbsthilfebewegung der 1920er Jahre zirkulierte, beispielsweise das Buch Mind Myths: Erforschen populärer Annahmen über den Geist und das Gehirn enthält ein Kapitel über den Zehn-Prozent-Mythos, das eine Selbsthilfe-Werbung aus dem Jahr 1929 zeigt Welt Almanach mit der Zeile "Es gibt KEINE GRENZEN, was das menschliche Gehirn leisten kann. Wissenschaftler und Psychologen sagen uns, dass wir nur etwa ZEHN PROZENT unserer Gehirnleistung verbrauchen." [6] Dies wurde zu einer besonderen "Haustieridee" [7] des Science-Fiction-Autors und Herausgebers John W. Campbell, der 1932 in einer Kurzgeschichte schrieb, dass "kein Mensch in der ganzen Geschichte jemals auch nur die Hälfte des denkenden Teils seines Gehirns benutzte". ". [8] Im Jahr 1936 machte der amerikanische Schriftsteller und Sender Lowell Thomas die Idee populär – in einem Vorwort zu Dale Carnegies Wie man Freunde gewinnt und Menschen beeinflusst– indem man den falsch genauen Prozentsatz einschließt: „Professor William James von Harvard pflegte zu sagen, dass der durchschnittliche Mensch nur zehn Prozent seiner latenten geistigen Fähigkeiten entwickelt“. [9]

In den 1970er Jahren schlug der in Bulgarien geborene Psychologe und Pädagoge Georgi Lozanov die Lehrmethode der Suggestopädie vor, indem er glaubte, "dass wir vielleicht nur fünf bis zehn Prozent unserer geistigen Leistungsfähigkeit nutzen". [10] [11] Der Ursprung des Mythos wurde auch Wilder Penfield zugeschrieben, dem in den USA geborenen Neurochirurgen, der der erste Direktor des Montreal Neurological Institute der McGill University war. [12]

Einer verwandten Ursprungsgeschichte zufolge entstand der Zehn-Prozent-Mythos höchstwahrscheinlich aus einem Missverständnis (oder einer falschen Darstellung) der neurologischen Forschung im späten 19. oder frühen 20. Jahrhundert. Zum Beispiel sind die Funktionen vieler Gehirnregionen (insbesondere in der Großhirnrinde) so komplex, dass die Auswirkungen der Schädigung subtil sind, was frühe Neurologen dazu veranlasste, sich zu fragen, was diese Regionen taten. [13] Es wurde auch entdeckt, dass das Gehirn hauptsächlich aus Gliazellen besteht, die sehr untergeordnete Funktionen zu haben schienen. James W. Kalat, Autor des Lehrbuchs Biologische Psychologie, weist darauf hin, dass Neurowissenschaftler in den 1930er Jahren um die große Zahl "lokaler" Neuronen im Gehirn wussten. Das Missverständnis der Funktion lokaler Neuronen mag zum Zehn-Prozent-Mythos geführt haben. [14] Der Mythos könnte einfach durch eine Kürzung der Idee verbreitet worden sein, dass einige zu einem bestimmten Zeitpunkt einen kleinen Prozentsatz ihres Gehirns verwenden. [1] Im selben Artikel in Wissenschaftlicher Amerikaner, John Henley, ein Neurologe an der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota, erklärt: "Es gibt Beweise dafür, dass Sie über einen Tag hinweg 100 Prozent des Gehirns nutzen". [1]

Obwohl Teile des Gehirns allgemein verstandene Funktionen haben, bleiben viele Geheimnisse darüber, wie Gehirnzellen (d. h. Neuronen und Gliazellen) zusammenarbeiten, um komplexe Verhaltensweisen und Störungen hervorzurufen. Die vielleicht umfassendste und mysteriöseste Frage ist, wie verschiedene Regionen des Gehirns zusammenarbeiten, um bewusste Erfahrungen zu bilden. Bisher gibt es keine Beweise dafür, dass es einen Ort für Bewusstsein gibt, was Experten zu der Annahme verleitet, dass es sich wirklich um eine kollektive neuronale Anstrengung handelt. Daher kann es, wie bei James' Idee, dass der Mensch über ein ungenutztes kognitives Potenzial verfügt, sein, dass viele Fragen zum Gehirn nicht vollständig beantwortet wurden. [1]

Der Neurologe Barry Gordon beschreibt den Mythos als falsch und fügt hinzu: "Wir nutzen praktisch jeden Teil des Gehirns und dass (die meisten) das Gehirn fast die ganze Zeit aktiv ist." [1] Der Neurowissenschaftler Barry Beyerstein führt sechs Arten von Beweisen an, die den Zehn-Prozent-Mythos widerlegen: [15]

  1. Untersuchungen zu Hirnschäden: Wenn 10 Prozent des Gehirns normal genutzt werden, dann sollten Schäden an anderen Bereichen die Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigen. Stattdessen gibt es fast keinen Bereich des Gehirns, der ohne Verlust von Fähigkeiten geschädigt werden kann. Schon eine geringfügige Schädigung kleiner Bereiche des Gehirns kann tiefgreifende Auswirkungen haben.
  2. Gehirnscans haben gezeigt, dass egal was man tut, alle Hirnareale immer aktiv sind. Einige Bereiche sind zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiver als andere, aber abgesehen von Hirnschäden gibt es keinen Teil des Gehirns, der absolut nicht funktioniert. Technologien wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ermöglichen die Überwachung der Aktivität des lebenden Gehirns. Sie zeigen, dass selbst während des Schlafs alle Teile des Gehirns ein gewisses Maß an Aktivität aufweisen. Nur bei schweren Schäden hat ein Gehirn „stille“ Bereiche.
  3. Das Gehirn kostet den Rest des Körpers enorm viel Sauerstoff und Nährstoffe. Es kann bis zu 20 Prozent der Körperenergie benötigen – mehr als jedes andere Organ – obwohl es nur 2 Prozent des menschlichen Körpergewichts ausmacht. [16][17] Wenn 90 Prozent davon unnötig wären, hätten Menschen mit kleineren, effizienteren Gehirnen einen großen Überlebensvorteil. Wäre dies der Fall, hätte der Prozess der natürlichen Selektion die ineffizienten Gehirnanteile eliminiert. Es ist auch höchst unwahrscheinlich, dass sich ein Gehirn mit so viel redundanter Materie entwickelt hätte, angesichts des historischen Risikos, bei der Geburt zu sterben, das mit der großen Gehirngröße (und damit der Schädelgröße) des Menschen verbunden ist, [18] würde es eine starker Selektionsdruck gegen eine so große Hirngröße, wenn nur 10 Prozent tatsächlich im Einsatz wären.
  4. Lokalisierung der Funktion: Anstatt als einzelne Masse zu fungieren, verfügt das Gehirn über unterschiedliche Regionen für verschiedene Arten der Informationsverarbeitung. Jahrzehntelange Forschung hat sich damit beschäftigt, Funktionen auf Bereiche des Gehirns abzubilden, und es wurden keine funktionslosen Bereiche gefunden.
  5. Mikrostrukturanalyse: Beim Single-Unit-Recording-Verfahren führen Forscher eine winzige Elektrode in das Gehirn ein, um die Aktivität einer einzelnen Zelle zu überwachen. Wären 90 Prozent der Zellen ungenutzt, hätte diese Technik dies ergeben. : Nicht genutzte Gehirnzellen neigen zur Degeneration. Wenn also 90 Prozent des Gehirns inaktiv wären, würde die Autopsie normaler erwachsener Gehirne eine großflächige Degeneration aufdecken.

Um den Zehn-Prozent-Mythos zu entlarven, Neuronen kennen Redakteurin Gabrielle-Ann Torre schreibt, dass es auch nicht wünschenswert wäre, das Gehirn zu hundert Prozent zu nutzen. Eine solche ungehinderte Aktivität würde mit ziemlicher Sicherheit einen epileptischen Anfall auslösen. [19] Torre schreibt, dass eine Person selbst im Ruhezustand wahrscheinlich so viel von ihrem Gehirn wie vernünftigerweise über das Standardmodusnetzwerk nutzt, ein weit verbreitetes Gehirnnetzwerk, das auch ohne kognitive Aufgaben aktiv und synchronisiert ist. Daher "ruhen große Teile des Gehirns nie wirklich, wie der 10%-Mythos andernfalls vermuten lässt."

Einige Befürworter des Glaubens der „zehn Prozent des Gehirns“ haben lange behauptet, dass die „unbenutzten“ neunzig Prozent in der Lage sind, psychische Kräfte zu zeigen und zu Psychokinese und außersinnlicher Wahrnehmung trainiert werden können. [3] [15] Dieses Konzept ist besonders mit dem vorgeschlagenen Gebiet der "Psionik" (Psychik + Elektronik) verbunden, einem Lieblingsprojekt des einflussreichen Science-Fiction-Redakteurs John W. Campbell, Jr. in den 1950er und 60er Jahren. Es gibt keine wissenschaftlich verifizierten Beweise für die Existenz solcher Befugnisse. [15] Solche Überzeugungen sind unter New-Age-Befürwortern bis heute weit verbreitet.

1980 veröffentlichte Roger Lewin einen Artikel in Wissenschaft, "Is Your Brain Really Necessary?", [20] über Studien von John Lorber zu Hirnrindenverlusten. Er berichtet über den Fall eines Studenten der Sheffield University, der einen gemessenen IQ von 126 hatte und einen Abschluss in Mathematik machte, aber kaum wahrnehmbare Hirnsubstanz hatte, da sein Kortex durch Hydrozephalus extrem reduziert war. Der Artikel führte zur Ausstrahlung einer Dokumentation von Yorkshire Television mit dem gleichen Titel, obwohl es sich um einen anderen Patienten handelte, bei dem normale Gehirnmasse auf ungewöhnliche Weise in einem sehr großen Schädel verteilt war. [21] Es wurden Erklärungen für die Situation des ersten Studenten vorgeschlagen, wobei die Gutachter feststellten, dass Lorbers Scans zeigten, dass die Gehirnmasse des Probanden nicht fehlte, sondern auf dem kleinen verfügbaren Raum komprimiert wurde, möglicherweise auf eine größere Dichte als normales Gehirngewebe komprimiert. [22] [23]

Mehrere Bücher, Filme und Kurzgeschichten wurden in engem Zusammenhang mit diesem Mythos geschrieben. Dazu gehört der Film von 1986 Flug des Navigators der Roman Die dunklen Felder und seine Verfilmung von 2011, Grenzenlos (Angabe von 20 Prozent statt der typischen 10 Prozent) der Film von 1991 verteidige dein Leben das neunte Buch (weiße Nacht) der Buchreihe von Jim Butcher Die Dresdner Akten der shōnen manga Psyren und der Film von 2014 Lucy– die alle unter der Vorstellung arbeiten, dass der Rest des Gehirns durch die Verwendung eines Medikaments erreicht werden könnte. [24] Lucy insbesondere zeigt eine Figur, die zunehmend gottähnliche Fähigkeiten erlangt, sobald sie 10 Prozent überschreitet, obwohl der Film darauf hindeutet, dass 10 Prozent die Gehirnkapazität zu einem bestimmten Zeitpunkt und nicht die dauerhafte Nutzung darstellen.

Der Mythos wurde in einer Episode vom 27. Oktober 2010 von untersucht MythBusters. Die Gastgeber verwendeten Magnetenzephalographie und funktionelle Magnetresonanztomographie, um das Gehirn von jemandem zu scannen, der eine komplizierte mentale Aufgabe versuchte, und stellten fest, dass über 10 %, bis zu 35 %, während ihres Tests verwendet wurden. [25]

Der Mythos über zehn Prozent des Gehirns kommt häufig in der Werbung vor, [26] und in Unterhaltungsmedien wird er oft als Tatsache angeführt.

In der zweiten Staffel von Bringen! Mit Ruff Ruffman, "Ruff's Case of Blues in the Brain", entlarvten sie die Theorie.

In Teen Titans gehen!, Beast Boy versucht, ein Find-It-Rätsel zu lösen, indem er mehr Prozent des Gehirns freischaltet.


Studie findet Hirnareale, die an der Suche nach Informationen über schlechte Möglichkeiten beteiligt sind

Ilya Monosov, PhD, zeigt Daten zur Gehirnaktivität von Affen, die sich mit Unsicherheit auseinandersetzen. Monosov und Kollegen von der Washington University School of Medicine in St. Louis haben die Gehirnregionen identifiziert, die an der Entscheidung beteiligt sind, ob ein schlimmes Ereignis bevorsteht. Bildnachweis: Washington University Photographic Services

Der Begriff „Doomscrolling“ beschreibt das endlose Scrollen durch schlechte Nachrichten in den sozialen Medien und das Lesen jedes besorgniserregenden Leckerbissens, der auftaucht, eine Angewohnheit, die leider während der COVID-19-Pandemie üblich geworden zu sein scheint.

Die Biologie unseres Gehirns könnte dabei eine Rolle spielen. Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben bestimmte Bereiche und Zellen im Gehirn identifiziert, die aktiv werden, wenn eine Person vor der Wahl steht, Informationen über ein unerwünschtes aversives Ereignis zu erfahren oder zu verbergen, das die Person wahrscheinlich nicht verhindern kann .

Die Ergebnisse, veröffentlicht am 11. Juni in Neuron, könnte Aufschluss über die Prozesse geben, die psychiatrischen Erkrankungen wie Zwangsstörungen und Angstzuständen zugrunde liegen – ganz zu schweigen davon, wie wir alle mit der Informationsflut umgehen, die ein Merkmal des modernen Lebens ist.

"Das Gehirn der Menschen ist nicht gut gerüstet, um mit dem Informationszeitalter umzugehen", sagte der leitende Autor Ilya Monosov, Ph.D., außerordentlicher Professor für Neurowissenschaften, Neurochirurgie und Biomedizintechnik. "Die Leute überprüfen, überprüfen, überprüfen ständig nach Nachrichten, und einige dieser Überprüfungen sind völlig nutzlos. Unser moderner Lebensstil könnte die Schaltkreise in unserem Gehirn neu formen, die sich über Millionen von Jahren entwickelt haben, um uns zu helfen, in einer unsicheren und sich ständig verändernden Umgebung zu überleben." Welt."

Im Jahr 2019 identifizierten die Monosov-Labormitglieder J. Kael White, Ph.D., damals noch Doktorand, und der leitende Wissenschaftler Ethan S. Bromberg-Martin, Ph.D Ereignisse wie Belohnungen. Aktivitäten in diesen Bereichen trieben die Motivation der Affen an, Informationen über gute Dinge zu finden, die passieren könnten.

Es war jedoch nicht klar, ob dieselben Kreise daran beteiligt waren, Informationen über negativ erwartete Ereignisse wie Bestrafungen zu suchen. Schließlich wollen die meisten wissen, ob sich zum Beispiel eine Wette auf ein Pferderennen wahrscheinlich groß auszahlt. Nicht so bei schlechten Nachrichten.

"Wenn man in der Klinik einigen Patienten die Möglichkeit gibt, einen Gentest zu machen, um herauszufinden, ob sie zum Beispiel an der Huntington-Krankheit leiden, werden einige Leute den Test so schnell wie möglich durchführen lassen, während andere dies ablehnen." getestet werden, bis Symptome auftreten", sagte Monosov. "Kliniken sehen bei manchen Menschen ein informationssuchendes Verhalten und bei anderen furchtbares Verhalten."

Um die neuronalen Schaltkreise zu finden, die an der Entscheidung beteiligt sind, Informationen über unerwünschte Möglichkeiten zu suchen, lehrten der Erstautor Ahmad Jezzini, Ph.D., und Monosov zwei Affen zu erkennen, wenn etwas Unangenehmes auf sie zukommt. Sie trainierten die Affen, Symbole zu erkennen, die darauf hindeuteten, dass sie einen irritierenden Luftstoß ins Gesicht bekommen könnten. Zum Beispiel wurde den Affen zuerst ein Symbol gezeigt, das ihnen sagte, dass ein Zug kommen könnte, aber mit unterschiedlicher Sicherheit. Einige Sekunden nachdem das erste Symbol angezeigt wurde, wurde ein zweites Symbol angezeigt, das die Unsicherheit der Tiere auflöste. Es sagte den Affen, dass der Zug definitiv kommen würde oder nicht.

Die Forscher maßen, ob die Tiere wissen wollten, was passieren würde, indem sie auf das zweite Signal warteten oder den Blick abwandten oder in separaten Experimenten die Affen zwischen verschiedenen Symbolen und deren Ergebnissen wählen ließen.

Ähnlich wie Menschen hatten die beiden Affen unterschiedliche Einstellungen zu schlechten Nachrichten: Der eine wollte wissen, der andere wollte es lieber nicht. Der Unterschied in ihrer Einstellung zu schlechten Nachrichten war auffallend, weil sie in Bezug auf gute Nachrichten ähnlicher Meinung waren. Als ihnen die Möglichkeit gegeben wurde, herauszufinden, ob sie etwas bekommen würden, das ihnen gefiel – einen Tropfen Saft –, entschieden sich beide konsequent dafür, es herauszufinden.

„Wir fanden heraus, dass die Einstellung zur Suche nach Informationen über negative Ereignisse in beide Richtungen gehen kann, selbst bei Tieren, die die gleiche Einstellung zu positiven lohnenden Ereignissen haben“, sagte Jezzini, Dozent für Neurowissenschaften. "Für uns war das ein Zeichen dafür, dass die beiden Einstellungen möglicherweise von unterschiedlichen neuronalen Prozessen geleitet werden."

Durch die genaue Messung der neuronalen Aktivität im Gehirn, während die Affen mit diesen Entscheidungen konfrontiert waren, identifizierten die Forscher einen Gehirnbereich, den vorderen cingulären Kortex, der Informationen über Einstellungen zu guten und schlechten Möglichkeiten getrennt kodiert. Sie fanden einen zweiten Gehirnbereich, den ventrolateralen präfrontalen Kortex, der einzelne Zellen enthält, deren Aktivität die Gesamteinstellung der Affen widerspiegelt: ja für Informationen über gute oder schlechte Möglichkeiten vs. ja für Informationen nur über gute Möglichkeiten.

Das Verständnis der neuronalen Schaltkreise, die der Unsicherheit zugrunde liegen, ist ein Schritt hin zu besseren Therapien für Menschen mit Erkrankungen wie Angstzuständen und Zwangsstörungen, die mit der Unfähigkeit einhergehen, Unsicherheit zu tolerieren.

„Wir haben diese Studie gestartet, weil wir wissen wollten, wie das Gehirn unseren Wunsch kodiert, zu wissen, was unsere Zukunft für uns bereithält“, sagte Monosov. „Wir leben in einer Welt, für die sich unser Gehirn nicht entwickelt hat. Die ständige Verfügbarkeit von Informationen ist eine neue Herausforderung für uns. Ich denke, das Verständnis der Mechanismen der Informationssuche ist sehr wichtig für die Gesellschaft und die psychische Gesundheit in einem Bevölkerungszahl."


Der Stromverbrauch des menschlichen Gehirns ist bemerkenswert gering und wie Computer seine Effizienz nachahmen können

Ein neues Papier von Forschern aus Großbritannien und Deutschland untersucht, wie viel Energie das menschliche Gehirn bei der Ausführung verschiedener Aufgaben verbraucht – und beleuchtet, wie Menschen eines Tages ähnliche computerbasierte künstliche Intelligenzen aufbauen könnten. Die Kartierung biologischer Systeme ist nicht so sexy wie die riesigen Entdeckungen, die neue Produkte oder Fähigkeiten vorantreiben, aber das liegt daran, dass es die letzte Entdeckung ist – nicht die jahrzehntelange akribische Arbeit, die den Grundstein legt, — der dazu neigt, zu erhalten die ganze Aufmerksamkeit der Medien.

Dieser Artikel — Power Consumption während Neuronal Computation— wird in einer kommenden Ausgabe des IEEE’s-Magazins erscheinen, “Engineering Intelligent Electronic Systems Based on Computational Neuroscience” Hier bei ET haben wir das Gehirn diskutiert’ 8217s Recheneffizienz bei mehr als einer Gelegenheit. Kurz gesagt, das Gehirn ist um Größenordnungen energieeffizienter als unsere besten Supercomputer – und das Verständnis seiner Struktur und Funktion ist absolut entscheidend.

Ist das Gehirn digital oder analog? Beide

Wenn wir in der Neuzeit an Rechencluster denken, denken wir an riesige Arrays homogener oder nahezu homogener Systeme. Sicher, ein Supercomputer könnte zwei verschiedene Arten von Prozessoren kombinieren – zum Beispiel Intel Xeon + Nvidia Tesla oder Intel Xeon + Xeon Phi – aber so unterschiedlich CPUs und GPUs auch sind, sie sind beide immer noch digitale Prozessoren. Es stellt sich heraus, dass das Gehirn sowohl digitale als auch analoge Signale in sich integriert und die beiden Methoden auf unterschiedliche Weise verwendet werden.Ein möglicher Grund dafür ist, dass die Energieeffizienz der beiden Methoden stark variiert, je nachdem, wie viel Bandbreite Sie benötigen und wie weit das Signal gehen muss.

Die Effizienz der beiden Systeme hängt davon ab, welches SNR (Signal to Noise)-Verhältnis Sie innerhalb des Systems aufrechterhalten müssen.

Einer der anderen Unterschiede zwischen existierenden Supercomputern und dem Gehirn besteht darin, dass Neuronen nicht alle die gleiche Größe haben und nicht alle dieselbe Funktion erfüllen. Wenn Sie in der High School Biologie studiert haben, erinnern Sie sich vielleicht daran, dass Neuronen grob in Motoneuronen, sensorische Neuronen und Interneurone eingeteilt werden. Diese Art der Gruppierung ignoriert die feinen Unterschiede zwischen den verschiedenen Strukturen — die tatsächliche Anzahl der verschiedenen Arten von Neuronen im Gehirn wird auf mehrere hundert und vielleicht sogar bis zu 10.000 geschätzt — je nachdem, wie Sie sie klassifizieren.

Vergleichen Sie das mit einem modernen Supercomputer, der zwei oder drei (höchstens) CPU-Architekturen verwendet, um Berechnungen durchzuführen, und Sie werden den Unterschied zwischen unseren eigenen Bemühungen, Computing auf Exascale-Ebene zu erreichen und das Gehirn zu simulieren, und den tatsächlichen biologischen Struktur. Wenn sich unsere Modelle den biologischen Funktionen angenähert haben, haben Sie Cluster von ARM Cortex M0-Prozessoren, die an Banken von 15-Kern-Xeons gebunden sind, die Daten an Tesla-GPUs weiterleiteten, die auch an einige Intel Quark-Prozessoren gebunden waren, wobei ein anderer Stamm die Arbeit in eine Gruppe verlagerte von IBM Power8-Kernen – alle arbeiten in perfekter Harmonie. So wie moderne CPUs sehr unterschiedliche Energieeffizienz, Die-Größen und Stromverbrauch aufweisen, sehen wir bei Neuronen genau die gleichen Trends.

Alle drei Diagramme sind interessant, aber am meisten fasziniert mich das Diagramm ganz rechts. Die relative Effizienz wird entlang der vertikalen Achse grafisch dargestellt, während die horizontale Achse Bits pro Sekunde aufweist. Wenn Sie es sich ansehen, werden Sie feststellen, dass die effizientesten Neuronen in Bezug auf die pro ATP-Molekül übertragenen Bits (ATP ist eine biologische Energieeinheit, die Bits pro Watt in der Computertechnik entspricht) auch in Bezug auf die Bits pro Sekunde. Die Neuronen, die die meisten Daten in Bits pro Sekunde übertragen können, sind auch am wenigsten effizient.

Auch hier sehen wir deutliche Ähnlichkeiten zwischen dem Design moderner Mikroprozessoren und den Eigenschaften biologischer Organismen. Das soll nicht die Größe der Lücke oder die dramatischen Verbesserungen herunterspielen, die wir vornehmen müssen, um ein ähnliches Leistungsniveau zu bieten, aber es gibt hier keine mystische Sauce ’ und die Analyse der biologischen Systeme sollte uns besser machen Daten darüber, wie Halbleiterdesigns optimiert werden können, um sich dem anzunähern.

Ein neuromorpher Chip. Die meisten Versuche, das menschliche Gehirn zu emulieren, drehten sich bisher hauptsächlich um die Nachbildung von Neuronen und Synapsen mit Crossbar-Schaltern.

Vieles von dem, was wir über ExtremeTech behandeln, bezieht sich auf das Hier und Jetzt. Ein besseres Modell des Energieverbrauchs von Neuronen spricht nicht wirklich für kurzfristige Ziele – dies führt nicht direkt zu einem besseren Mikroprozessor oder einer schnelleren Grafikkarte. Es löst nicht die enormen Probleme, mit denen wir konfrontiert sind, wenn wir versuchen, konventionelle Computer auf ein Modell umzustellen, das die eigene Funktion des Gehirns genauer nachahmt (neuromorphes Design). Aber es tut bringen uns dem langfristigen Ziel, das Gehirn vollständig zu verstehen (und möglicherweise zu simulieren), einen entscheidenden Schritt näher. Schließlich kann man die Funktion eines Organs nicht simulieren, wenn man nicht versteht, wie es signalisiert oder unter welchen Bedingungen es funktioniert. [Lesen: Eine bionische Augenprothese, die die Sprache Ihres Gehirns spricht.]

Das Emulieren eines Gehirns hat mindestens eines gemeinsam mit dem Emulieren eines Befehlssatzes in der Computertechnik – je größer die Kluft zwischen den beiden Technologien ist, desto höher sind in der Regel die Energiekosten, um sie zu emulieren. Je besser wir das Gehirn analysieren können, desto besser sind unsere Chancen, eines nachzuahmen, ohne dass Industriekraftwerke benötigt werden, um das Licht an und die Kühlung am Laufen zu halten.


Das Vergessen verbraucht mehr Gehirnleistung als das Erinnern

Zusammenfassung: Das absichtliche Vergessen erfordert möglicherweise mehr Aufmerksamkeit für die unerwünschten Informationen als weniger.

Quelle: University of Texas in Austin

Die Entscheidung, etwas zu vergessen, erfordert möglicherweise mehr mentale Anstrengung als der Versuch, sich daran zu erinnern, fanden Forscher der University of Texas in Austin durch Neuroimaging heraus.

Diese Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift für Neurowissenschaften, schlagen vor, dass, um ein unerwünschtes Erlebnis zu vergessen, mehr Aufmerksamkeit darauf gerichtet werden sollte. Dieses überraschende Ergebnis erweitert die bisherige Forschung zum absichtlichen Vergessen, die sich darauf konzentrierte, die Aufmerksamkeit auf die unerwünschten Informationen zu reduzieren, indem die Aufmerksamkeit von unerwünschten Erfahrungen weggeleitet oder das Abrufen von Erinnerungen unterdrückt wurde.

“Vielleicht möchten wir Erinnerungen, die unangepasste Reaktionen auslösen, wie traumatische Erinnerungen, verwerfen, damit wir auf neue Erfahrungen anpassungsfähiger reagieren können,”, sagte Jarrod Lewis-Peacock, leitender Autor der Studie und Assistenzprofessor. Psychologie an der UT Austin. “Die jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass wir die Fähigkeit haben, freiwillig etwas zu vergessen, aber wie unser Gehirn das macht, wird immer noch in Frage gestellt. Sobald wir herausgefunden haben, wie Erinnerungen geschwächt werden, und Wege finden, dies zu kontrollieren, können wir eine Behandlung entwickeln, die den Menschen hilft, sich von unerwünschten Erinnerungen zu befreien.”

Erinnerungen sind nicht statisch. Sie sind dynamische Konstruktionen des Gehirns, die durch Erfahrung regelmäßig aktualisiert, modifiziert und neu organisiert werden. Das Gehirn erinnert und vergisst ständig Informationen – und vieles davon geschieht automatisch im Schlaf.

Wenn es um absichtliches Vergessen geht, konzentrierten sich frühere Studien auf die Lokalisierung von "Hotspots" der Aktivität in den Kontrollstrukturen des Gehirns, wie dem präfrontalen Kortex, und Langzeitgedächtnisstrukturen, wie dem Hippocampus. Die neueste Studie konzentriert sich stattdessen auf die sensorischen und wahrnehmungsbezogenen Bereiche des Gehirns, insbesondere den ventralen temporalen Kortex, und die dortigen Aktivitätsmuster, die Gedächtnisrepräsentationen komplexer visueller Reize entsprechen.

„Wir schauen nicht auf die Quelle der Aufmerksamkeit im Gehirn, sondern auf ihren Anblick“, sagte Lewis-Peacock, der auch mit dem UT Austin Department of Neuroscience und der Dell Medical School verbunden ist.

Mithilfe von Neuroimaging, um Muster der Gehirnaktivität zu verfolgen, zeigten die Forscher einer Gruppe gesunder Erwachsener Bilder von Szenen und Gesichtern und wiesen sie an, sich an jedes Bild zu erinnern oder es zu vergessen.

Ihre Ergebnisse bestätigten nicht nur, dass der Mensch die Fähigkeit besitzt, zu kontrollieren, was er vergisst, sondern dass erfolgreiches bewusstes Vergessen „moderate Level“ an Gehirnaktivität in diesen Sinnes- und Wahrnehmungsbereichen erfordert – mehr Aktivität, als zum Erinnern erforderlich war.

“Ein mäßiges Maß an Gehirnaktivität ist entscheidend für diesen Vergessensmechanismus. Zu stark, und es wird das Gedächtnis zu schwach stärken, und Sie werden es nicht ändern“, sagte Tracy Wang, Hauptautorin der Studie und Postdoktorandin für Psychologie an der UT Austin. “Wichtigerweise ist es die Absicht zu vergessen, die die Aktivierung des Gedächtnisses erhöht, und wenn diese Aktivierung den Sweetspot ‘moderat’er erreicht, führt dies zum späteren Vergessen dieser Erfahrung.”

Die Forscher fanden auch heraus, dass die Teilnehmer eher Szenen als Gesichter vergessen, die viel mehr emotionale Informationen enthalten können, sagten die Forscher.

“Wir lernen, wie diese Mechanismen in unserem Gehirn auf verschiedene Arten von Informationen reagieren, und es bedarf noch viel weiterer Forschung und Replikation dieser Arbeit, bevor wir verstehen, wie wir unsere Fähigkeit des Vergessens nutzen können,”, sagte Lewis- Peacock, der eine neue Studie mit Neurofeedback begonnen hat, um zu verfolgen, wie viel Aufmerksamkeit bestimmten Arten von Erinnerungen geschenkt wird.

“Dies wird Platz machen für zukünftige Studien darüber, wie wir diese wirklich starken, klebrigen emotionalen Erinnerungen verarbeiten und hoffentlich loswerden, die einen starken Einfluss auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden haben können” Lewis-Peacock.

Diese im Journal of Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass, um eine unerwünschte Erfahrung zu vergessen, mehr Aufmerksamkeit darauf gerichtet werden sollte. Dieses überraschende Ergebnis erweitert die bisherige Forschung zum absichtlichen Vergessen, die sich darauf konzentrierte, die Aufmerksamkeit auf die unerwünschten Informationen zu reduzieren, indem die Aufmerksamkeit von unerwünschten Erfahrungen weggeleitet oder das Abrufen von Erinnerungen unterdrückt wurde.

Quelle:
University of Texas in Austin
Medienkontakte:
Rachel Griess – University of Texas at Austin
Bildquelle:
Das Bild von Neuroscience News ist gemeinfrei.


Rechenleistung: Menschliches Gehirn vs. Supercomputer

Ein Supercomputer ist ein Computer mit einer hohen Leistung im Vergleich zu einem Allzweckcomputer. Die Leistung eines Supercomputers wird üblicherweise in Gleitkommaoperationen pro Sekunde gemessen (FLOPS) statt Millionen Anweisungen pro Sekunde (MIPS).

Seit 2017 gibt es Supercomputer, die bis zu fast hundert Billiarden FLOPS leisten können. Seit November 2017 laufen auf allen der schnellsten 500 Supercomputer der Welt Linux-basierte Betriebssysteme. Weitere Forschungen werden durchgeführt in China, das Vereinigte Staaten, das europäische Union, Taiwan und Japan noch schneller, leistungsfähiger und technologischer bauen Überlegene Exascale-Supercomputer.

Supercomputer spielen eine wichtige Rolle im Bereich der Computational Science und werden für eine Vielzahl rechenintensiver Aufgaben in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Quantenmechanik, Wettervorhersage, Klimaforschung, Öl- und Gasexploration, molekulare Modellierung (Berechnung der Strukturen und Eigenschaften). chemischer Verbindungen, biologischer Makromoleküle, Polymere und Kristalle) und physikalische Simulationen (wie Simulationen der frühen Momente des Universums, der Aerodynamik von Flugzeugen und Raumfahrzeugen, der Detonation von Kernwaffen und der Kernfusion). Im Laufe ihrer Geschichte waren sie auf dem Gebiet der Kryptoanalyse unverzichtbar.

Zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Artikels ist der schnellste Supercomputer der Welt Gipfel oder OLCF-4, entwickelt von IBM zur Verwendung bei Oak Ridge National Laboratory, den schnellsten Supercomputer der Welt mit 200 Petaflops.

Jeder seiner 4.608 Knoten (9.216 IBM POWER9 CPUs und 27.648 NVIDIA Tesla GPUs) verfügt über 600 GB zusammenhängenden Speicher (6×16 = 96 GB HBM2 plus 2×8×32 = 512 GB DDR4 SDRAM), der von allen CPUs adressierbar ist und GPUs plus 800 GB nichtflüchtiger RAM, der als Burst-Puffer oder als Erweiterungsspeicher verwendet werden kann. Die POWER9-CPUs und Volta-GPUs werden über NVIDIAs Hochgeschwindigkeits-NVLink verbunden.

Dies ermöglicht ein heterogenes Rechenmodell. Um einen hohen Datendurchsatz zu gewährleisten, werden die Knoten in einer blockierungsfreien Fat-Tree-Topologie unter Verwendung einer Dual-Rail Mellanox EDR InfiniBand-Verbindung sowohl für den Speicher- als auch für den prozessübergreifenden Kommunikationsverkehr verbunden, der sowohl eine Bandbreite von 200 Gb/s zwischen den Knoten liefert und netzwerkinterne Rechenbeschleunigung für Kommunikationsframeworks wie MPI und SHMEM/PGAS.

Gehirne unterscheiden sich stark von Computern

Unsere wundersamen Gehirne arbeiten in der nächsthöheren Ordnung. Obwohl es unmöglich ist, genau zu berechnen, wird postuliert, dass das menschliche Gehirn arbeitet mit 1 exaFLOP, was einer Milliarde Berechnungen pro Sekunde entspricht.

Wenn wir über Computer sprechen, beziehen wir uns auf sorgfältig konstruierte Maschinen, die auf Logik, Reproduzierbarkeit, Vorhersagbarkeit und Mathematik basieren. Das menschliche Gehirn hingegen ist ein verworrenes, scheinbar zufälliges Durcheinander von Neuronen, die sich nicht vorhersehbar verhalten.

Das Gehirn ist sowohl Hardware als auch Software, während es bei Computern einen inhärenten Unterschied gibt. Dieselben miteinander verbundenen Bereiche, verbunden durch Milliarden von Neuronen und vielleicht Billionen von Gliazellen, können gleichzeitig wahrnehmen, interpretieren, speichern, analysieren und neu verteilen. Computer haben aufgrund ihrer Definition und ihres grundlegenden Designs einige Teile für die Verarbeitung und andere für das Gedächtnis. Das Gehirn macht diese Trennung nicht, was es enorm effizient macht.

Die gleichen Berechnungen und Prozesse, für die ein Computer möglicherweise einige Millionen Schritte benötigt, können durch einige hundert Neuronenübertragungen erreicht werden, die viel weniger Energie benötigen und mit einer viel höheren Effizienz arbeiten. Die Energiemenge, die der schnellste Supercomputer der Welt für die Berechnungen benötigt, würde ausreichen, um ein Gebäude mit Energie zu versorgen.

Eines der Dinge, die Gehirne wirklich auszeichnen, ist neben ihrem klaren Vorteil in der rohen Rechenleistung die Flexibilität, die sie zeigt. Im Wesentlichen kann sich das menschliche Gehirn selbst neu verdrahten, eine Leistung, die formal als Neuroplastizität bekannt ist. Neuronen sind in der Lage, sich von anderen zu trennen und wieder zu verbinden und sogar ihre grundlegenden Eigenschaften zu ändern, was ein sorgfältig konstruierter Computer nicht kann.

Hinweise und Referenzen


Die Ursachen der Informationsüberflutung

Die Überlastung des Gehirns ergibt sich aus einer Vielzahl von Faktoren, von denen jeder durch die Aufnahme neuer Informationen entsteht. Der Geist hat eine begrenzte Fähigkeit, sich zu jeder Zeit mit Informationen zu befassen, und neigt zu Neuerungen in seiner Umgebung. Die Kombination aus eingeschränkter Aufmerksamkeit und dem Streben nach Originalität ist in unserem modernen Kontext problematisch, in dem eine schnelle Kontaktaufnahme mit Informationen durch den einfachen Zugang zu elektronischen Geräten und sozialen Medien allgegenwärtig ist.

Trotz der problematischen Disposition des Gehirns ist eine Überlastung des Gehirns aufgrund eines Überschusses an Informationen nicht garantiert. Laut einer Umfrage des Pew Research Center mit dem Titel „Information Overload“ stellten 79 % der Befragten fest, dass der Zugang zu vielen Arten von Informationen ihnen ein Gefühl der Kontrolle über ihr Leben verlieh. Die Umfrage ergab, dass bestimmte Umstände – und sogar bestimmte Institutionen – die Auswirkungen einer Überlastung auslösen können. 56 Prozent der Befragten gaben an, dass sie durch Regierungsbehörden, Schulen und Banken aufgrund der damit verbundenen Prozesse der Informationsbeschaffung stärker gestresst sind.

Dieser Datensatz ist angesichts der Definitionsarbeit von Levitin sinnvoll. Obwohl es natürlich erscheint, dass die meisten Amerikaner über ihre Geräte – Smartphones, PCs und Tablets – Zugriff auf aktualisierte und kontinuierliche Informationen wünschen, ist es auch nicht überraschend, dass die meisten Befragten Stress mit den verschiedenen Arten von Informationen in Verbindung bringen, die sie erhalten. Darüber hinaus gab eine knappe Mehrheit dieser Befragten an, dass sie Schwierigkeiten hatten, mit den Informationen, auf die sie Zugriff hatten, Schritt zu halten. Da diese Bedingungen nur mit fortschreitender technologischer Innovation bestehen bleiben, könnten wir Lösungen für das Problem finden.


Wie viel Prozent unseres Gehirns nutzen wir?

Das Gehirn ist das komplexeste Organ des menschlichen Körpers. Viele glauben, dass ein Mensch immer nur 10 Prozent seines Gehirns nutzt. Ist daran etwas Wahres?

Das Gehirn eines Menschen bestimmt, wie er die Welt um ihn herum wahrnimmt. Das Gehirn wiegt etwa 3 Pfund und enthält etwa 100 Milliarden Neuronen – Zellen, die Informationen tragen.

In diesem Artikel untersuchen wir, wie viel des Gehirns eine Person nutzt. Wir räumen auch mit einigen weit verbreiteten Mythen auf und enthüllen einige interessante Fakten über das Gehirn.

Auf Pinterest teilen Studien haben den Mythos entlarvt, dass Menschen nur 10 Prozent ihres Gehirns nutzen.

Laut einer Umfrage aus dem Jahr 2013 glauben rund 65 Prozent der Amerikaner, dass wir nur 10 Prozent unseres Gehirns nutzen.

Aber das ist nur ein Mythos, so ein Interview mit dem Neurologen Barry Gordon in Wissenschaftlicher Amerikaner. Er erklärte, dass der Großteil des Gehirns fast immer aktiv ist.

Der 10-Prozent-Mythos wurde auch in einer Studie entlarvt, die in . veröffentlicht wurde Frontiers in Human Neuroscience.

Eine gängige Bildgebungstechnik des Gehirns, die als funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) bezeichnet wird, kann die Aktivität im Gehirn messen, während eine Person verschiedene Aufgaben ausführt.

Mit dieser und ähnlichen Methoden zeigen Forscher, dass der größte Teil unseres Gehirns die meiste Zeit genutzt wird, selbst wenn eine Person eine sehr einfache Aktion ausführt.

Ein Großteil des Gehirns ist sogar aktiv, wenn eine Person ruht oder schläft.

Der Prozentsatz des Gehirns, das zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet wird, variiert von Person zu Person. Es hängt auch davon ab, was eine Person tut oder worüber sie nachdenkt.

Es ist nicht klar, wie dieser Mythos begann, aber es gibt mehrere mögliche Quellen.

In einem Artikel, der in einer Ausgabe von 1907 der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft, Psychologe und Autor William James argumentierte, dass Menschen nur einen Teil ihrer geistigen Ressourcen nutzen. Einen Prozentsatz nannte er jedoch nicht.

Die Figur wurde in Dale Carnegies Buch von 1936 erwähnt Wie man Freunde gewinnt und Menschen beeinflusst. Der Mythos wurde als etwas beschrieben, das der College-Professor des Autors zu sagen pflegte.

Wissenschaftler glauben auch, dass Neuronen etwa 10 Prozent der Gehirnzellen ausmachen. Dies mag zum 10 Prozent Mythos beigetragen haben.

Der Mythos wurde in Artikeln, Fernsehsendungen und Filmen wiederholt, was erklärt, warum er so weit verbreitet ist.

Wie jedes andere Organ wird das Gehirn durch den Lebensstil, die Ernährung und die Bewegungsmenge einer Person beeinflusst.

Um die Gesundheit und Funktion des Gehirns zu verbessern, kann eine Person die folgenden Dinge tun.

Sich ausgewogen ernähren

Eine gute Ernährung verbessert die allgemeine Gesundheit und das Wohlbefinden. Es verringert auch das Risiko, gesundheitliche Probleme zu entwickeln, die zu Demenz führen können, einschließlich:

Die folgenden Lebensmittel fördern die Gesundheit des Gehirns:

  • Obst und Gemüse mit dunkler Haut. Einige sind reich an Vitamin E, wie Spinat, Brokkoli und Blaubeeren. Andere sind reich an Beta-Carotin, darunter rote Paprika und Süßkartoffeln. Vitamin E und Beta-Carotin fördern die Gesundheit des Gehirns.
  • Öliger Fisch. Diese Fischarten wie Lachs, Makrele und Thunfisch sind reich an Omega-3-Fettsäuren, die die kognitive Funktion unterstützen können.
  • Walnüsse und Pekannüsse. Sie sind reich an Antioxidantien, die die Gesundheit des Gehirns fördern.

Es gibt eine Auswahl an Walnüssen und Pekannüssen, die online gekauft werden können.

Regelmäßig Sport treiben

Regelmäßige Bewegung reduziert auch das Risiko gesundheitlicher Probleme, die zu Demenz führen können.

Herz-Kreislauf-Aktivitäten, wie z. B. 30 Minuten zügiges Gehen am Tag, können ausreichen, um das Risiko einer Verschlechterung der Gehirnfunktion zu verringern.

Andere zugängliche und kostengünstige Optionen sind:

Halte das Gehirn aktiv

Je mehr eine Person ihr Gehirn nutzt, desto besser werden ihre mentalen Funktionen. Aus diesem Grund sind Gehirntrainingsübungen eine gute Möglichkeit, die allgemeine Gesundheit des Gehirns zu erhalten.

Eine kürzlich über 10 Jahre durchgeführte Studie ergab, dass Menschen, die Gehirntrainingsübungen verwendeten, das Demenzrisiko um 29 Prozent reduzierten.

Das effektivste Training konzentrierte sich auf die Steigerung der Geschwindigkeit des Gehirns und der Fähigkeit, komplexe Informationen schnell zu verarbeiten.

Es gibt eine Reihe anderer populärer Mythen über das Gehirn. Diese werden im Folgenden diskutiert und ausgeräumt.

Linkshirn vs. Rechtshirn

Viele glauben, dass eine Person entweder links- oder rechtshirnig ist, wobei rechtshirnige Menschen kreativer und linkshirnige Menschen logischer sind.

Die Forschung legt jedoch nahe, dass dies ein Mythos ist – Menschen werden nicht von der einen oder anderen Gehirnhälfte dominiert. Ein gesunder Mensch nutzt ständig beide Hemisphären.

Zwar haben die Hemisphären unterschiedliche Aufgaben. Zum Beispiel eine Studie in PLOS Biologie diskutiert, inwieweit die linke Hemisphäre an der Verarbeitung von Sprache und die rechte an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt ist.

Alkohol und das Gehirn

Langfristiger Alkoholismus kann zu einer Reihe von Gesundheitsproblemen führen, einschließlich Hirnschäden.

Es ist jedoch nicht so einfach zu sagen, dass Alkoholkonsum Gehirnzellen tötet – das ist ein Mythos. Die Gründe dafür sind kompliziert.

Wenn eine Frau während der Schwangerschaft zu viel Alkohol trinkt, kann dies die Gehirnentwicklung des Fötus beeinträchtigen und sogar ein fetales Alkoholsyndrom verursachen.

Die Gehirne von Babys mit dieser Erkrankung können kleiner sein und enthalten oft weniger Gehirnzellen. Dies kann zu Lern- und Verhaltensschwierigkeiten führen.

Unterschwellige Botschaften

Die Forschung legt nahe, dass unterschwellige Botschaften eine emotionale Reaktion bei Menschen hervorrufen können, die sich nicht bewusst sind, dass sie einen emotionalen Reiz erhalten haben. Aber können unterschwellige Botschaften einer Person helfen, neue Dinge zu lernen?

Eine Studie veröffentlicht in Naturkommunikation fanden heraus, dass das Hören von Vokabeln beim Schlafen die Fähigkeit einer Person, sich an die Wörter zu erinnern, verbessern könnte. Dies war nur bei Personen der Fall, die den Wortschatz bereits gelernt hatten.

Forscher stellten fest, dass das Hören von Informationen im Schlaf einer Person nicht helfen kann, neue Dinge zu lernen. Es kann nur das Abrufen von Informationen verbessern, die früher im Wachzustand gelernt wurden.

Gehirnfalten

Das menschliche Gehirn ist mit Falten bedeckt, die allgemein als Falten bezeichnet werden. Die Vertiefung in jeder Falte wird Sulcus genannt, und der erhabene Teil wird Gyrus genannt.

Manche Leute glauben, dass sich jedes Mal, wenn eine Person etwas lernt, eine neue Falte bildet. Das ist nicht der Fall.

Das Gehirn beginnt vor der Geburt Falten zu entwickeln, und dieser Prozess setzt sich während der gesamten Kindheit fort.

Das Gehirn stellt ständig neue Verbindungen her und bricht alte, auch im Erwachsenenalter.


Kann ich meine Gehirnleistung steigern?

Was passiert, wenn Sie mehrere Elektroden an Ihrer Stirn anbringen, sie über Drähte mit einer Neun-Volt-Batterie und einem Widerstand verbinden, den Strom hochfahren und eine elektrische Ladung direkt in Ihr Gehirn senden? Die meisten Leute wären zufrieden, nur zu raten, aber letzten Sommer beschloss ein 33-Jähriger aus Alabama namens Anthony Lee, es herauszufinden. "Los geht's... oooahh, das sticht ein bisschen!" sagt er in einem der YouTube-Videos, die seine Heldentaten aufzeichnen. "Whoa. Das tut weh... Au!" Das Video wird ausgeschnitten. Als Lee wieder auftaucht, sind die Elektroden weg: "Etwas sehr Seltsames ist passiert", sagt er nachdenklich. "Es fühlte sich an, als ob etwas geplatzt wäre." (In einem anderen Video berichtet er von einem plötzlichen weißen Blitzen in seinem Gesichtsfeld, den er mit bemerkenswert ruhiger Stimme als "cool" bezeichnet.) Daraus könnte man schließen, dass Lee ein sehr dummer Mensch ist, aber die Suche, auf der er sich befindet ist eine, die Wissenschaftler, Philosophen und Glücksritter seit Jahrhunderten beschäftigt: einen künstlichen Weg zu finden, um die grundlegende kognitive Ausrüstung, mit der wir geboren wurden, zu verbessern und so klüger zu werden und die geistige Schärfe bis ins hohe Alter zu bewahren. "Es begann mit Limitless", erzählte mir Lee – der Film von 2011, in dem ein Autor mit einer Schreibblockade eine Droge entdeckt, die seine Fähigkeiten aufladen kann. "Ich dachte mir, ich bin ein ziemlich durchschnittlicher Intelligenztyp, also könnte ich ein wenig Stimulation gebrauchen."

Man muss sagen, dass die Wissenschaft noch lange nicht davon überzeugt ist, dass man die Leistungsfähigkeit des Gehirns nachhaltig steigern kann – sei es durch Stromstöße, Gehirntrainingsspiele, Nahrungsergänzungsmittel, Medikamente oder sonstiges. Aber das hat das Wachstum einer riesigen Industrie – und einer florierenden Amateur-Subkultur – der "Neuro-Verbesserung" nicht behindert, die laut der American Psychological Association einen Wert von 1 Milliarde US-Dollar pro Jahr hat. Der Wert der „Gehirn-Fitness-Technologie“ wird im Jahr 2015 mit dem Alter der Babyboomer auf bis zu 8 Milliarden US-Dollar geschätzt. Anthony Lee gehört zur Sub-Subkultur der DIY transkraniellen Gleichstromstimulation oder tDCS, deren Mitglieder Schaltpläne und Warnmeldungen online austauschen Headset, das verspricht, "Ihre Synapsen schneller feuern zu lassen" und "Ihren präfrontalen Kortex zu erregen", damit Sie "den Vorteil beim Online-Gaming" erzielen können. Oder Sie könnten anfangen, Zeit auf einer Gehirntrainingsseite wie Lumosity oder HappyNeuron zu verbringen, letztere mit Spielen, die "wissenschaftlich entwickelt wurden, um Ihre kognitiven Funktionen zu stimulieren". Oder fangen Sie an, Brain TonIQ oder Brain Candy oder Nawgan oder NeuroPassion zu trinken oder einen der anderen "funktionellen Getränke", die versprechen, Sie über Ihre kognitiven Grenzen hinaus zu bringen.

Ein Problem mit Brain TonIQ ist, dass es ekelhaft ist, wenn auch nicht so ekelhaft wie Nawgan ("What To Drink When You Want To Think"), das so metallisch schmeckt, als würde man die Dose trinken, aus der es kommt. In den letzten zwei Wochen Ich habe eine Reihe dieser Getränke – und eine Packung Focus Formula-Kräuterpillen – durchgearbeitet, während ich ein NeuroSky MindWave-Headset trage, das glücklicherweise keinen Strom an mein Gehirn sendet, sondern behauptet, meine Gehirnwellen über einen eingeschalteten Sensor zu überwachen meine Stirn. Dies ist ein System des "Neurofeedbacks": Das Headset ist mit meinem Laptop verbunden, der den Klang buddhistischer Gesänge über Kopfhörer abspielt, wenn meine Aufmerksamkeit schwankt, die Tonhöhe des Gesänges sinkt, so dass ich angeblich darauf trainiert werde, mich zu konzentrieren. Ich spiele täglich Gehirntrainingsspiele. Zu Beginn von all dem habe ich einen "kulturneutralen" Intelligenztest gemacht und 129 auf einer vom IQ abgeleiteten Skala erreicht (die bei 200 nicht mehr sinnvoll messbar ist). Es ist technisch gesehen kein IQ-Wert – und IQ-Werte sind sowieso sehr fragwürdig – aber wenn ich ihn um ein paar Punkte steigern kann, bin ich bereit, den Sieg zu erklären.

Ja, ja, mir ist bewusst, dass das alles hoffnungslos unwissenschaftlich ist. Der Intelligenztest war kein formeller, der Placebo-Effekt konnte enorm sein, und selbst wenn einige meiner Taktiken funktionierten, hätte ich keine Möglichkeit, herauszufinden, welche. Aber in der Welt der kognitiven Verbesserung tritt gute Wissenschaft regelmäßig hinter spekulativen Selbstversuchen zurück. Verweilen Sie bei der Wissenschaft, und sie kann Sie beunruhigen: Laut einer Studie verringert ein wichtiger Bestandteil von Brain TonIQ, Dimethylaminoethanol, die durchschnittliche Lebensdauer gealterter Wachteln. Wenn Sie versuchen, im Denken übermenschlich zu werden, gibt es einige Dinge, an die Sie am besten nicht denken sollten.

Das große Rätsel im Kern der Brain-Enhancement-Debatte lautet: Was gilt als „intelligenter werden“? Viele Behauptungen der Industrie sind nicht falsch, sondern langweilig wahr: of Kurs Online-Trainingsspiele "stimulieren deine kognitiven Funktionen" und "verändern dein Gehirn", da so ziemlich alles funktioniert. Und niemand bestreitet, dass es möglich ist, neue Fähigkeiten wie Deutsch zu sprechen oder Fahrrad zu fahren, oder dass die Einnahme von Substanzen wie Modafinil oder Adderall, die von manchen Studenten inzwischen routinemäßig als "Studiendroge" verwendet werden, Ihren Fokus vorübergehend überfordert. Es ist auch relativ einfach, das Arbeitsgedächtnis zu stärken, zum Beispiel durch das Erlernen von Tricks, um sich lange Ziffernfolgen zu merken, wie es Joshua Foer in seinem Bestseller Moonwalking With Einstein beschrieben hat. Aber diese Tricks sind nicht übertragbar: Bitten Sie einen Meister im Zahlenspeicher, ein kryptisches Kreuzworträtsel zu lösen, und er wird wahrscheinlich nicht besser abschneiden als der Rest von uns.

Der Heilige Gral besteht darin, einen Weg zu finden, die "fluide Intelligenz" zu erhöhen, unsere zugrunde liegende Fähigkeit, Informationen im bewussten Gedächtnis zu speichern und sie dann zu manipulieren, um komplexe Probleme zu lösen oder neue Ideen zu entwickeln. Fluid Intelligence ist das, was IQ-Tests zu messen versuchen – wenn auch historisch mit allen möglichen kulturellen Vorurteilen – und die Auswirkungen einer Verbesserung könnten enorm sein. "Es gibt ungefähr 10 Millionen Wissenschaftler auf der Welt", sagte Nick Bostrom vom Future of Humanity Institute der Oxford University vor einiger Zeit dem Time Magazine. "Wenn Sie ihre Kognition um 1% verbessern, wäre der Gewinn kaum wahrnehmbar. Aber es könnte gleichbedeutend damit sein, sofort 100.000 neue Wissenschaftler zu schaffen." Aber selbst wie man darüber nachdenkt, ist eine knifflige Frage, wie der Neurowissenschaftler Adam Hampshire vom Imperial College betont, denn "allgemeine Intelligenz" ist ein Konstrukt: Es ist eine Idee, die wir verwenden, um bestimmte Aspekte der Gehirnleistung zusammenzufassen, also ist es Es ist unwahrscheinlich, dass sie nur mit einem Aspekt oder System im Gehirn in Verbindung stehen.

Bis vor sechs Jahren fiel das Urteil fast durchweg pessimistisch aus, als es um die Möglichkeit einer Steigerung der flüssigen Intelligenz ging. Doch dann, 2008, veröffentlichten zwei Workaholic-Psychologen aus der Schweiz, Susanne Jaeggi und ihr Freund Martin Buschkuehl, eine Studie, die Augenbrauen in die Höhe schießen ließ und die bis heute heftig diskutiert wird. "Diese Studie war die D-Day-Invasion", sagt der Wissenschaftsautor Dan Hurley, dessen Buch Smarter: The New Science Of Building Brain Power diesen Monat in Großbritannien veröffentlicht wird. "Das hat wirklich einen Marker gesetzt, der sagte: Das ist echt. Du kannst das wirklich tun."

Die Jaeggi-Studie stützte sich auf ein besonders bösartiges Gehirntrainingsspiel, das als "Dual-N-Back" bekannt ist. Sie können es selbst auf soakyourhead.com ausprobieren, aber ich kann es nicht empfehlen, weil es höllisch ist. "Als sie es zum ersten Mal versuchen, haben alle den Eindruck: 'Oh, das ist unmöglich, das ist verrückt, das ist schrecklich'", sagt Hurley. "Es fühlt sich an, als hätte dich jemand gebeten, ein Auto abzuholen." Das Spiel funktioniert so: Du hörst eine Stimme, die langsam eine Buchstabenfolge rezitiert: „B… K… P… K…“ Immer wenn du einen Buchstaben hörst, der dem vorletzten gleicht, drückst du die L-Taste auf deinem Computer . So weit, so erträglich – aber gleichzeitig spielen Sie eine visuelle Version des gleichen Spiels, bei der eines von acht Feldern orange aufleuchtet, wenn das beleuchtete Feld das gleiche ist wie das vorletzte, Sie drücken die A-Taste Ihres Computers. Beide Aufgaben gleichzeitig zu erledigen, fühlt sich unglaublich unangenehm an, aber wenn Sie es bis zum Ende schaffen, steht etwas Schlimmeres bevor: Auf der nächsten Ebene tun Sie dasselbe, nur dass Sie vorletzten zwei Mal nach Streichhölzern suchen. Wenn Sie es bis zur nächsten Stufe schaffen – vorletzte dreimal nach Streichhölzern suchen – sind Sie wahrscheinlich eine Hexe.

"Ich habe diese Getränke durchgearbeitet, während ich ein NeuroSky MindWave-Headset trage, das behauptet, meine Gehirnwellen über einen Sensor an meiner Stirn zu überwachen." Foto: Christopher Lane für den Guardian

Jaeggi und Buschkuehl überzeugten Studierende der Universität Bern und später anderer Fächer, sich über Wochen mehrere Minuten täglich dem dualen n-back zu unterziehen. Sie testeten ihre flüssige Intelligenz mit Ravens Progressive Matrices, einem weithin angesehenen Test, der visuelle Mustermanipulationen beinhaltet. (Denken Sie an diese alten Zeitungsanzeigen für Mensa, und Sie werden nicht mehr weit sein.) Was sie entdeckten, stellte die herkömmliche Weisheit auf den Kopf: Nach 19 Tagen Training verzeichneten ihre Probanden eine durchschnittliche Leistungssteigerung von 44% beim Raven-Test. Bis dahin war die erste Generation kommerzieller Gehirnspiele weitgehend diskreditiert: Das Spielen von Dr. Kawashimas Gehirntraining auf Ihrem Nintendo, das ist jetzt klar, wird Sie nur noch besser darin machen, Dr. Kawashimas Gehirntraining auf Ihrem Nintendo zu spielen. Aber es schien, dass das Spielen des Dual-N-Backs die Leute wirklich intelligenter machen könnte.

Es stellt sich heraus, dass es kaum sicherere Wege gibt, um unter Psychologen und Neurowissenschaftlern einen Feuersturm zu entfachen, als solch beeindruckende Veränderungen an einem Aspekt der Intelligenz zu behaupten, der lange als fix galt. Einige auf dem Feld verglichen die Jaeggi-Ergebnisse mit der kalten Fusion, was so nah wie möglich daran ist, einem akademischen Kollegen Halluzinationen vorzuwerfen, während er minimal höflich bleibt. Einige prominent berichtete Versuche, die Jaeggi-Ergebnisse zu replizieren, schlugen fehl, andere fanden jedoch ähnliche positive Ergebnisse bei Schulkindern und älteren Menschen. Im Jahr 2013 fand eine Metaanalyse auf der Grundlage von 23 Studien „keine überzeugenden Beweise für die Verallgemeinerung des Arbeitsgedächtnistrainings auf andere Fähigkeiten“, obwohl die Auswahlkriterien umstritten waren. Eine frühere britische Studie, die zusammen mit der BBC-Show Bang Goes The Theory durchgeführt wurde, kam zu ähnlichen Schlussfolgerungen, konzentrierte sich jedoch nicht auf die gleiche Art von Spiel. Interviews, die für Hurleys Buch geführt wurden, zeigen, dass das wissenschaftliche Establishment wirklich gespalten ist. Es sei alles "ein bisschen chaotisch", sagt Adam Hampshire aufgrund der Verbreitung zahlreicher kleiner Studien, was falsch positive Ergebnisse viel wahrscheinlicher macht: "Wenn 1.000 Leute 16-mal einen Würfel würfeln, werden einige von ihnen nur hohe Zahlen" – und das sind die Studien, die veröffentlicht werden.

„Ich weiß, es hört sich so an, als würden wir nur kaltes Wasser darüber gießen, aber die Sache ist die, wir wurden schon so oft enttäuscht“, fügt James Thompson, ein hochrangiger Honorardozent für Psychologie am University College London, hinzu prominenter Skeptiker. „Vor ungefähr 40 Jahren war es hyperbarer Sauerstoff für schwangere Frauen, damit sie Genies zur Welt brachten. Ich bekam 1969 in Guys Krankenhaus als Versuchskaninchen transkranielle Stimulation sehe einen großen Unterschied."

Es wäre jedoch letztlich sehr seltsam, wenn es sich als völlig unmöglich erweisen würde, die grundlegenden Fähigkeiten Ihres Gehirns durch irgendeine Form von Training zu verändern. Das Gehirn ist ein physikalisches Organ, und seine Prozesse sind physikalische Prozesse. Warum sollten die Fähigkeiten, die wir als "flüssige Intelligenz" bezeichnen, auf einzigartige Weise gegen Umwelteinflüsse immun sein? Ihre Intelligenz wird sicherlich stark von Ihren Genen beeinflusst – aber auch (zum Beispiel) Ihre Körpergröße, und die kann von Umweltfaktoren beeinflusst werden, insbesondere davon, wie gut Sie als Kind ernährt wurden. "Manche Leute wollen behaupten, dass es unveränderlich ist, als ob das harte Wissenschaft wäre", sagt Hurley. "Aber es ist eigentlich eine viel magischere Art, über den Geist nachzudenken, zu sagen, dass die Umgebung unmöglich einen Einfluss haben kann."

Nach vier Tagen von 20 Minuten mit dem Dual-N-Back habe ich keine Ahnung, ob es funktioniert, aber es tut definitiv weh. Leider ist das wahrscheinlich ein gutes Zeichen, und in einer Sache sind sich die Forscher einig: Wenn die Intelligenz durch Denkspiele gesteigert werden kann – ein sehr großes Wenn –, werden sie mit ziemlicher Sicherheit keine Spaß machen. Wenn die damit verbundene Aufgabe nicht immer schwieriger wird und Sie nie das Gefühl haben, den Dreh raus zu haben, werden Sie nicht intelligenter. Wenn Sie eine Aufgabe meistern, wird Ihr Gehirn effizienter bei der Ausführung. Und "Effizienz ist nicht dein Freund, wenn es um kognitive Verbesserung geht", wie Andrea Kuszewski, Verhaltenstherapeutin mit Ausbildung in Neurowissenschaften, die an das Versprechen der Intelligenzsteigerung glaubt, es ausdrückt. Sie verweist auf Studien von Leuten, die Tetris spielten, die eine Zunahme der kortikalen Aktivität und kortikalen Dicke zeigten, als sie sich bemühten, das Spiel in den Griff zu bekommen – aber eine Abnahme beider, sobald sie es gemeistert hatten.

Dies ist das nächste, was Sie einem soliden, wissenschaftlich fundierten Ratschlag erreichen werden, wenn es darum geht, Ihr Gehirn zu trainieren: Lassen Sie es nicht zu viel Spaß werden. Sobald Sie in Sudoku ziemlich gut sind, hören Sie auf, Sudoku zu machen, und wechseln Sie zu etwas, in dem Sie schlechter sind. Suchen Sie weiterhin nach Herausforderungen, bei denen Ihnen der Kopf wehtut. Niemand hat je behauptet, dass es einfach sein würde, klüger zu werden.

Es könnte jedoch Möglichkeiten geben, schneller schlauer zu werden – solange Sie bereit sind, wie Anthony Lee, etwas nervenaufreibende Dinge mit Strom zu tun. ("Ich habe keine Angst vor Experimenten", sagt Lee: Als Kind war er immer derjenige, der Mut zugesprochen hat. "Aber ich bin ein relativ verantwortungsbewusster Erwachsener Ich denke, ich würde es tun." Andererseits fügt er lachend hinzu: "Ich verstehe wirklich nicht so viel von Elektronik.") Vor einigen Jahren in einem Forschungslabor in New Mexico, so ein Bericht in Natur, Freiwillige, die kleine nasse Schwämme an ihren Schläfen trugen, spielten Darwars Ambush!, ein Soldatentrainingsspiel, das von der US-amerikanischen Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa) gesponsert wird. Darwars-Hinterhalt! beinhaltet das Navigieren in virtuellen Landschaften, die an städtische Kriegsgebiete erinnern, und das Erlernen versteckter bewaffneter Männer oder tödlicher Sprengkörper. Nach nur wenigen Stunden Training zeigten Spieler, die durch die Schwämme auf ihrem Kopf einen Strom von 2 Milliampere erhalten hatten, eine doppelt so große Verbesserung des Spiels als diejenigen, die ein 20. davon erhielten.

Die Idee, den menschlichen Körper elektrisch zu stimulieren, geht mindestens auf das 19. Jahrhundert zurück, als es viel später zur Heilung von "Melancholie" verwendet wurde, Elektrokrampftherapie verwendet wurde, um Anfälle bei psychiatrischen Patienten auszulösen. Seitdem haben Studien gezeigt, dass ein sanfterer Ansatz, die transkranielle Magnetstimulation, schwere Depressionen lindern und vielleicht sogar Ausbrüche "gesunder" intellektueller Fähigkeiten auslösen kann, die an die Art erinnern, die in Rain Man dargestellt wird. "Wie lange", fragte sich 2003 die New York Times, "bis Amerikaner mit summenden Antidepressionshelmen und mathematisch verbessernden 'Haartrocknern' auf dem Kopf herumlaufen?"

Die Antwort: ein Jahrzehnt, wenn man das Foc.us tDCS-Headset mitzählt, das jetzt in den USA und Großbritannien erhältlich ist. Der Foc.us bezeichnet sich selbst als Zubehör für Gamer, angeblich, da es so einfacher ist, medizinische Vorschriften einzuhalten. Aber das implizite Versprechen ist das gleiche wie bei der Darpa-Initiative und Lees Heimwerken: Durch die vorübergehende Steigerung der kognitiven Kapazität könnte tDCS den Lernprozess enorm beschleunigen. In einer Studie wurde auch gezeigt, dass es „ein Gefühl der erwarteten Herausforderung und [eine] starke Motivation, es zu überwinden“ hervorruft, was vermutlich auch beim Lernen helfen würde.

Warum tDCS genau funktioniert, bleibt teilweise rätselhaft – obwohl es nicht sonderlich verwunderlich ist, dass Neuronen, die Informationen über elektrische Signale übermitteln, dies mit einem elektrischen Schub von außen schneller und besser tun könnten. Dan Hurley zitiert Roy Hoshi Hamilton, Direktor des Labors für Kognition und neurale Stimulation an der University of Pennsylvania: "Was ist ein Gedanke? Ein Gedanke ist das, was passiert, wenn in Ihrem Gehirn ein Muster des Abfeuerns von Neuronen passiert ist eine Technologie, die es vielen, vielen dieser Neuronen ein bisschen leichter macht, ihr Ding zu machen, dann scheint es nicht so weit hergeholt, dass eine solche Technologie, sei sie noch so bescheiden, einen Einfluss auf die Kognition hat. " Wiederholen Sie den Vorgang oft genug, und Sie würden erwarten, dass sich auch die Nervenbahnen des Gehirns ändern.

All das ist potenziell gefährlich, wenn Sie es falsch machen. Sie könnten geneigt sein, stattdessen bei Denkspielen zu bleiben, mit der Begründung, dass sie, selbst wenn sie nicht funktionieren, keinen Schaden anrichten können. Aber diese Position ist wohl fehlgeleitet.Deine Zeit ist begrenzt, und jede Stunde, die du damit verbringst, mit dem Dual-N-Back zu ringen, hättest du mit all den banalen Dingen verbringen können, die sicherlich die Gesundheit deines Gehirns fördern: Ausreichend körperliche Bewegung, ausreichend Schlaf, Vorbereitung und Essen gesundes Essen. „Führen Sie ein gutes, sauberes Leben, schlafen Sie richtig und Sie werden auf dem Höhepunkt Ihrer potenziellen Leistung sein“, schlägt James Thompson vor. „Und wir nutzen unsere Intelligenz, um bestimmte Aufgaben zu erledigen, also verschwenden Sie keine Zeit damit, sich Zahlen rückwärts zu merken – lesen Sie ein gutes Statistikbuch. Erfahren Sie mehr über die moderne Genetik. Lesen Sie eine Geschichte intellektueller Entdeckungen n-back, denke ich, na ja, aber was soll ich sonst mit 24 Stunden machen?"

Ich verbrachte keine 24 Stunden mit dem Dual-N-Back, oder gar 12, aber ich verbrachte so lange, wie ich es geplant hatte, mit Brain TonIQ oder Brain Candy, die mir beide leichte Kopfschmerzen zu bereiten schienen. (Ich habe diese Getränke in den USA gekauft, und nicht alle sind in Großbritannien erhältlich: Die Neuro-Reihe, einschließlich Neuro Passion und Neuro Sonic, wurde vorübergehend aus dem britischen Verkauf genommen, da die Zutaten in einigen der Reihe keine Regulierungsbehörden haben. die Genehmigung.)

Nach zwei Wochen wiederholte ich den Intelligenztest, basierend auf den Raven-Matrizen, und erzielte mit 133 vier Punkte mehr. Was absolut nichts beweist, obwohl ich mich kurz selbstgefällig fühlte.

Ich habe vor, das duale N-Back nie wieder zu machen, aber ich könnte den Rat von Andrea Kuszewski befolgen und versuchen, die Kartenfunktion meines Smartphones auszuschalten, um mich dazu zu zwingen, auf die altmodische Art zu navigieren. "Schauen Sie, Technologie wie GPS ist großartig", sagt Kuszewski, "aber es gibt immer Kosten. Wenn Sie früher zu Fuß zur Arbeit gegangen sind, sich dann aber ein Auto gekauft haben und stattdessen überall hinfahren, dann wäre es viel einfacher. Aber jeder weiß, dass Ihr Körper darunter leiden wird! Warum sollte es mit Ihrem Gehirn anders sein?"

Das lange gesuchte Geheimnis der Intelligenzsteigerung könnte sich als einfach herausstellen – wo immer möglich, die Dinge schwieriger machen. Ich weiß, ich weiß: Das wollte ich auch nicht hören.


Gepumpt für Action

Aber wenn das stimmt, wie erklären wir uns, warum Karpov zu dünn wurde, um an seinem Schachwettbewerb teilzunehmen? Der allgemeine Konsens ist, dass es hauptsächlich auf Stress und reduzierte Nahrungsaufnahme ankommt und nicht auf geistige Erschöpfung.

Elite-Schachspieler stehen unter starkem Druck, der Stress verursacht, der zu einer erhöhten Herzfrequenz, schnellerem Atmen und Schwitzen führen kann. Kombiniert verbrennen diese Effekte im Laufe der Zeit Kalorien. Darüber hinaus müssen Elitespieler manchmal bis zu 8 Stunden am Stück sitzen, was ihre regelmäßigen Essgewohnheiten stören kann. Energieverlust ist auch etwas, das Bühnenkünstler und Musiker erleben können, da sie oft unter hohem Stress stehen und ihre Essenspläne gestört haben.

„Deinen Körper für lange Zeit aufgepumpt zu halten, ist sehr energieintensiv“, erklärte Messier

Das Urteil lautet also: Denken allein reicht leider nicht mach uns schlank. Aber wenn Sie das nächste Mal vor Inspiration verhungert sind, wird ein zusätzliches Quadrat Schokolade wahrscheinlich nicht schaden.


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Inhalt

Ein wahrscheinlicher Ursprung für den "Zehn-Prozent-Mythos" sind die Reserveenergietheorien der Harvard-Psychologen William James und Boris Sidis, die die Theorie in den 1890er Jahren an der beschleunigten Erziehung des Wunderkindes William Sidis testeten. Danach sagte James den Zuhörern, dass Menschen nur einen Bruchteil ihres vollen geistigen Potenzials ausschöpfen, was als plausible Behauptung angesehen wird. [5] Das Konzept gewann an Bedeutung, indem es innerhalb der Selbsthilfebewegung der 1920er Jahre zirkulierte, beispielsweise das Buch Mind Myths: Erforschen populärer Annahmen über den Geist und das Gehirn enthält ein Kapitel über den Zehn-Prozent-Mythos, das eine Selbsthilfe-Werbung aus dem Jahr 1929 zeigt Welt Almanach mit der Zeile "Es gibt KEINE GRENZEN, was das menschliche Gehirn leisten kann. Wissenschaftler und Psychologen sagen uns, dass wir nur etwa ZEHN PROZENT unserer Gehirnleistung verbrauchen." [6] Dies wurde zu einer besonderen "Haustieridee" [7] des Science-Fiction-Autors und Herausgebers John W. Campbell, der 1932 in einer Kurzgeschichte schrieb, dass "kein Mensch in der ganzen Geschichte jemals auch nur die Hälfte des denkenden Teils seines Gehirns benutzte". ". [8] Im Jahr 1936 machte der amerikanische Schriftsteller und Sender Lowell Thomas die Idee populär – in einem Vorwort zu Dale Carnegies Wie man Freunde gewinnt und Menschen beeinflusst– indem man den falsch genauen Prozentsatz einschließt: „Professor William James von Harvard pflegte zu sagen, dass der durchschnittliche Mensch nur zehn Prozent seiner latenten geistigen Fähigkeiten entwickelt“. [9]

In den 1970er Jahren schlug der in Bulgarien geborene Psychologe und Pädagoge Georgi Lozanov die Lehrmethode der Suggestopädie vor, indem er glaubte, "dass wir vielleicht nur fünf bis zehn Prozent unserer geistigen Leistungsfähigkeit nutzen". [10] [11] Der Ursprung des Mythos wurde auch Wilder Penfield zugeschrieben, dem in den USA geborenen Neurochirurgen, der der erste Direktor des Montreal Neurological Institute der McGill University war. [12]

Einer verwandten Ursprungsgeschichte zufolge entstand der Zehn-Prozent-Mythos höchstwahrscheinlich aus einem Missverständnis (oder einer falschen Darstellung) der neurologischen Forschung im späten 19. oder frühen 20. Jahrhundert. Zum Beispiel sind die Funktionen vieler Gehirnregionen (insbesondere in der Großhirnrinde) so komplex, dass die Auswirkungen der Schädigung subtil sind, was frühe Neurologen dazu veranlasste, sich zu fragen, was diese Regionen taten. [13] Es wurde auch entdeckt, dass das Gehirn hauptsächlich aus Gliazellen besteht, die sehr untergeordnete Funktionen zu haben schienen. James W. Kalat, Autor des Lehrbuchs Biologische Psychologie, weist darauf hin, dass Neurowissenschaftler in den 1930er Jahren um die große Zahl "lokaler" Neuronen im Gehirn wussten. Das Missverständnis der Funktion lokaler Neuronen mag zum Zehn-Prozent-Mythos geführt haben. [14] Der Mythos könnte einfach durch eine Kürzung der Idee verbreitet worden sein, dass einige zu einem bestimmten Zeitpunkt einen kleinen Prozentsatz ihres Gehirns verwenden. [1] Im selben Artikel in Wissenschaftlicher Amerikaner, John Henley, ein Neurologe an der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota, erklärt: "Es gibt Beweise dafür, dass Sie über einen Tag hinweg 100 Prozent des Gehirns nutzen". [1]

Obwohl Teile des Gehirns allgemein verstandene Funktionen haben, bleiben viele Geheimnisse darüber, wie Gehirnzellen (d. h. Neuronen und Gliazellen) zusammenarbeiten, um komplexe Verhaltensweisen und Störungen hervorzurufen. Die vielleicht umfassendste und mysteriöseste Frage ist, wie verschiedene Regionen des Gehirns zusammenarbeiten, um bewusste Erfahrungen zu bilden. Bisher gibt es keine Beweise dafür, dass es einen Ort für Bewusstsein gibt, was Experten zu der Annahme verleitet, dass es sich wirklich um eine kollektive neuronale Anstrengung handelt. Daher kann es, wie bei James' Idee, dass der Mensch über ein ungenutztes kognitives Potenzial verfügt, sein, dass viele Fragen zum Gehirn nicht vollständig beantwortet wurden. [1]

Der Neurologe Barry Gordon beschreibt den Mythos als falsch und fügt hinzu: "Wir nutzen praktisch jeden Teil des Gehirns und dass (die meisten) das Gehirn fast die ganze Zeit aktiv ist." [1] Der Neurowissenschaftler Barry Beyerstein führt sechs Arten von Beweisen an, die den Zehn-Prozent-Mythos widerlegen: [15]

  1. Untersuchungen zu Hirnschäden: Wenn 10 Prozent des Gehirns normal genutzt werden, dann sollten Schäden an anderen Bereichen die Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigen. Stattdessen gibt es fast keinen Bereich des Gehirns, der ohne Verlust von Fähigkeiten geschädigt werden kann. Schon eine geringfügige Schädigung kleiner Bereiche des Gehirns kann tiefgreifende Auswirkungen haben.
  2. Gehirnscans haben gezeigt, dass egal was man tut, alle Hirnareale immer aktiv sind. Einige Bereiche sind zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiver als andere, aber abgesehen von Hirnschäden gibt es keinen Teil des Gehirns, der absolut nicht funktioniert. Technologien wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ermöglichen die Überwachung der Aktivität des lebenden Gehirns. Sie zeigen, dass selbst während des Schlafs alle Teile des Gehirns ein gewisses Maß an Aktivität aufweisen. Nur bei schweren Schäden hat ein Gehirn „stille“ Bereiche.
  3. Das Gehirn kostet den Rest des Körpers enorm viel Sauerstoff und Nährstoffe. Es kann bis zu 20 Prozent der Körperenergie benötigen – mehr als jedes andere Organ – obwohl es nur 2 Prozent des menschlichen Körpergewichts ausmacht. [16][17] Wenn 90 Prozent davon unnötig wären, hätten Menschen mit kleineren, effizienteren Gehirnen einen großen Überlebensvorteil. Wäre dies der Fall, hätte der Prozess der natürlichen Selektion die ineffizienten Gehirnanteile eliminiert. Es ist auch höchst unwahrscheinlich, dass sich ein Gehirn mit so viel redundanter Materie entwickelt hätte, angesichts des historischen Risikos, bei der Geburt zu sterben, das mit der großen Gehirngröße (und damit der Schädelgröße) des Menschen verbunden ist, [18] würde es eine starker Selektionsdruck gegen eine so große Hirngröße, wenn nur 10 Prozent tatsächlich im Einsatz wären.
  4. Lokalisierung der Funktion: Anstatt als einzelne Masse zu fungieren, verfügt das Gehirn über unterschiedliche Regionen für verschiedene Arten der Informationsverarbeitung. Jahrzehntelange Forschung hat sich damit beschäftigt, Funktionen auf Bereiche des Gehirns abzubilden, und es wurden keine funktionslosen Bereiche gefunden.
  5. Mikrostrukturanalyse: Beim Single-Unit-Recording-Verfahren führen Forscher eine winzige Elektrode in das Gehirn ein, um die Aktivität einer einzelnen Zelle zu überwachen. Wären 90 Prozent der Zellen ungenutzt, hätte diese Technik dies ergeben. : Nicht genutzte Gehirnzellen neigen zur Degeneration. Wenn also 90 Prozent des Gehirns inaktiv wären, würde die Autopsie normaler erwachsener Gehirne eine großflächige Degeneration aufdecken.

Um den Zehn-Prozent-Mythos zu entlarven, Neuronen kennen Redakteurin Gabrielle-Ann Torre schreibt, dass es auch nicht wünschenswert wäre, das Gehirn zu hundert Prozent zu nutzen. Eine solche ungehinderte Aktivität würde mit ziemlicher Sicherheit einen epileptischen Anfall auslösen. [19] Torre schreibt, dass eine Person selbst im Ruhezustand wahrscheinlich so viel von ihrem Gehirn wie vernünftigerweise über das Standardmodusnetzwerk nutzt, ein weit verbreitetes Gehirnnetzwerk, das auch ohne kognitive Aufgaben aktiv und synchronisiert ist. Daher "ruhen große Teile des Gehirns nie wirklich, wie der 10%-Mythos andernfalls vermuten lässt."

Einige Befürworter des Glaubens der „zehn Prozent des Gehirns“ haben lange behauptet, dass die „unbenutzten“ neunzig Prozent in der Lage sind, psychische Kräfte zu zeigen und zu Psychokinese und außersinnlicher Wahrnehmung trainiert werden können. [3] [15] Dieses Konzept ist besonders mit dem vorgeschlagenen Gebiet der "Psionik" (Psychik + Elektronik) verbunden, einem Lieblingsprojekt des einflussreichen Science-Fiction-Redakteurs John W. Campbell, Jr. in den 1950er und 60er Jahren. Es gibt keine wissenschaftlich verifizierten Beweise für die Existenz solcher Befugnisse. [15] Solche Überzeugungen sind unter New-Age-Befürwortern bis heute weit verbreitet.

1980 veröffentlichte Roger Lewin einen Artikel in Wissenschaft, "Is Your Brain Really Necessary?", [20] über Studien von John Lorber zu Hirnrindenverlusten. Er berichtet über den Fall eines Studenten der Sheffield University, der einen gemessenen IQ von 126 hatte und einen Abschluss in Mathematik machte, aber kaum wahrnehmbare Hirnsubstanz hatte, da sein Kortex durch Hydrozephalus extrem reduziert war. Der Artikel führte zur Ausstrahlung einer Dokumentation von Yorkshire Television mit dem gleichen Titel, obwohl es sich um einen anderen Patienten handelte, bei dem normale Gehirnmasse auf ungewöhnliche Weise in einem sehr großen Schädel verteilt war. [21] Es wurden Erklärungen für die Situation des ersten Studenten vorgeschlagen, wobei die Gutachter feststellten, dass Lorbers Scans zeigten, dass die Gehirnmasse des Probanden nicht fehlte, sondern auf dem kleinen verfügbaren Raum komprimiert wurde, möglicherweise auf eine größere Dichte als normales Gehirngewebe komprimiert. [22] [23]

Mehrere Bücher, Filme und Kurzgeschichten wurden in engem Zusammenhang mit diesem Mythos geschrieben. Dazu gehört der Film von 1986 Flug des Navigators der Roman Die dunklen Felder und seine Verfilmung von 2011, Grenzenlos (Angabe von 20 Prozent statt der typischen 10 Prozent) der Film von 1991 verteidige dein Leben das neunte Buch (weiße Nacht) der Buchreihe von Jim Butcher Die Dresdner Akten der shōnen manga Psyren und der Film von 2014 Lucy– die alle unter der Vorstellung arbeiten, dass der Rest des Gehirns durch die Verwendung eines Medikaments erreicht werden könnte. [24] Lucy insbesondere zeigt eine Figur, die zunehmend gottähnliche Fähigkeiten erlangt, sobald sie 10 Prozent überschreitet, obwohl der Film darauf hindeutet, dass 10 Prozent die Gehirnkapazität zu einem bestimmten Zeitpunkt und nicht die dauerhafte Nutzung darstellen.

Der Mythos wurde in einer Episode vom 27. Oktober 2010 von untersucht MythBusters. Die Gastgeber verwendeten Magnetenzephalographie und funktionelle Magnetresonanztomographie, um das Gehirn von jemandem zu scannen, der eine komplizierte mentale Aufgabe versuchte, und stellten fest, dass über 10 %, bis zu 35 %, während ihres Tests verwendet wurden. [25]

Der Mythos über zehn Prozent des Gehirns kommt häufig in der Werbung vor, [26] und in Unterhaltungsmedien wird er oft als Tatsache angeführt.

In der zweiten Staffel von Bringen! Mit Ruff Ruffman, "Ruff's Case of Blues in the Brain", entlarvten sie die Theorie.

In Teen Titans gehen!, Beast Boy versucht, ein Find-It-Rätsel zu lösen, indem er mehr Prozent des Gehirns freischaltet.


Kann ich meine Gehirnleistung steigern?

Was passiert, wenn Sie mehrere Elektroden an Ihrer Stirn anbringen, sie über Drähte mit einer Neun-Volt-Batterie und einem Widerstand verbinden, den Strom hochfahren und eine elektrische Ladung direkt in Ihr Gehirn senden? Die meisten Leute wären zufrieden, nur zu raten, aber letzten Sommer beschloss ein 33-Jähriger aus Alabama namens Anthony Lee, es herauszufinden. "Los geht's... oooahh, das sticht ein bisschen!" sagt er in einem der YouTube-Videos, die seine Heldentaten aufzeichnen. "Whoa. Das tut weh... Au!" Das Video wird ausgeschnitten. Als Lee wieder auftaucht, sind die Elektroden weg: "Etwas sehr Seltsames ist passiert", sagt er nachdenklich. "Es fühlte sich an, als ob etwas geplatzt wäre." (In einem anderen Video berichtet er von einem plötzlichen weißen Blitzen in seinem Gesichtsfeld, den er mit bemerkenswert ruhiger Stimme als "cool" bezeichnet.) Daraus könnte man schließen, dass Lee ein sehr dummer Mensch ist, aber die Suche, auf der er sich befindet ist eine, die Wissenschaftler, Philosophen und Glücksritter seit Jahrhunderten beschäftigt: einen künstlichen Weg zu finden, um die grundlegende kognitive Ausrüstung, mit der wir geboren wurden, zu verbessern und so klüger zu werden und die geistige Schärfe bis ins hohe Alter zu bewahren. "Es begann mit Limitless", erzählte mir Lee – der Film von 2011, in dem ein Autor mit einer Schreibblockade eine Droge entdeckt, die seine Fähigkeiten aufladen kann. "Ich dachte mir, ich bin ein ziemlich durchschnittlicher Intelligenztyp, also könnte ich ein wenig Stimulation gebrauchen."

Man muss sagen, dass die Wissenschaft noch lange nicht davon überzeugt ist, dass man die Leistungsfähigkeit des Gehirns nachhaltig steigern kann – sei es durch Stromstöße, Gehirntrainingsspiele, Nahrungsergänzungsmittel, Medikamente oder sonstiges. Aber das hat das Wachstum einer riesigen Industrie – und einer florierenden Amateur-Subkultur – der "Neuro-Verbesserung" nicht behindert, die laut der American Psychological Association einen Wert von 1 Milliarde US-Dollar pro Jahr hat. Der Wert der „Gehirn-Fitness-Technologie“ wird im Jahr 2015 mit dem Alter der Babyboomer auf bis zu 8 Milliarden US-Dollar geschätzt. Anthony Lee gehört zur Sub-Subkultur der DIY transkraniellen Gleichstromstimulation oder tDCS, deren Mitglieder Schaltpläne und Warnmeldungen online austauschen Headset, das verspricht, "Ihre Synapsen schneller feuern zu lassen" und "Ihren präfrontalen Kortex zu erregen", damit Sie "den Vorteil beim Online-Gaming" erzielen können. Oder Sie könnten anfangen, Zeit auf einer Gehirntrainingsseite wie Lumosity oder HappyNeuron zu verbringen, letztere mit Spielen, die "wissenschaftlich entwickelt wurden, um Ihre kognitiven Funktionen zu stimulieren". Oder fangen Sie an, Brain TonIQ oder Brain Candy oder Nawgan oder NeuroPassion zu trinken oder einen der anderen "funktionellen Getränke", die versprechen, Sie über Ihre kognitiven Grenzen hinaus zu bringen.

Ein Problem mit Brain TonIQ ist, dass es ekelhaft ist, wenn auch nicht so ekelhaft wie Nawgan ("What To Drink When You Want To Think"), das so metallisch schmeckt, als würde man die Dose trinken, aus der es kommt. In den letzten zwei Wochen Ich habe eine Reihe dieser Getränke – und eine Packung Focus Formula-Kräuterpillen – durchgearbeitet, während ich ein NeuroSky MindWave-Headset trage, das glücklicherweise keinen Strom an mein Gehirn sendet, sondern behauptet, meine Gehirnwellen über einen eingeschalteten Sensor zu überwachen meine Stirn. Dies ist ein System des "Neurofeedbacks": Das Headset ist mit meinem Laptop verbunden, der den Klang buddhistischer Gesänge über Kopfhörer abspielt, wenn meine Aufmerksamkeit schwankt, die Tonhöhe des Gesänges sinkt, so dass ich angeblich darauf trainiert werde, mich zu konzentrieren. Ich spiele täglich Gehirntrainingsspiele. Zu Beginn von all dem habe ich einen "kulturneutralen" Intelligenztest gemacht und 129 auf einer vom IQ abgeleiteten Skala erreicht (die bei 200 nicht mehr sinnvoll messbar ist). Es ist technisch gesehen kein IQ-Wert – und IQ-Werte sind sowieso sehr fragwürdig – aber wenn ich ihn um ein paar Punkte steigern kann, bin ich bereit, den Sieg zu erklären.

Ja, ja, mir ist bewusst, dass das alles hoffnungslos unwissenschaftlich ist. Der Intelligenztest war kein formeller, der Placebo-Effekt konnte enorm sein, und selbst wenn einige meiner Taktiken funktionierten, hätte ich keine Möglichkeit, herauszufinden, welche. Aber in der Welt der kognitiven Verbesserung tritt gute Wissenschaft regelmäßig hinter spekulativen Selbstversuchen zurück. Verweilen Sie bei der Wissenschaft, und sie kann Sie beunruhigen: Laut einer Studie verringert ein wichtiger Bestandteil von Brain TonIQ, Dimethylaminoethanol, die durchschnittliche Lebensdauer gealterter Wachteln. Wenn Sie versuchen, im Denken übermenschlich zu werden, gibt es einige Dinge, an die Sie am besten nicht denken sollten.

Das große Rätsel im Kern der Brain-Enhancement-Debatte lautet: Was gilt als „intelligenter werden“? Viele Behauptungen der Industrie sind nicht falsch, sondern langweilig wahr: of Kurs Online-Trainingsspiele "stimulieren deine kognitiven Funktionen" und "verändern dein Gehirn", da so ziemlich alles funktioniert. Und niemand bestreitet, dass es möglich ist, neue Fähigkeiten wie Deutsch zu sprechen oder Fahrrad zu fahren, oder dass die Einnahme von Substanzen wie Modafinil oder Adderall, die von manchen Studenten inzwischen routinemäßig als "Studiendroge" verwendet werden, Ihren Fokus vorübergehend überfordert. Es ist auch relativ einfach, das Arbeitsgedächtnis zu stärken, zum Beispiel durch das Erlernen von Tricks, um sich lange Ziffernfolgen zu merken, wie es Joshua Foer in seinem Bestseller Moonwalking With Einstein beschrieben hat. Aber diese Tricks sind nicht übertragbar: Bitten Sie einen Meister im Zahlenspeicher, ein kryptisches Kreuzworträtsel zu lösen, und er wird wahrscheinlich nicht besser abschneiden als der Rest von uns.

Der Heilige Gral besteht darin, einen Weg zu finden, die "fluide Intelligenz" zu erhöhen, unsere zugrunde liegende Fähigkeit, Informationen im bewussten Gedächtnis zu speichern und sie dann zu manipulieren, um komplexe Probleme zu lösen oder neue Ideen zu entwickeln. Fluid Intelligence ist das, was IQ-Tests zu messen versuchen – wenn auch historisch mit allen möglichen kulturellen Vorurteilen – und die Auswirkungen einer Verbesserung könnten enorm sein. "Es gibt ungefähr 10 Millionen Wissenschaftler auf der Welt", sagte Nick Bostrom vom Future of Humanity Institute der Oxford University vor einiger Zeit dem Time Magazine. "Wenn Sie ihre Kognition um 1% verbessern, wäre der Gewinn kaum wahrnehmbar. Aber es könnte gleichbedeutend damit sein, sofort 100.000 neue Wissenschaftler zu schaffen." Aber selbst wie man darüber nachdenkt, ist eine knifflige Frage, wie der Neurowissenschaftler Adam Hampshire vom Imperial College betont, denn "allgemeine Intelligenz" ist ein Konstrukt: Es ist eine Idee, die wir verwenden, um bestimmte Aspekte der Gehirnleistung zusammenzufassen, also ist es Es ist unwahrscheinlich, dass sie nur mit einem Aspekt oder System im Gehirn in Verbindung stehen.

Bis vor sechs Jahren fiel das Urteil fast durchweg pessimistisch aus, als es um die Möglichkeit einer Steigerung der flüssigen Intelligenz ging. Doch dann, 2008, veröffentlichten zwei Workaholic-Psychologen aus der Schweiz, Susanne Jaeggi und ihr Freund Martin Buschkuehl, eine Studie, die Augenbrauen in die Höhe schießen ließ und die bis heute heftig diskutiert wird. "Diese Studie war die D-Day-Invasion", sagt der Wissenschaftsautor Dan Hurley, dessen Buch Smarter: The New Science Of Building Brain Power diesen Monat in Großbritannien veröffentlicht wird. "Das hat wirklich einen Marker gesetzt, der sagte: Das ist echt. Du kannst das wirklich tun."

Die Jaeggi-Studie stützte sich auf ein besonders bösartiges Gehirntrainingsspiel, das als "Dual-N-Back" bekannt ist. Sie können es selbst auf soakyourhead.com ausprobieren, aber ich kann es nicht empfehlen, weil es höllisch ist. "Als sie es zum ersten Mal versuchen, haben alle den Eindruck: 'Oh, das ist unmöglich, das ist verrückt, das ist schrecklich'", sagt Hurley. "Es fühlt sich an, als hätte dich jemand gebeten, ein Auto abzuholen." Das Spiel funktioniert so: Du hörst eine Stimme, die langsam eine Buchstabenfolge rezitiert: „B… K… P… K…“ Immer wenn du einen Buchstaben hörst, der dem vorletzten gleicht, drückst du die L-Taste auf deinem Computer . So weit, so erträglich – aber gleichzeitig spielen Sie eine visuelle Version des gleichen Spiels, bei der eines von acht Feldern orange aufleuchtet, wenn das beleuchtete Feld das gleiche ist wie das vorletzte, Sie drücken die A-Taste Ihres Computers. Beide Aufgaben gleichzeitig zu erledigen, fühlt sich unglaublich unangenehm an, aber wenn Sie es bis zum Ende schaffen, steht etwas Schlimmeres bevor: Auf der nächsten Ebene tun Sie dasselbe, nur dass Sie vorletzten zwei Mal nach Streichhölzern suchen. Wenn Sie es bis zur nächsten Stufe schaffen – vorletzte dreimal nach Streichhölzern suchen – sind Sie wahrscheinlich eine Hexe.

"Ich habe diese Getränke durchgearbeitet, während ich ein NeuroSky MindWave-Headset trage, das behauptet, meine Gehirnwellen über einen Sensor an meiner Stirn zu überwachen." Foto: Christopher Lane für den Guardian

Jaeggi und Buschkuehl überzeugten Studierende der Universität Bern und später anderer Fächer, sich über Wochen mehrere Minuten täglich dem dualen n-back zu unterziehen. Sie testeten ihre flüssige Intelligenz mit Ravens Progressive Matrices, einem weithin angesehenen Test, der visuelle Mustermanipulationen beinhaltet. (Denken Sie an diese alten Zeitungsanzeigen für Mensa, und Sie werden nicht mehr weit sein.) Was sie entdeckten, stellte die herkömmliche Weisheit auf den Kopf: Nach 19 Tagen Training verzeichneten ihre Probanden eine durchschnittliche Leistungssteigerung von 44% beim Raven-Test. Bis dahin war die erste Generation kommerzieller Gehirnspiele weitgehend diskreditiert: Das Spielen von Dr. Kawashimas Gehirntraining auf Ihrem Nintendo, das ist jetzt klar, wird Sie nur noch besser darin machen, Dr. Kawashimas Gehirntraining auf Ihrem Nintendo zu spielen. Aber es schien, dass das Spielen des Dual-N-Backs die Leute wirklich intelligenter machen könnte.

Es stellt sich heraus, dass es kaum sicherere Wege gibt, um unter Psychologen und Neurowissenschaftlern einen Feuersturm zu entfachen, als solch beeindruckende Veränderungen an einem Aspekt der Intelligenz zu behaupten, der lange als fix galt. Einige auf dem Feld verglichen die Jaeggi-Ergebnisse mit der kalten Fusion, was so nah wie möglich daran ist, einem akademischen Kollegen Halluzinationen vorzuwerfen, während er minimal höflich bleibt. Einige prominent berichtete Versuche, die Jaeggi-Ergebnisse zu replizieren, schlugen fehl, andere fanden jedoch ähnliche positive Ergebnisse bei Schulkindern und älteren Menschen. Im Jahr 2013 fand eine Metaanalyse auf der Grundlage von 23 Studien „keine überzeugenden Beweise für die Verallgemeinerung des Arbeitsgedächtnistrainings auf andere Fähigkeiten“, obwohl die Auswahlkriterien umstritten waren. Eine frühere britische Studie, die zusammen mit der BBC-Show Bang Goes The Theory durchgeführt wurde, kam zu ähnlichen Schlussfolgerungen, konzentrierte sich jedoch nicht auf die gleiche Art von Spiel. Interviews, die für Hurleys Buch geführt wurden, zeigen, dass das wissenschaftliche Establishment wirklich gespalten ist. Es sei alles "ein bisschen chaotisch", sagt Adam Hampshire aufgrund der Verbreitung zahlreicher kleiner Studien, was falsch positive Ergebnisse viel wahrscheinlicher macht: "Wenn 1.000 Leute 16-mal einen Würfel würfeln, werden einige von ihnen nur hohe Zahlen" – und das sind die Studien, die veröffentlicht werden.

„Ich weiß, es hört sich so an, als würden wir nur kaltes Wasser darüber gießen, aber die Sache ist die, wir wurden schon so oft enttäuscht“, fügt James Thompson, ein hochrangiger Honorardozent für Psychologie am University College London, hinzu prominenter Skeptiker. „Vor ungefähr 40 Jahren war es hyperbarer Sauerstoff für schwangere Frauen, damit sie Genies zur Welt brachten. Ich bekam 1969 in Guys Krankenhaus als Versuchskaninchen transkranielle Stimulation sehe einen großen Unterschied."

Es wäre jedoch letztlich sehr seltsam, wenn es sich als völlig unmöglich erweisen würde, die grundlegenden Fähigkeiten Ihres Gehirns durch irgendeine Form von Training zu verändern. Das Gehirn ist ein physikalisches Organ, und seine Prozesse sind physikalische Prozesse. Warum sollten die Fähigkeiten, die wir als "flüssige Intelligenz" bezeichnen, auf einzigartige Weise gegen Umwelteinflüsse immun sein? Ihre Intelligenz wird sicherlich stark von Ihren Genen beeinflusst – aber auch (zum Beispiel) Ihre Körpergröße, und die kann von Umweltfaktoren beeinflusst werden, insbesondere davon, wie gut Sie als Kind ernährt wurden. "Manche Leute wollen behaupten, dass es unveränderlich ist, als ob das harte Wissenschaft wäre", sagt Hurley. "Aber es ist eigentlich eine viel magischere Art, über den Geist nachzudenken, zu sagen, dass die Umgebung unmöglich einen Einfluss haben kann."

Nach vier Tagen von 20 Minuten mit dem Dual-N-Back habe ich keine Ahnung, ob es funktioniert, aber es tut definitiv weh. Leider ist das wahrscheinlich ein gutes Zeichen, und in einer Sache sind sich die Forscher einig: Wenn die Intelligenz durch Denkspiele gesteigert werden kann – ein sehr großes Wenn –, werden sie mit ziemlicher Sicherheit keine Spaß machen. Wenn die damit verbundene Aufgabe nicht immer schwieriger wird und Sie nie das Gefühl haben, den Dreh raus zu haben, werden Sie nicht intelligenter. Wenn Sie eine Aufgabe meistern, wird Ihr Gehirn effizienter bei der Ausführung. Und "Effizienz ist nicht dein Freund, wenn es um kognitive Verbesserung geht", wie Andrea Kuszewski, Verhaltenstherapeutin mit Ausbildung in Neurowissenschaften, die an das Versprechen der Intelligenzsteigerung glaubt, es ausdrückt. Sie verweist auf Studien von Leuten, die Tetris spielten, die eine Zunahme der kortikalen Aktivität und kortikalen Dicke zeigten, als sie sich bemühten, das Spiel in den Griff zu bekommen – aber eine Abnahme beider, sobald sie es gemeistert hatten.

Dies ist das nächste, was Sie einem soliden, wissenschaftlich fundierten Ratschlag erreichen werden, wenn es darum geht, Ihr Gehirn zu trainieren: Lassen Sie es nicht zu viel Spaß werden. Sobald Sie in Sudoku ziemlich gut sind, hören Sie auf, Sudoku zu machen, und wechseln Sie zu etwas, in dem Sie schlechter sind. Suchen Sie weiterhin nach Herausforderungen, bei denen Ihnen der Kopf wehtut. Niemand hat je behauptet, dass es einfach sein würde, klüger zu werden.

Es könnte jedoch Möglichkeiten geben, schneller schlauer zu werden – solange Sie bereit sind, wie Anthony Lee, etwas nervenaufreibende Dinge mit Strom zu tun. ("Ich habe keine Angst vor Experimenten", sagt Lee: Als Kind war er immer derjenige, der Mut zugesprochen hat. "Aber ich bin ein relativ verantwortungsbewusster Erwachsener Ich denke, ich würde es tun." Andererseits fügt er lachend hinzu: "Ich verstehe wirklich nicht so viel von Elektronik.") Vor einigen Jahren in einem Forschungslabor in New Mexico, so ein Bericht in Natur, Freiwillige, die kleine nasse Schwämme an ihren Schläfen trugen, spielten Darwars Ambush!, ein Soldatentrainingsspiel, das von der US-amerikanischen Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa) gesponsert wird. Darwars-Hinterhalt! beinhaltet das Navigieren in virtuellen Landschaften, die an städtische Kriegsgebiete erinnern, und das Erlernen versteckter bewaffneter Männer oder tödlicher Sprengkörper. Nach nur wenigen Stunden Training zeigten Spieler, die durch die Schwämme auf ihrem Kopf einen Strom von 2 Milliampere erhalten hatten, eine doppelt so große Verbesserung des Spiels als diejenigen, die ein 20. davon erhielten.

Die Idee, den menschlichen Körper elektrisch zu stimulieren, geht mindestens auf das 19. Jahrhundert zurück, als es viel später zur Heilung von "Melancholie" verwendet wurde, Elektrokrampftherapie verwendet wurde, um Anfälle bei psychiatrischen Patienten auszulösen. Seitdem haben Studien gezeigt, dass ein sanfterer Ansatz, die transkranielle Magnetstimulation, schwere Depressionen lindern und vielleicht sogar Ausbrüche "gesunder" intellektueller Fähigkeiten auslösen kann, die an die Art erinnern, die in Rain Man dargestellt wird. "Wie lange", fragte sich 2003 die New York Times, "bis Amerikaner mit summenden Antidepressionshelmen und mathematisch verbessernden 'Haartrocknern' auf dem Kopf herumlaufen?"

Die Antwort: ein Jahrzehnt, wenn man das Foc.us tDCS-Headset mitzählt, das jetzt in den USA und Großbritannien erhältlich ist. Der Foc.us bezeichnet sich selbst als Zubehör für Gamer, angeblich, da es so einfacher ist, medizinische Vorschriften einzuhalten. Aber das implizite Versprechen ist das gleiche wie bei der Darpa-Initiative und Lees Heimwerken: Durch die vorübergehende Steigerung der kognitiven Kapazität könnte tDCS den Lernprozess enorm beschleunigen. In einer Studie wurde auch gezeigt, dass es „ein Gefühl der erwarteten Herausforderung und [eine] starke Motivation, es zu überwinden“ hervorruft, was vermutlich auch beim Lernen helfen würde.

Warum tDCS genau funktioniert, bleibt teilweise rätselhaft – obwohl es nicht sonderlich verwunderlich ist, dass Neuronen, die Informationen über elektrische Signale übermitteln, dies mit einem elektrischen Schub von außen schneller und besser tun könnten. Dan Hurley zitiert Roy Hoshi Hamilton, Direktor des Labors für Kognition und neurale Stimulation an der University of Pennsylvania: "Was ist ein Gedanke? Ein Gedanke ist das, was passiert, wenn in Ihrem Gehirn ein Muster des Abfeuerns von Neuronen passiert ist eine Technologie, die es vielen, vielen dieser Neuronen ein bisschen leichter macht, ihr Ding zu machen, dann scheint es nicht so weit hergeholt, dass eine solche Technologie, sei sie noch so bescheiden, einen Einfluss auf die Kognition hat. " Wiederholen Sie den Vorgang oft genug, und Sie würden erwarten, dass sich auch die Nervenbahnen des Gehirns ändern.

All das ist potenziell gefährlich, wenn Sie es falsch machen. Sie könnten geneigt sein, stattdessen bei Denkspielen zu bleiben, mit der Begründung, dass sie, selbst wenn sie nicht funktionieren, keinen Schaden anrichten können. Aber diese Position ist wohl fehlgeleitet. Deine Zeit ist begrenzt, und jede Stunde, die du damit verbringst, mit dem Dual-N-Back zu ringen, hättest du mit all den banalen Dingen verbringen können, die sicherlich die Gesundheit deines Gehirns fördern: Ausreichend körperliche Bewegung, ausreichend Schlaf, Vorbereitung und Essen gesundes Essen. „Führen Sie ein gutes, sauberes Leben, schlafen Sie richtig und Sie werden auf dem Höhepunkt Ihrer potenziellen Leistung sein“, schlägt James Thompson vor. „Und wir nutzen unsere Intelligenz, um bestimmte Aufgaben zu erledigen, also verschwenden Sie keine Zeit damit, sich Zahlen rückwärts zu merken – lesen Sie ein gutes Statistikbuch. Erfahren Sie mehr über die moderne Genetik. Lesen Sie eine Geschichte intellektueller Entdeckungen n-back, denke ich, na ja, aber was soll ich sonst mit 24 Stunden machen?"

Ich verbrachte keine 24 Stunden mit dem Dual-N-Back, oder gar 12, aber ich verbrachte so lange, wie ich es geplant hatte, mit Brain TonIQ oder Brain Candy, die mir beide leichte Kopfschmerzen zu bereiten schienen. (Ich habe diese Getränke in den USA gekauft, und nicht alle sind in Großbritannien erhältlich: Die Neuro-Reihe, einschließlich Neuro Passion und Neuro Sonic, wurde vorübergehend aus dem britischen Verkauf genommen, da die Zutaten in einigen der Reihe keine Regulierungsbehörden haben. die Genehmigung.)

Nach zwei Wochen wiederholte ich den Intelligenztest, basierend auf den Raven-Matrizen, und erzielte mit 133 vier Punkte mehr. Was absolut nichts beweist, obwohl ich mich kurz selbstgefällig fühlte.

Ich habe vor, das duale N-Back nie wieder zu machen, aber ich könnte den Rat von Andrea Kuszewski befolgen und versuchen, die Kartenfunktion meines Smartphones auszuschalten, um mich dazu zu zwingen, auf die altmodische Art zu navigieren. "Schauen Sie, Technologie wie GPS ist großartig", sagt Kuszewski, "aber es gibt immer Kosten. Wenn Sie früher zu Fuß zur Arbeit gegangen sind, sich dann aber ein Auto gekauft haben und stattdessen überall hinfahren, dann wäre es viel einfacher. Aber jeder weiß, dass Ihr Körper darunter leiden wird! Warum sollte es mit Ihrem Gehirn anders sein?"

Das lange gesuchte Geheimnis der Intelligenzsteigerung könnte sich als einfach herausstellen – wo immer möglich, die Dinge schwieriger machen. Ich weiß, ich weiß: Das wollte ich auch nicht hören.


Studie findet Hirnareale, die an der Suche nach Informationen über schlechte Möglichkeiten beteiligt sind

Ilya Monosov, PhD, zeigt Daten zur Gehirnaktivität von Affen, die sich mit Unsicherheit auseinandersetzen. Monosov und Kollegen von der Washington University School of Medicine in St. Louis haben die Gehirnregionen identifiziert, die an der Entscheidung beteiligt sind, ob ein schlimmes Ereignis bevorsteht. Bildnachweis: Washington University Photographic Services

Der Begriff „Doomscrolling“ beschreibt das endlose Scrollen durch schlechte Nachrichten in den sozialen Medien und das Lesen jedes besorgniserregenden Leckerbissens, der auftaucht, eine Angewohnheit, die leider während der COVID-19-Pandemie üblich geworden zu sein scheint.

Die Biologie unseres Gehirns könnte dabei eine Rolle spielen. Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben bestimmte Bereiche und Zellen im Gehirn identifiziert, die aktiv werden, wenn eine Person vor der Wahl steht, Informationen über ein unerwünschtes aversives Ereignis zu erfahren oder zu verbergen, das die Person wahrscheinlich nicht verhindern kann .

Die Ergebnisse, veröffentlicht am 11. Juni in Neuron, könnte Aufschluss über die Prozesse geben, die psychiatrischen Erkrankungen wie Zwangsstörungen und Angstzuständen zugrunde liegen – ganz zu schweigen davon, wie wir alle mit der Informationsflut umgehen, die ein Merkmal des modernen Lebens ist.

"Das Gehirn der Menschen ist nicht gut gerüstet, um mit dem Informationszeitalter umzugehen", sagte der leitende Autor Ilya Monosov, Ph.D., außerordentlicher Professor für Neurowissenschaften, Neurochirurgie und Biomedizintechnik. "Die Leute überprüfen, überprüfen, überprüfen ständig nach Nachrichten, und einige dieser Überprüfungen sind völlig nutzlos. Unser moderner Lebensstil könnte die Schaltkreise in unserem Gehirn neu formen, die sich über Millionen von Jahren entwickelt haben, um uns zu helfen, in einer unsicheren und sich ständig verändernden Umgebung zu überleben." Welt."

Im Jahr 2019 identifizierten die Monosov-Labormitglieder J. Kael White, Ph.D., damals noch Doktorand, und der leitende Wissenschaftler Ethan S. Bromberg-Martin, Ph.D Ereignisse wie Belohnungen. Aktivitäten in diesen Bereichen trieben die Motivation der Affen an, Informationen über gute Dinge zu finden, die passieren könnten.

Es war jedoch nicht klar, ob dieselben Kreise daran beteiligt waren, Informationen über negativ erwartete Ereignisse wie Bestrafungen zu suchen. Schließlich wollen die meisten wissen, ob sich zum Beispiel eine Wette auf ein Pferderennen wahrscheinlich groß auszahlt. Nicht so bei schlechten Nachrichten.

"Wenn man in der Klinik einigen Patienten die Möglichkeit gibt, einen Gentest zu machen, um herauszufinden, ob sie zum Beispiel an der Huntington-Krankheit leiden, werden einige Leute den Test so schnell wie möglich durchführen lassen, während andere dies ablehnen." getestet werden, bis Symptome auftreten", sagte Monosov. "Kliniken sehen bei manchen Menschen ein informationssuchendes Verhalten und bei anderen furchtbares Verhalten."

Um die neuronalen Schaltkreise zu finden, die an der Entscheidung beteiligt sind, Informationen über unerwünschte Möglichkeiten zu suchen, lehrten der Erstautor Ahmad Jezzini, Ph.D., und Monosov zwei Affen zu erkennen, wenn etwas Unangenehmes auf sie zukommt. Sie trainierten die Affen, Symbole zu erkennen, die darauf hindeuteten, dass sie einen irritierenden Luftstoß ins Gesicht bekommen könnten. Zum Beispiel wurde den Affen zuerst ein Symbol gezeigt, das ihnen sagte, dass ein Zug kommen könnte, aber mit unterschiedlicher Sicherheit. Einige Sekunden nachdem das erste Symbol angezeigt wurde, wurde ein zweites Symbol angezeigt, das die Unsicherheit der Tiere auflöste. Es sagte den Affen, dass der Zug definitiv kommen würde oder nicht.

Die Forscher maßen, ob die Tiere wissen wollten, was passieren würde, indem sie auf das zweite Signal warteten oder den Blick abwandten oder in separaten Experimenten die Affen zwischen verschiedenen Symbolen und deren Ergebnissen wählen ließen.

Ähnlich wie Menschen hatten die beiden Affen unterschiedliche Einstellungen zu schlechten Nachrichten: Der eine wollte wissen, der andere wollte es lieber nicht. Der Unterschied in ihrer Einstellung zu schlechten Nachrichten war auffallend, weil sie in Bezug auf gute Nachrichten ähnlicher Meinung waren. Als ihnen die Möglichkeit gegeben wurde, herauszufinden, ob sie etwas bekommen würden, das ihnen gefiel – einen Tropfen Saft –, entschieden sich beide konsequent dafür, es herauszufinden.

„Wir fanden heraus, dass die Einstellung zur Suche nach Informationen über negative Ereignisse in beide Richtungen gehen kann, selbst bei Tieren, die die gleiche Einstellung zu positiven lohnenden Ereignissen haben“, sagte Jezzini, Dozent für Neurowissenschaften. "Für uns war das ein Zeichen dafür, dass die beiden Einstellungen möglicherweise von unterschiedlichen neuronalen Prozessen geleitet werden."

Durch die genaue Messung der neuronalen Aktivität im Gehirn, während die Affen mit diesen Entscheidungen konfrontiert waren, identifizierten die Forscher einen Gehirnbereich, den vorderen cingulären Kortex, der Informationen über Einstellungen zu guten und schlechten Möglichkeiten getrennt kodiert. Sie fanden einen zweiten Gehirnbereich, den ventrolateralen präfrontalen Kortex, der einzelne Zellen enthält, deren Aktivität die Gesamteinstellung der Affen widerspiegelt: ja für Informationen über gute oder schlechte Möglichkeiten vs. ja für Informationen nur über gute Möglichkeiten.

Das Verständnis der neuronalen Schaltkreise, die der Unsicherheit zugrunde liegen, ist ein Schritt hin zu besseren Therapien für Menschen mit Erkrankungen wie Angstzuständen und Zwangsstörungen, die mit der Unfähigkeit einhergehen, Unsicherheit zu tolerieren.

„Wir haben diese Studie gestartet, weil wir wissen wollten, wie das Gehirn unseren Wunsch kodiert, zu wissen, was unsere Zukunft für uns bereithält“, sagte Monosov. „Wir leben in einer Welt, für die sich unser Gehirn nicht entwickelt hat. Die ständige Verfügbarkeit von Informationen ist eine neue Herausforderung für uns. Ich denke, das Verständnis der Mechanismen der Informationssuche ist sehr wichtig für die Gesellschaft und die psychische Gesundheit in einem Bevölkerungszahl."


Rechenleistung: Menschliches Gehirn vs. Supercomputer

Ein Supercomputer ist ein Computer mit einer hohen Leistung im Vergleich zu einem Allzweckcomputer. Die Leistung eines Supercomputers wird üblicherweise in Gleitkommaoperationen pro Sekunde gemessen (FLOPS) statt Millionen Anweisungen pro Sekunde (MIPS).

Seit 2017 gibt es Supercomputer, die bis zu fast hundert Billiarden FLOPS leisten können. Seit November 2017 laufen auf allen der schnellsten 500 Supercomputer der Welt Linux-basierte Betriebssysteme. Weitere Forschungen werden durchgeführt in China, das Vereinigte Staaten, das europäische Union, Taiwan und Japan noch schneller, leistungsfähiger und technologischer bauen Überlegene Exascale-Supercomputer.

Supercomputer spielen eine wichtige Rolle im Bereich der Computational Science und werden für eine Vielzahl rechenintensiver Aufgaben in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Quantenmechanik, Wettervorhersage, Klimaforschung, Öl- und Gasexploration, molekulare Modellierung (Berechnung der Strukturen und Eigenschaften). chemischer Verbindungen, biologischer Makromoleküle, Polymere und Kristalle) und physikalische Simulationen (wie Simulationen der frühen Momente des Universums, der Aerodynamik von Flugzeugen und Raumfahrzeugen, der Detonation von Kernwaffen und der Kernfusion). Im Laufe ihrer Geschichte waren sie auf dem Gebiet der Kryptoanalyse unverzichtbar.

Zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Artikels ist der schnellste Supercomputer der Welt Gipfel oder OLCF-4, entwickelt von IBM zur Verwendung bei Oak Ridge National Laboratory, den schnellsten Supercomputer der Welt mit 200 Petaflops.

Jeder seiner 4.608 Knoten (9.216 IBM POWER9 CPUs und 27.648 NVIDIA Tesla GPUs) verfügt über 600 GB zusammenhängenden Speicher (6×16 = 96 GB HBM2 plus 2×8×32 = 512 GB DDR4 SDRAM), der von allen CPUs adressierbar ist und GPUs plus 800 GB nichtflüchtiger RAM, der als Burst-Puffer oder als Erweiterungsspeicher verwendet werden kann. Die POWER9-CPUs und Volta-GPUs werden über NVIDIAs Hochgeschwindigkeits-NVLink verbunden.

Dies ermöglicht ein heterogenes Rechenmodell. Um einen hohen Datendurchsatz zu gewährleisten, werden die Knoten in einer blockierungsfreien Fat-Tree-Topologie unter Verwendung einer Dual-Rail Mellanox EDR InfiniBand-Verbindung sowohl für den Speicher- als auch für den prozessübergreifenden Kommunikationsverkehr verbunden, der sowohl eine Bandbreite von 200 Gb/s zwischen den Knoten liefert und netzwerkinterne Rechenbeschleunigung für Kommunikationsframeworks wie MPI und SHMEM/PGAS.

Gehirne unterscheiden sich stark von Computern

Unsere wundersamen Gehirne arbeiten in der nächsthöheren Ordnung. Obwohl es unmöglich ist, genau zu berechnen, wird postuliert, dass das menschliche Gehirn arbeitet mit 1 exaFLOP, was einer Milliarde Berechnungen pro Sekunde entspricht.

Wenn wir über Computer sprechen, beziehen wir uns auf sorgfältig konstruierte Maschinen, die auf Logik, Reproduzierbarkeit, Vorhersagbarkeit und Mathematik basieren. Das menschliche Gehirn hingegen ist ein verworrenes, scheinbar zufälliges Durcheinander von Neuronen, die sich nicht vorhersehbar verhalten.

Das Gehirn ist sowohl Hardware als auch Software, während es bei Computern einen inhärenten Unterschied gibt. Dieselben miteinander verbundenen Bereiche, verbunden durch Milliarden von Neuronen und vielleicht Billionen von Gliazellen, können gleichzeitig wahrnehmen, interpretieren, speichern, analysieren und neu verteilen. Computer haben aufgrund ihrer Definition und ihres grundlegenden Designs einige Teile für die Verarbeitung und andere für das Gedächtnis. Das Gehirn macht diese Trennung nicht, was es enorm effizient macht.

Die gleichen Berechnungen und Prozesse, für die ein Computer möglicherweise einige Millionen Schritte benötigt, können durch einige hundert Neuronenübertragungen erreicht werden, die viel weniger Energie benötigen und mit einer viel höheren Effizienz arbeiten. Die Energiemenge, die der schnellste Supercomputer der Welt für die Berechnungen benötigt, würde ausreichen, um ein Gebäude mit Energie zu versorgen.

Eines der Dinge, die Gehirne wirklich auszeichnen, ist neben ihrem klaren Vorteil in der rohen Rechenleistung die Flexibilität, die sie zeigt. Im Wesentlichen kann sich das menschliche Gehirn selbst neu verdrahten, eine Leistung, die formal als Neuroplastizität bekannt ist. Neuronen sind in der Lage, sich von anderen zu trennen und wieder zu verbinden und sogar ihre grundlegenden Eigenschaften zu ändern, was ein sorgfältig konstruierter Computer nicht kann.

Hinweise und Referenzen


Gepumpt für Action

Aber wenn das stimmt, wie erklären wir uns, warum Karpov zu dünn wurde, um an seinem Schachwettbewerb teilzunehmen? Der allgemeine Konsens ist, dass es hauptsächlich auf Stress und reduzierte Nahrungsaufnahme ankommt und nicht auf geistige Erschöpfung.

Elite-Schachspieler stehen unter starkem Druck, der Stress verursacht, der zu einer erhöhten Herzfrequenz, schnellerem Atmen und Schwitzen führen kann. Kombiniert verbrennen diese Effekte im Laufe der Zeit Kalorien. Darüber hinaus müssen Elitespieler manchmal bis zu 8 Stunden am Stück sitzen, was ihre regelmäßigen Essgewohnheiten stören kann. Energieverlust ist auch etwas, das Bühnenkünstler und Musiker erleben können, da sie oft unter hohem Stress stehen und ihre Essenspläne gestört haben.

„Deinen Körper für lange Zeit aufgepumpt zu halten, ist sehr energieintensiv“, erklärte Messier

Das Urteil lautet also: Denken allein reicht leider nicht mach uns schlank. Aber wenn Sie das nächste Mal vor Inspiration verhungert sind, wird ein zusätzliches Quadrat Schokolade wahrscheinlich nicht schaden.


Die Ursachen der Informationsüberflutung

Die Überlastung des Gehirns ergibt sich aus einer Vielzahl von Faktoren, von denen jeder durch die Aufnahme neuer Informationen entsteht. Der Geist hat eine begrenzte Fähigkeit, sich zu jeder Zeit mit Informationen zu befassen, und neigt zu Neuerungen in seiner Umgebung. Die Kombination aus eingeschränkter Aufmerksamkeit und dem Streben nach Originalität ist in unserem modernen Kontext problematisch, in dem eine schnelle Kontaktaufnahme mit Informationen durch den einfachen Zugang zu elektronischen Geräten und sozialen Medien allgegenwärtig ist.

Trotz der problematischen Disposition des Gehirns ist eine Überlastung des Gehirns aufgrund eines Überschusses an Informationen nicht garantiert. Laut einer Umfrage des Pew Research Center mit dem Titel „Information Overload“ stellten 79 % der Befragten fest, dass der Zugang zu vielen Arten von Informationen ihnen ein Gefühl der Kontrolle über ihr Leben verlieh. Die Umfrage ergab, dass bestimmte Umstände – und sogar bestimmte Institutionen – die Auswirkungen einer Überlastung auslösen können. 56 Prozent der Befragten gaben an, dass sie durch Regierungsbehörden, Schulen und Banken aufgrund der damit verbundenen Prozesse der Informationsbeschaffung stärker gestresst sind.

Dieser Datensatz ist angesichts der Definitionsarbeit von Levitin sinnvoll. Obwohl es natürlich erscheint, dass die meisten Amerikaner über ihre Geräte – Smartphones, PCs und Tablets – Zugriff auf aktualisierte und kontinuierliche Informationen wünschen, ist es auch nicht überraschend, dass die meisten Befragten Stress mit den verschiedenen Arten von Informationen in Verbindung bringen, die sie erhalten. Darüber hinaus gab eine knappe Mehrheit dieser Befragten an, dass sie Schwierigkeiten hatten, mit den Informationen, auf die sie Zugriff hatten, Schritt zu halten. Da diese Bedingungen nur mit fortschreitender technologischer Innovation bestehen bleiben, könnten wir Lösungen für das Problem finden.


Das Vergessen verbraucht mehr Gehirnleistung als das Erinnern

Zusammenfassung: Das absichtliche Vergessen erfordert möglicherweise mehr Aufmerksamkeit für die unerwünschten Informationen als weniger.

Quelle: University of Texas in Austin

Die Entscheidung, etwas zu vergessen, erfordert möglicherweise mehr mentale Anstrengung als der Versuch, sich daran zu erinnern, fanden Forscher der University of Texas in Austin durch Neuroimaging heraus.

Diese Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift für Neurowissenschaften, schlagen vor, dass, um ein unerwünschtes Erlebnis zu vergessen, mehr Aufmerksamkeit darauf gerichtet werden sollte. Dieses überraschende Ergebnis erweitert die bisherige Forschung zum absichtlichen Vergessen, die sich darauf konzentrierte, die Aufmerksamkeit auf die unerwünschten Informationen zu reduzieren, indem die Aufmerksamkeit von unerwünschten Erfahrungen weggeleitet oder das Abrufen von Erinnerungen unterdrückt wurde.

“Vielleicht möchten wir Erinnerungen, die unangepasste Reaktionen auslösen, wie traumatische Erinnerungen, verwerfen, damit wir auf neue Erfahrungen anpassungsfähiger reagieren können,”, sagte Jarrod Lewis-Peacock, leitender Autor der Studie und Assistenzprofessor. Psychologie an der UT Austin. “Die jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, dass wir die Fähigkeit haben, freiwillig etwas zu vergessen, aber wie unser Gehirn das macht, wird immer noch in Frage gestellt. Sobald wir herausgefunden haben, wie Erinnerungen geschwächt werden, und Wege finden, dies zu kontrollieren, können wir eine Behandlung entwickeln, die den Menschen hilft, sich von unerwünschten Erinnerungen zu befreien.”

Erinnerungen sind nicht statisch. Sie sind dynamische Konstruktionen des Gehirns, die durch Erfahrung regelmäßig aktualisiert, modifiziert und neu organisiert werden. Das Gehirn erinnert und vergisst ständig Informationen – und vieles davon geschieht automatisch im Schlaf.

Wenn es um absichtliches Vergessen geht, konzentrierten sich frühere Studien auf die Lokalisierung von "Hotspots" der Aktivität in den Kontrollstrukturen des Gehirns, wie dem präfrontalen Kortex, und Langzeitgedächtnisstrukturen, wie dem Hippocampus. Die neueste Studie konzentriert sich stattdessen auf die sensorischen und wahrnehmungsbezogenen Bereiche des Gehirns, insbesondere den ventralen temporalen Kortex, und die dortigen Aktivitätsmuster, die Gedächtnisrepräsentationen komplexer visueller Reize entsprechen.

„Wir schauen nicht auf die Quelle der Aufmerksamkeit im Gehirn, sondern auf ihren Anblick“, sagte Lewis-Peacock, der auch mit dem UT Austin Department of Neuroscience und der Dell Medical School verbunden ist.

Mithilfe von Neuroimaging, um Muster der Gehirnaktivität zu verfolgen, zeigten die Forscher einer Gruppe gesunder Erwachsener Bilder von Szenen und Gesichtern und wiesen sie an, sich an jedes Bild zu erinnern oder es zu vergessen.

Ihre Ergebnisse bestätigten nicht nur, dass der Mensch die Fähigkeit besitzt, zu kontrollieren, was er vergisst, sondern dass erfolgreiches bewusstes Vergessen „moderate Level“ an Gehirnaktivität in diesen Sinnes- und Wahrnehmungsbereichen erfordert – mehr Aktivität, als zum Erinnern erforderlich war.

“Ein mäßiges Maß an Gehirnaktivität ist entscheidend für diesen Vergessensmechanismus. Zu stark, und es wird das Gedächtnis zu schwach stärken, und Sie werden es nicht ändern“, sagte Tracy Wang, Hauptautorin der Studie und Postdoktorandin für Psychologie an der UT Austin. “Wichtigerweise ist es die Absicht zu vergessen, die die Aktivierung des Gedächtnisses erhöht, und wenn diese Aktivierung den Sweetspot ‘moderat’er erreicht, führt dies zum späteren Vergessen dieser Erfahrung.”

Die Forscher fanden auch heraus, dass die Teilnehmer eher Szenen als Gesichter vergessen, die viel mehr emotionale Informationen enthalten können, sagten die Forscher.

“Wir lernen, wie diese Mechanismen in unserem Gehirn auf verschiedene Arten von Informationen reagieren, und es bedarf noch viel weiterer Forschung und Replikation dieser Arbeit, bevor wir verstehen, wie wir unsere Fähigkeit des Vergessens nutzen können,”, sagte Lewis- Peacock, der eine neue Studie mit Neurofeedback begonnen hat, um zu verfolgen, wie viel Aufmerksamkeit bestimmten Arten von Erinnerungen geschenkt wird.

“Dies wird Platz machen für zukünftige Studien darüber, wie wir diese wirklich starken, klebrigen emotionalen Erinnerungen verarbeiten und hoffentlich loswerden, die einen starken Einfluss auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden haben können” Lewis-Peacock.

Diese im Journal of Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass, um eine unerwünschte Erfahrung zu vergessen, mehr Aufmerksamkeit darauf gerichtet werden sollte. Dieses überraschende Ergebnis erweitert die bisherige Forschung zum absichtlichen Vergessen, die sich darauf konzentrierte, die Aufmerksamkeit auf die unerwünschten Informationen zu reduzieren, indem die Aufmerksamkeit von unerwünschten Erfahrungen weggeleitet oder das Abrufen von Erinnerungen unterdrückt wurde.

Quelle:
University of Texas in Austin
Medienkontakte:
Rachel Griess – University of Texas at Austin
Bildquelle:
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Wie viel Prozent unseres Gehirns nutzen wir?

Das Gehirn ist das komplexeste Organ des menschlichen Körpers. Viele glauben, dass ein Mensch immer nur 10 Prozent seines Gehirns nutzt. Ist daran etwas Wahres?

Das Gehirn eines Menschen bestimmt, wie er die Welt um ihn herum wahrnimmt. Das Gehirn wiegt etwa 3 Pfund und enthält etwa 100 Milliarden Neuronen – Zellen, die Informationen tragen.

In diesem Artikel untersuchen wir, wie viel des Gehirns eine Person nutzt. Wir räumen auch mit einigen weit verbreiteten Mythen auf und enthüllen einige interessante Fakten über das Gehirn.

Auf Pinterest teilen Studien haben den Mythos entlarvt, dass Menschen nur 10 Prozent ihres Gehirns nutzen.

Laut einer Umfrage aus dem Jahr 2013 glauben rund 65 Prozent der Amerikaner, dass wir nur 10 Prozent unseres Gehirns nutzen.

Aber das ist nur ein Mythos, so ein Interview mit dem Neurologen Barry Gordon in Wissenschaftlicher Amerikaner. Er erklärte, dass der Großteil des Gehirns fast immer aktiv ist.

Der 10-Prozent-Mythos wurde auch in einer Studie entlarvt, die in . veröffentlicht wurde Frontiers in Human Neuroscience.

Eine gängige Bildgebungstechnik des Gehirns, die als funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) bezeichnet wird, kann die Aktivität im Gehirn messen, während eine Person verschiedene Aufgaben ausführt.

Mit dieser und ähnlichen Methoden zeigen Forscher, dass der größte Teil unseres Gehirns die meiste Zeit genutzt wird, selbst wenn eine Person eine sehr einfache Aktion ausführt.

Ein Großteil des Gehirns ist sogar aktiv, wenn eine Person ruht oder schläft.

Der Prozentsatz des Gehirns, das zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet wird, variiert von Person zu Person. Es hängt auch davon ab, was eine Person tut oder worüber sie nachdenkt.

Es ist nicht klar, wie dieser Mythos begann, aber es gibt mehrere mögliche Quellen.

In einem Artikel, der in einer Ausgabe von 1907 der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft, Psychologe und Autor William James argumentierte, dass Menschen nur einen Teil ihrer geistigen Ressourcen nutzen. Einen Prozentsatz nannte er jedoch nicht.

Die Figur wurde in Dale Carnegies Buch von 1936 erwähnt Wie man Freunde gewinnt und Menschen beeinflusst. Der Mythos wurde als etwas beschrieben, das der College-Professor des Autors zu sagen pflegte.

Wissenschaftler glauben auch, dass Neuronen etwa 10 Prozent der Gehirnzellen ausmachen. Dies mag zum 10 Prozent Mythos beigetragen haben.

Der Mythos wurde in Artikeln, Fernsehsendungen und Filmen wiederholt, was erklärt, warum er so weit verbreitet ist.

Wie jedes andere Organ wird das Gehirn durch den Lebensstil, die Ernährung und die Bewegungsmenge einer Person beeinflusst.

Um die Gesundheit und Funktion des Gehirns zu verbessern, kann eine Person die folgenden Dinge tun.

Sich ausgewogen ernähren

Eine gute Ernährung verbessert die allgemeine Gesundheit und das Wohlbefinden. Es verringert auch das Risiko, gesundheitliche Probleme zu entwickeln, die zu Demenz führen können, einschließlich:

Die folgenden Lebensmittel fördern die Gesundheit des Gehirns:

  • Obst und Gemüse mit dunkler Haut. Einige sind reich an Vitamin E, wie Spinat, Brokkoli und Blaubeeren. Andere sind reich an Beta-Carotin, darunter rote Paprika und Süßkartoffeln. Vitamin E und Beta-Carotin fördern die Gesundheit des Gehirns.
  • Öliger Fisch. Diese Fischarten wie Lachs, Makrele und Thunfisch sind reich an Omega-3-Fettsäuren, die die kognitive Funktion unterstützen können.
  • Walnüsse und Pekannüsse. Sie sind reich an Antioxidantien, die die Gesundheit des Gehirns fördern.

Es gibt eine Auswahl an Walnüssen und Pekannüssen, die online gekauft werden können.

Regelmäßig Sport treiben

Regelmäßige Bewegung reduziert auch das Risiko gesundheitlicher Probleme, die zu Demenz führen können.

Herz-Kreislauf-Aktivitäten, wie z. B. 30 Minuten zügiges Gehen am Tag, können ausreichen, um das Risiko einer Verschlechterung der Gehirnfunktion zu verringern.

Andere zugängliche und kostengünstige Optionen sind:

Halte das Gehirn aktiv

Je mehr eine Person ihr Gehirn nutzt, desto besser werden ihre mentalen Funktionen. Aus diesem Grund sind Gehirntrainingsübungen eine gute Möglichkeit, die allgemeine Gesundheit des Gehirns zu erhalten.

Eine kürzlich über 10 Jahre durchgeführte Studie ergab, dass Menschen, die Gehirntrainingsübungen verwendeten, das Demenzrisiko um 29 Prozent reduzierten.

Das effektivste Training konzentrierte sich auf die Steigerung der Geschwindigkeit des Gehirns und der Fähigkeit, komplexe Informationen schnell zu verarbeiten.

Es gibt eine Reihe anderer populärer Mythen über das Gehirn. Diese werden im Folgenden diskutiert und ausgeräumt.

Linkshirn vs. Rechtshirn

Viele glauben, dass eine Person entweder links- oder rechtshirnig ist, wobei rechtshirnige Menschen kreativer und linkshirnige Menschen logischer sind.

Die Forschung legt jedoch nahe, dass dies ein Mythos ist – Menschen werden nicht von der einen oder anderen Gehirnhälfte dominiert. Ein gesunder Mensch nutzt ständig beide Hemisphären.

Zwar haben die Hemisphären unterschiedliche Aufgaben. Zum Beispiel eine Studie in PLOS Biologie diskutiert, inwieweit die linke Hemisphäre an der Verarbeitung von Sprache und die rechte an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt ist.

Alkohol und das Gehirn

Langfristiger Alkoholismus kann zu einer Reihe von Gesundheitsproblemen führen, einschließlich Hirnschäden.

Es ist jedoch nicht so einfach zu sagen, dass Alkoholkonsum Gehirnzellen tötet – das ist ein Mythos. Die Gründe dafür sind kompliziert.

Wenn eine Frau während der Schwangerschaft zu viel Alkohol trinkt, kann dies die Gehirnentwicklung des Fötus beeinträchtigen und sogar ein fetales Alkoholsyndrom verursachen.

Die Gehirne von Babys mit dieser Erkrankung können kleiner sein und enthalten oft weniger Gehirnzellen. Dies kann zu Lern- und Verhaltensschwierigkeiten führen.

Unterschwellige Botschaften

Die Forschung legt nahe, dass unterschwellige Botschaften eine emotionale Reaktion bei Menschen hervorrufen können, die sich nicht bewusst sind, dass sie einen emotionalen Reiz erhalten haben. Aber können unterschwellige Botschaften einer Person helfen, neue Dinge zu lernen?

Eine Studie veröffentlicht in Naturkommunikation fanden heraus, dass das Hören von Vokabeln beim Schlafen die Fähigkeit einer Person, sich an die Wörter zu erinnern, verbessern könnte. Dies war nur bei Personen der Fall, die den Wortschatz bereits gelernt hatten.

Forscher stellten fest, dass das Hören von Informationen im Schlaf einer Person nicht helfen kann, neue Dinge zu lernen. Es kann nur das Abrufen von Informationen verbessern, die früher im Wachzustand gelernt wurden.

Gehirnfalten

Das menschliche Gehirn ist mit Falten bedeckt, die allgemein als Falten bezeichnet werden. Die Vertiefung in jeder Falte wird Sulcus genannt, und der erhabene Teil wird Gyrus genannt.

Manche Leute glauben, dass sich jedes Mal, wenn eine Person etwas lernt, eine neue Falte bildet. Das ist nicht der Fall.

Das Gehirn beginnt vor der Geburt Falten zu entwickeln, und dieser Prozess setzt sich während der gesamten Kindheit fort.

Das Gehirn stellt ständig neue Verbindungen her und bricht alte, auch im Erwachsenenalter.


Der Stromverbrauch des menschlichen Gehirns ist bemerkenswert gering und wie Computer seine Effizienz nachahmen können

Ein neues Papier von Forschern aus Großbritannien und Deutschland untersucht, wie viel Energie das menschliche Gehirn bei der Ausführung verschiedener Aufgaben verbraucht – und beleuchtet, wie Menschen eines Tages ähnliche computerbasierte künstliche Intelligenzen aufbauen könnten. Die Kartierung biologischer Systeme ist nicht so sexy wie die riesigen Entdeckungen, die neue Produkte oder Fähigkeiten vorantreiben, aber das liegt daran, dass es die letzte Entdeckung ist – nicht die jahrzehntelange akribische Arbeit, die den Grundstein legt, — der dazu neigt, zu erhalten die ganze Aufmerksamkeit der Medien.

Dieser Artikel — Power Consumption während Neuronal Computation— wird in einer kommenden Ausgabe des IEEE’s-Magazins erscheinen, “Engineering Intelligent Electronic Systems Based on Computational Neuroscience” Hier bei ET haben wir das Gehirn diskutiert’ 8217s Recheneffizienz bei mehr als einer Gelegenheit. Kurz gesagt, das Gehirn ist um Größenordnungen energieeffizienter als unsere besten Supercomputer – und das Verständnis seiner Struktur und Funktion ist absolut entscheidend.

Ist das Gehirn digital oder analog? Beide

Wenn wir in der Neuzeit an Rechencluster denken, denken wir an riesige Arrays homogener oder nahezu homogener Systeme. Sicher, ein Supercomputer könnte zwei verschiedene Arten von Prozessoren kombinieren – zum Beispiel Intel Xeon + Nvidia Tesla oder Intel Xeon + Xeon Phi – aber so unterschiedlich CPUs und GPUs auch sind, sie sind beide immer noch digitale Prozessoren. Es stellt sich heraus, dass das Gehirn sowohl digitale als auch analoge Signale in sich integriert und die beiden Methoden auf unterschiedliche Weise verwendet werden. Ein möglicher Grund dafür ist, dass die Energieeffizienz der beiden Methoden stark variiert, je nachdem, wie viel Bandbreite Sie benötigen und wie weit das Signal gehen muss.

Die Effizienz der beiden Systeme hängt davon ab, welches SNR (Signal to Noise)-Verhältnis Sie innerhalb des Systems aufrechterhalten müssen.

Einer der anderen Unterschiede zwischen existierenden Supercomputern und dem Gehirn besteht darin, dass Neuronen nicht alle die gleiche Größe haben und nicht alle dieselbe Funktion erfüllen. Wenn Sie in der High School Biologie studiert haben, erinnern Sie sich vielleicht daran, dass Neuronen grob in Motoneuronen, sensorische Neuronen und Interneurone eingeteilt werden. Diese Art der Gruppierung ignoriert die feinen Unterschiede zwischen den verschiedenen Strukturen — die tatsächliche Anzahl der verschiedenen Arten von Neuronen im Gehirn wird auf mehrere hundert und vielleicht sogar bis zu 10.000 geschätzt — je nachdem, wie Sie sie klassifizieren.

Vergleichen Sie das mit einem modernen Supercomputer, der zwei oder drei (höchstens) CPU-Architekturen verwendet, um Berechnungen durchzuführen, und Sie werden den Unterschied zwischen unseren eigenen Bemühungen, Computing auf Exascale-Ebene zu erreichen und das Gehirn zu simulieren, und den tatsächlichen biologischen Struktur. Wenn sich unsere Modelle den biologischen Funktionen angenähert haben, haben Sie Cluster von ARM Cortex M0-Prozessoren, die an Banken von 15-Kern-Xeons gebunden sind, die Daten an Tesla-GPUs weiterleiteten, die auch an einige Intel Quark-Prozessoren gebunden waren, wobei ein anderer Stamm die Arbeit in eine Gruppe verlagerte von IBM Power8-Kernen – alle arbeiten in perfekter Harmonie. So wie moderne CPUs sehr unterschiedliche Energieeffizienz, Die-Größen und Stromverbrauch aufweisen, sehen wir bei Neuronen genau die gleichen Trends.

Alle drei Diagramme sind interessant, aber am meisten fasziniert mich das Diagramm ganz rechts. Die relative Effizienz wird entlang der vertikalen Achse grafisch dargestellt, während die horizontale Achse Bits pro Sekunde aufweist. Wenn Sie es sich ansehen, werden Sie feststellen, dass die effizientesten Neuronen in Bezug auf die pro ATP-Molekül übertragenen Bits (ATP ist eine biologische Energieeinheit, die Bits pro Watt in der Computertechnik entspricht) auch in Bezug auf die Bits pro Sekunde. Die Neuronen, die die meisten Daten in Bits pro Sekunde übertragen können, sind auch am wenigsten effizient.

Auch hier sehen wir deutliche Ähnlichkeiten zwischen dem Design moderner Mikroprozessoren und den Eigenschaften biologischer Organismen. Das soll nicht die Größe der Lücke oder die dramatischen Verbesserungen herunterspielen, die wir vornehmen müssen, um ein ähnliches Leistungsniveau zu bieten, aber es gibt hier keine mystische Sauce ’ und die Analyse der biologischen Systeme sollte uns besser machen Daten darüber, wie Halbleiterdesigns optimiert werden können, um sich dem anzunähern.

Ein neuromorpher Chip. Die meisten Versuche, das menschliche Gehirn zu emulieren, drehten sich bisher hauptsächlich um die Nachbildung von Neuronen und Synapsen mit Crossbar-Schaltern.

Vieles von dem, was wir über ExtremeTech behandeln, bezieht sich auf das Hier und Jetzt. Ein besseres Modell des Energieverbrauchs von Neuronen spricht nicht wirklich für kurzfristige Ziele – dies führt nicht direkt zu einem besseren Mikroprozessor oder einer schnelleren Grafikkarte. Es löst nicht die enormen Probleme, mit denen wir konfrontiert sind, wenn wir versuchen, konventionelle Computer auf ein Modell umzustellen, das die eigene Funktion des Gehirns genauer nachahmt (neuromorphes Design). Aber es tut bringen uns dem langfristigen Ziel, das Gehirn vollständig zu verstehen (und möglicherweise zu simulieren), einen entscheidenden Schritt näher. Schließlich kann man die Funktion eines Organs nicht simulieren, wenn man nicht versteht, wie es signalisiert oder unter welchen Bedingungen es funktioniert. [Lesen: Eine bionische Augenprothese, die die Sprache Ihres Gehirns spricht.]

Das Emulieren eines Gehirns hat mindestens eines gemeinsam mit dem Emulieren eines Befehlssatzes in der Computertechnik – je größer die Kluft zwischen den beiden Technologien ist, desto höher sind in der Regel die Energiekosten, um sie zu emulieren. Je besser wir das Gehirn analysieren können, desto besser sind unsere Chancen, eines nachzuahmen, ohne dass Industriekraftwerke benötigt werden, um das Licht an und die Kühlung am Laufen zu halten.