1. Die andere funktionelle Hirngliederung

Die Hirnareale sind lokal eingrenzbar. Dagegen bestehen die Konnektomfasern aus Neuronen mit ihren Axonen und synaptischen Verbindungen zu anderen Neuronen. Die Astrozyten fehlen bei der bildlichen Darstellung. Aber diese sind da, wirken zwischen den Fasern. Die Konnektomfasern zeigen den Verlauf der Erregungen von den Rezeptoren zu den Erfolgsorganen.
These: Wenn diese Fasern und nicht spezialisierte Areale die Hirnfunktionen leisten, dann befinden die Astrozyten nicht mehr in, sondern zwischen funktionellen Teilen.
Eigentlich ganz simpel. Nur das Loslassen vom funktionellen Arealdenken erschwert. Laut obiger These sind die funktionellen Module sind nicht die Areale, sondern die Konnektomfasern. Viele Jahre prägten die Lokalisationstheorien. Obwohl also die Gliederung nicht taugt zum funktionellen Verständnis, wird weiter lokal gesucht. Anfangs waren es wenige funktionelle Areale, im Jahr 2016 sind es bereits 360. Bei einer Funktion werden viele Areale aktiv. Und da wird gefolgert: "Die Funktion liegt im Netzwerk" oder das "Gehirn arbeitet ganzheitlich". Laut obiger These bestehen die Areale aus Fragmenten mehrerer Konnektomfasern. Bei einer Funktion verlaufen die Erregungen durch mehrere Areale. Aber nur einzelne Fasern in den Arealen sind aktiv. Dies schon bekannt. Endlich umdenken, raus aus der Lokalisation, raus aus dem historisch verständlichen Arealdenken!

Für die Fasern des Konnektoms sind die Begriffe Nervenfaser und Erregungsleitung unpassend. Diese beschränken sich auf ein Neuron. Beim Konnektom interessieren die Verbindungen von Neuron zu Neuron. Sebastian Seung nennt dies im Buch Das Konnektom Bahnen. Auf den vorgeprägten Konnektomfasern laufen die Erregungen vom Rezeptor zum Erfolgsorgan (konvergent und divergent) oder werden durch andere Fasern gehemmt.
Mit dieser anderen Gliederung ergeben sich ganz neue Erkenntnisse. Diese alternative Gliederung zeigt die Schwächen der Lokalisationstheorien. Es ist doch eigentlich ganz einfach. Bei einer Aktion werden die Teile im Gehirn aktiv, welche die Funktion realisieren. Und die Konnektomfasern werden aktiv, nicht spezielle Areale. Das Gehirn ist überraschend einfach gestrickt

2. Bekannte Details

2.1. Neurobiologie

• Nervengewebe besteht hauptsächlich aus den Zelltypen Neuron (Nervenzelle) und Gliazelle. Gliazellen sind ein Sammelbegriff, bestehend aus strukturell unterschiedlichen Zellen. Die meisten davon sind die Astrozyten. Astrozyten haben Kontaktstellen zu den Neuronen und Blutgefäßen.
• Funktionell leiten Neuronen die Erregungen von den anliegenden Synapsen über die Membran und/oder das Soma an andere Neuronen weiter. Die Astrozyten registrieren zwar diese Aktionen, sind aber nicht direkt beteiligt. Die Erregungen verlaufen über die synaptisch verketteten Neuronen.
• Jedes der ca. 86 Milliarden Neuronen wird gebraucht, erfüllt eine Funktion, ansonsten würde es eliminiert (synaptisches Pruning, Apoptose). Jede Zelle ist speziell geformt, einzeln optimiert oder besser: hat sich selbst optimal eingefügt. Es gibt keinen Standardtyp Neuron, millionenfach dupliziert.
• Die Neuronen werden nicht direkt, sondern aufwendig über die Astrozyten mit Nährstoffen versorgt. Ein Astrozyt ernährt viele Neuronen und ein Neuron wird von vielen Astrozyten versorgt. Eine Folgerung: Braucht ein Neuron viel, haben die anderen versorgten Neuronen weniger.
• Die Nährstoffreserven im Gehirn sind gering. Platzmangel ist die heutige Erklärung dieses gefährlichen Fakts. Bereits nach vier Minuten ohne Versorgung sind die ersten Zellen geschädigt.
• Für den Hirnforscher Prof. Manfred Roth (ca. im Jahr 2010) sind die Astrozyten Hilfszellen, Knechte für die Neuronen (Stützfunktion, Versorgung, Abfallbeseitigung u.a.).
• Die bisherigen Thesen zur Funktion der Astrozyten konnten nicht überzeugen (Airbagthese, Atmungsthese, Pampers These, Reparaturthese, Hilfszellen, Teil der Blut-Hirn-Schranke). Diese erklären immer nur einzelne Eigenschaften. Und die sogenannte Blut-Hirn-Schranke ist unsicher: "Weil Nahrung gleichbedeutend mit Energie ist, ist unser Gehirn dem, was wir essen, ungeschützt ausgesetzt", sagen die Neurologen Dr. Dean Sherzai und Dr. Ayesha Sherzai.
• Eine weitere wichtige Funktion der Astrozyten ist die Bewertung und Modulierung der neuronalen Aktivität. Quelle: Medizinlexikon
• Gliazellen regulieren aktiven Zuckertransport ins Gehirn
• Demenz zeigt sich an Störungen in den Konnektomfasern.
• Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass sich das Gehirn über das Netzsystem der Astrozyten mit Energie versorgt (Quelle).

2.2. Thermodynamik

• Effizienz ist ein Maß für die Wirtschaftlichkeit (Kosten-Nutzen-Relation) und diese ist messbar am Verbrauch. Z.B. muss sich eine Investition rentieren (mehr Nutzen als Kosten). In der Wirtschaft erfolgt die Bewertung finanziell, in der Natur energetisch. Der Energieverbrauch zeigt sich am Aufwand und Nutzen, der Effizienz. Wegen des Energiebedarfs geordneter Systeme (Entropie) wird jene Variante zwischen Aufwand und Nutzen bevorzugt, welche in der Summe weniger Energie benötigt (Effizienzdruck).

3. Die Gliathese

Ganz einfach, obiges Puzzle logisch ordnen. Dann folgt:

• Wenn die Astrozyten funktionell abhängige Neuronen versorgen, so registrieren diese ganz automatisch die Effizienz der funktionell abhängigen Neuronen. Arbeitet ein Neuron mangelhaft, muss das andere Neuron dies durch Mehraufwand ausgleichen und verbraucht mehr Nährstoffe. So wird auch der Verursacher, das mangelhaft arbeitende Neuron bestraft. Ein ganz einfaches und universell gültiges Prinzip: Effizienz zwischen funktionell abhängigen Teilen. Adam Smith nennt dies auf die Wirtschaft bezogen, die unsichtbare Hand. Jeder wird aktiv, um möglichst viel zu erhalten und stärkt so das Gesamtsystem. Dies lässt sich mathematisch erfassen.
• Und dies ist die Gliathese:
  Die Neuronen leiten die Erregungen und die Astrozyten bewerten energetisch nach jedem Tun.
  Deshalb die umständliche Ernährung der Neuronen über die Astrozyten und die vielen Astrozyten! Die Neuronen verändern ihre synaptischen Verbindungen so, um möglichst viele Nährstoffe von den Astrozyten zu erhalten.
• Dabei sind die Astrozyten nur passiver Verteiler, ähnlich wie ein Wasserrohr. Es ist keine versteckte Intelligenz verborgen bzw. notwendig. Die Astrozyten haben keine Information über das Globale.

4. Folgerungen

1. Jetzt wird klar, warum so viele Astrozyten gebraucht werden und die Neuronen über den Umweg der Astrozyten versorgt werden. Zum Schutz braucht es keine Extrazellen, schon eine Membran kann schützen (Blut-Hirn-Schranke).
2. Durch die Nährstoffreservoirs sind die Astrozyten nicht die Knechte (Prof. M. Roth), sondern umgekehrt. Die Neuronen "betteln" um Nährstoffe. Die Neuronen sind die Arbeiter. Durch die kleinen Reservoirs ist immer nur das Notwendige an Nährstoffen zu haben.
3. Die Notwendigkeit eines von den Neuronen abweichenden Zelltyps und deren Menge. Die Effizienzbewertung ist die einzige Funktion, welche das Neuron aus Prinzip nicht selbst kann. Das einzelne Neuron würde sich selbst besser versorgen.
4. Am Neuron docken unzählige Synapsen an. Es wird eng am Neuron. Zusätzlich sind an den Synapsen Astrozytenkontakte (dreiteilige Synapse). Mit Hilfsaufgaben ist dies nicht erklärbar (z.B. Pampers These, Airbagthese). Laut obiger Gliathese überwachen die Astrozyten die Synapsenverbindungen und damit die Neuronen.
5. Die teils langen Strahlen der Astrozyten werden verständlich. Nicht benachbarte, sondern funktionell abhängige Neuronen werden versorgt. Die Neuronen, welche von einem Astrozyt ernährt werden, sind funktionell abhängig.
6. Nach Lernvorgängen verändern sich die Astrozytenkontakte. Geänderte Funktion ergibt geänderte funktionelle Abhängigkeiten. Die Astrozyten folgen, werden platziert zwischen den funktionell abhängigen Neuronen.
7. Die geringen Nährstoffreserven im Gehirn sind nicht Platzmangel. Nur bei geringen Reserven funktioniert die Effizienzbewertung, weil dann der Mangel sofort spürbar ist. Nur bei geringen Reserven kann ein Neuron auf Veränderung schnell reagieren. Folgerung: Dort, wo Lernen passiert, sind die Reserven besonders gering.
8. Eine weitere wichtige Funktion der Astrozyten ist die Bewertung und Modulierung der neuronalen Aktivität. Neuronen bilden auf Befehl der Astrozyten neue Synapsen bzw. trennen bestehende Synapsen. Manche Neuronen können ihre Signale nur deshalb übertragen, weil benachbarte Astrozyten D-Serin und Glutamat beisteuern und in den Synapsenspalt sezernieren. Quelle
9. Der US-Hirnforscher Phil Haydon erklärt: Die Astrozyten scheinen zumindest manchmal sogar die Funktion eines Dirigenten zu erfüllen: Sie hören den Neuronen nicht nur zu, sie sprechen auch mit ihnen und erteilen ihnen Anweisungen.
10. Prof. Steinhäuser meint: Nervenkitt kommuniziert. Andere Forscher sprechen von intelligenter Glia: Die Gliazellen geben vor und die Neuronen folgen.
11. Im Jahr 2014: Hauchdünne Fasern in den Astrozyten entdeckt, siehe
12. Astrozyten kontrollieren den Zuckertransport, Quelle
13. Arbeitsteilung erfordert Koordination zwischen den funktionellen Akteuren (hier Neuronen). Welcher Zelltyp im Organismus kann dies realisieren?
14. Die Menge an Glia korreliert irgendwo mit der Intelligenz, so eine Aussage
15. Hirnforscher: Gier nach Geld ist angeboren, sondern so bewerten die Astrozyten. Die Gier verändert, siehe
16. Die Hebbsche Lernregel passt dazu: "Die Effizienz von Zelle A in Bezug auf die Erzeugung eines Aktionspotentials in B wird größer."
    albert Einstein: Das Geld zieht nur den Eigennutz an und verführt stets unwiderstehlich zum Missbrauch. Die wiederholte Belohnung einer Handlung verfestigt dieses (Prägung). Alternative Handlungen werden rezessiv schwach. Laut Gliathese optimiert das Gehirn energetisch. Die Handlungen sind nicht logisch neutral, sondern verändern sich mit der Höhe des Gewinns aus der Handlungsentscheidung. Unser Gehirn lügt für uns, egoistisch.
17. Astrozyten räumen auf
18. Das Forscherteam um Professor Bruns konnte in seiner Studie nun erstmals zeigen, dass Astrozyten unterschiedliche Botenstoffe freisetzen, um die neuronale Signalübertragung zu verstärken oder abzuschwächen.

5. Zusammenfassung

Der Begriff Straktur wurde in einem Gespräch vom Hirnforscher Prof. Armin Ermisch in Leipzig vorgeschlagen. Nicht isolierte Areale können Funktion realisieren, sondern verbundene Neuronen quer durch. Es gab keinen Konsens nach 3 Stunden Gespräch. Deshalb der Vorschlag von Prof. Ermisch, nennen sie es "Straktur". Den Begriff Konnektom (Verlauf der Erregungen) gibt es erst seit 2005. Den Vergleich, - Verlauf der Erregungen mit dem Schienennetz der Bahn (Bahnmodell) -, gab es schon vor 2005.

Die Neuronen leisten und die Astrozyten bewerten nach jeder Aktion. Die Astrozyten optimieren kleinste, kleine und in der Summe die großen Funktionen. Die Optimierung passiert vor Ort durch die vielen funktionellen Abhängigkeiten und mittels kleiner Reservoirs in den Astrozyten. Es gibt kein strukturelles Zentrum, welches die Details im Gehirn determiniert. Alles wird ausbalanciert vor Ort, eben durch die massiv vorhandenen Astrozyten. Nur so ist die bekannte Hirnflexibilität realisierbar. Ein zentrales Steuerungsareal wäre da völlig überfordert.

Engramme werden passend verändert. Funktionelle Störungen werden energetisch korrigiert. (Selbstheilungskräfte) sind nur ein Teil davon. Da haben wir einen unglaublich mächtigen Helfer in uns. Ein solches System ist optimal organisiert, nur von außen verwundbar. Aber dieses optimiert egoistisch, sichert unbewusst die eigene Existenz und verfälscht egoistisch die Engramme und auch die Sprache. Das Weltbild wird so unbemerkt egoistisch stimmend, z.B. Religion Um Details der Umwelt zu erkennen, sind aktive Erregungsbahnen notwendig (selektive Wahrnehmung). Und die Astrozyten formen egoistisch passend (meist unbemerkt).

Gliawissen für Einsteiger: Der Mensch denkt, die Glia lenkt.

Und weit mehr ist mit der Konnektomgliederung gedanklich möglich:

• Wenn die Neuronen ihre synaptischen Verbindungen ändern, dann verlaufen die Erregungen in eine andere Richtung. Engramme werden verändert. Appetenz fordert dann ein anderes Verhalten und wir folgen. D.h. die Bewertung durch die Astrozyten verändert uns.
• Gedächtnis/Engramme
• Das Dilemma der funktionellen Lokalisation
• Die Reformation braucht nach 500 Jahren eine Reform
• Antagonistische Handlungen hemmen sich...
• Wenn Neurone einfach feuern ...
• Evolution wird im Organismus bewertet ...
• Sprachliche und nichtsprachliche Erregungsbahnen laufen nebeneinander, verschmelzen ...
• Die Zeit: Neues Denken tut not.
• Funktionsteilung allgemein
• Die Funktion der Oligodendrozyten

6. Impressum

Ich kann versichern, dass die obigen Gedanken mein Eigentum sind. Die andere Gliederung ergab sich aus erlebten Widersprüchen im Arealdenken (hier Ratio, dort Gefühl). Dies war 1976 in Bad Langensalza (Thüringen). Dem Begriff Straktur hat Prof.Armin Ermisch, Hirnforscher in Leipzig, im Jahr 1983 vorgeschlagen. Das Arealdenken passte nicht. Lokal abgrenzbare Strukturen sind eben nicht funktionelle Teile. Deshalb der Kunstbegriff Straktur. Die Gedanken gab es ab dem Jahr 1976. Da war von der Netzwerkgliederung (Konnektom) noch nichts zu lesen. Die logischen Folgerungen aus der neuen Gliederung sind immens, z.B. Brief von Dr. Lothar Sprung Die These zur eigentlichen Funktion der Astrozyten ist nur ein kleiner Teil davon. Bekanntes Wissen wird wie bei einem Puzzle neu einsortiert.

2007

Diplom-Mathematiker Stefan Pschera Bahnhofstr. 6 D-08258 Markneukirchen OT Erlbach Kopierrechte beim Verfasser Email

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