Kindheitserinnerungen sind nicht verloren, wir können sie nur nicht lesen｜Tech Weekly

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

Warum paaren sich Tiere „schrittweise“? Studie enthüllt Signalmechanismus im Gehirn

In Kafkas „Das Schloss“ lieben sich K. und Frieda lange Zeit auf dem Boden einer Taverne, und er hat das Gefühl, „sich verirrt“ zu haben und in ein „fremdes Land gekommen zu sein, das weiter entfernt ist als jedes andere“, was einen lyrischen Ausdruck der Sexualität im Roman darstellt. Was genau passiert aus wissenschaftlicher Sicht im Gehirn während des gesamten Prozesses der Erektion, des vaginalen Einführens und der Ejakulation? Eine neue Studie zur Untersuchung der Gehirnaktivität männlicher Ratten während sexueller Aktivitäten hat ergeben, dass komplexe Veränderungen zweier lusterzeugender Chemikalien, Dopamin und Acetylcholin, den Ablauf des Sexualverhaltens steuern. Der zugehörige Artikel wurde am 20. März in Neuron veröffentlicht.

„Sexuelles Verhalten ist eine komplexe Abfolge von Ereignissen“, sagte Qinghua Liu, Forscher am Beijing Institute of Life Sciences und korrespondierender Autor des Artikels. „Diese Studie zeigt, wie verschiedene Chemikalien im Gehirn zusammenwirken, um die Übergänge zwischen den verschiedenen Stadien des männlichen Sexualverhaltens zu regulieren.“

Der Nucleus accumbens ist ein Bereich des Gehirns, der an der Belohnungsfunktion beteiligt ist und auf Dopamin reagiert, eine Chemikalie, die oft mit Glücksgefühlen in Verbindung gebracht wird. Das Forschungsteam verwendete Faserphotometrie, um den Nucleus accumbens lebender männlicher Mäuse in Echtzeit mit hoher zeitlicher Auflösung zu überwachen. Die Glasfaser leuchtet auf, wenn das Gehirn Dopamin und Acetylcholin (ein Neurotransmitter, der bekanntermaßen Dopamin reguliert) freisetzt.

Die Ergebnisse zeigten, dass das Gehirn der Mäuse vor einer Erektion begann, rhythmisch Acetylcholin freizusetzen, und etwa 6 Sekunden später begann das Gehirn auch, Dopamin freizusetzen. Während der Penetration des Penis schwankte die Freisetzung von Acetylcholin und Dopamin rhythmisch mit den Bewegungen der Mäuse. Beim Übergang von der Penetration zur Ejakulation verlangsamt sich die Dopaminausschüttung deutlich und steigt dann schnell an. Die Studie ergab auch, dass die Dopaminkonzentration eine wichtige Rolle spielt. Während des Geschlechtsverkehrs werden Nervenzellen, die die beiden wichtigsten Dopaminrezeptoren D2R und D1R exprimieren, weniger aktiv als normal. Wenn D1R zu diesem Zeitpunkt künstlich aktiviert wird, kehren die Mäuse sofort in die Erektionsphase zurück. Wenn D2R aktiviert wird, stellen die Mäuse ihre sexuelle Aktivität vollständig ein.

„Wir haben die genauen Mechanismen der Dopaminsignalisierung aufgedeckt, die sicherstellen, dass das Sexualverhalten in der richtigen Reihenfolge abläuft.“ Die Forscher weisen darauf hin, dass sich das Sexualverhalten von Mäusen und Menschen zwar unterscheidet, die an der Sexualfunktion beteiligten Gehirnbereiche und Neurotransmittersysteme jedoch möglicherweise ähnlich sind. Sie glauben, dass diese Forschung neue Hinweise für die Behandlung sexueller Funktionsstörungen wie vorzeitiger Ejakulation liefern könnte.

Verwandte Artikel:
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2025.01.032

Das bisher klarste „Babyfoto“ des Universums

Auf der Jahrestagung der American Physical Society am 20. März gab ein internationales Forscherteam bekannt, dass es mit dem Atacama Cosmology Telescope (ACT) die klarsten Bilder des Universums etwa 380.000 Jahre nach seiner Entstehung aufgenommen habe (die früheste kosmische Ära, die der Mensch bislang beobachten konnte). Das Universum befindet sich in dieser Phase in seiner „Kindheitsphase“ und diese Bilder entsprechen „Babyfotos“ des Universums. Der entsprechende Artikel wurde beim Journal of Cosmology and Astroparticle Physics eingereicht.

Neue Bilder des jungen Universums zeigen die Intensität und Polarisation des frühesten Lichts und enthüllen die Entstehung uralter, sich verdichtender Wolken aus Wasserstoff und Helium, aus denen später die ersten Galaxien und Sterne entstanden. ｜Netzwerk der Physikerorganisationen

Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung stellt das erste für den Menschen sichtbare Stadium in der Geschichte des Universums dar – seine Kindheit. Die Auflösung dieser Bilder der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung ist fünfmal so hoch wie die des Planck-Teleskops vor über zehn Jahren und zeigt zum ersten Mal deutlich die Bewegung von Wasserstoff und Helium im frühen Universum. Susan Staggs, Leiterin des ACT-Projekts, sagte, dass sie nicht nur Licht und Dunkelheit sehen, sondern auch die Bewegung von Materie durch die Polarisation des Lichts verfolgen können, so wie man durch Gezeiten auf die Existenz des Mondes schließen und die Gravitationsverteilung in verschiedenen Regionen des Universums nachbilden kann.

Während der ersten paar hunderttausend Jahre nach dem Urknall war das Urplasma, das das Universum erfüllte, so heiß, dass sich das Licht nicht frei ausbreiten konnte, was das Universum praktisch undurchsichtig machte.

Untersuchungen haben bestätigt, dass der Radius des beobachtbaren Universums etwa 50 Milliarden Lichtjahre beträgt und seine Gesamtmasse 1.900 „ζ-Sonnen“ (1 ζ=10^21) entspricht. Davon entfallen 26 % auf dunkle Materie (500 ζ-Sonnen), 68 % auf dunkle Energie (1300 ζ-Sonnen) und lediglich 6 % auf gewöhnliche Materie (100 ζ-Sonnen). Darüber hinaus weisen die winzigen Neutrinoteilchen eine Masse auf, die höchstens vier Zeta-Sonnen entspricht.

Atacama-Kosmologie-Teleskop | Debra Kellner

Thibaud-Louis, einer der Hauptautoren der Studie und Professor an der Universität Paris-Saclay in Frankreich, wies darauf hin, dass fast das gesamte Helium im Universum innerhalb von drei Minuten nach dem Urknall entstand, während die Elemente, aus denen der menschliche Körper besteht – hauptsächlich Kohlenstoff, aber auch Sauerstoff, Stickstoff, Eisen und sogar Spuren von Gold – später in Sternen entstanden. Sie sind lediglich Ausschmückungen in diesem kosmischen „Mischmasch“.

Die neuen Daten bestätigen, dass das Alter des Universums 13,8 Milliarden Jahre beträgt, mit einer Unsicherheit von 0,1 Prozent. Das Team bestätigte außerdem die Hubble-Konstante, die angibt, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Die Ergebnisse zeigen, dass sein Wert zwischen 67 und 68 km/(s⋅Mpc) liegt.

Untersuchungen haben gezeigt, dass das aktuelle Standardmodell der Kosmologie immer noch sehr zuverlässig ist. (Tageszeitung für Wissenschaft und Technologie)

VR-Tool hilft, die Angst vor öffentlichen Reden zu überwinden

Forscher der Universität Cambridge haben eine Online-Plattform für virtuelle Realität (VR) gestartet, mit der Benutzer das Sprechen vor Tausenden von virtuellen Zuhörern üben können, um die Nervosität in realen Szenarien zu überwinden.

Die Plattform basiert auf einer „Konfrontationstherapie“ – die Auseinandersetzung mit der Angst kann diese tatsächlich lindern. In Kombination mit Atem- und Augenbewegungstraining hilft es, den Herzschlag zu beruhigen und Angstreaktionen zu unterdrücken. Die Plattform integriert unterschiedliche Szenarien wie Lernmaterialien, Arbeitsberichte und Vorstellungsgespräche. Von ein paar gähnenden und sich am Kopf kratzenden Zuhörern im Klassenzimmer bis hin zu einem überfüllten Stadion mit Zehntausenden von Menschen können Benutzer verschiedene virtuelle Umgebungen zum Üben auswählen und störende Faktoren wie blinkende Lichter und Lärm hinzufügen.

„Ziel ist es, den Benutzern mehr Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit zu geben“, sagte Chris Macdonald, der die Plattform betreibt und am Immersive Technology Lab der Universität Cambridge arbeitet. „Es ist wie psychologisches Krafttraining“, fügte er hinzu und hoffte, dass die Leute mit kleineren Publikumszahlen problemlos zurechtkommen würden.

Benutzer können das Sprechen in verschiedenen Virtual-Reality-Umgebungen üben | Lucy Cavendish

Die Forscher testeten die Plattform mit insgesamt 29 teilnehmenden chinesischen Teenagern. Sie nutzten das VR-System und erhielten ein einfaches Atemtraining, wobei sie abwechselnd 30 Minuten übten und anschließend eine einminütige Rede auf Englisch vor einem Publikum aus 34 echten Menschen hielten. Nach dem Training sank der Anteil der Teilnehmer, die Angst vor öffentlichen Reden hatten, von 65 % auf 20 % und der Anteil der Teilnehmer, die sich sicher fühlten, stieg von 31 % auf 79 %. In einer anderen unveröffentlichten Studie wurden ähnliche Vorteile bei 18 Studenten beobachtet, die ohne Live-Präsentationen geschult wurden.

Matteo Cella, Psychologe und Leiter des Virtual Reality Laboratory am King's College London, bezweifelte, dass die aktuelle Forschung begrenzt und nicht umfassend genug sei und dass zur Bewertung der Wirksamkeit des Trainings strenge randomisierte kontrollierte Studien erforderlich seien. Er warnt davor, dass eine übermäßige Präsenz nach hinten losgehen und die Scheu der Menschen vor öffentlichen Reden noch verstärken könne. Kim Smallman von der Cardiff University sagte ebenfalls, dass weitere Forschung nötig sei, um die Auswirkungen und Sicherheitsrisiken einzuschätzen.

Verwandte Artikel:
https://doi.org/10.3389/frvir.2024.1506938

Plattformadresse:
https://www.virtualrealitypubliclooking.com/

Die Erinnerungen an die Kindheit sind nicht verloren, wir können sie nur nicht lesen

Erinnern Sie sich an irgendetwas aus der Zeit vor Ihrem dritten Lebensjahr? Tatsächlich können wir uns normalerweise nicht an die ersten drei Jahre unseres Lebens erinnern, ein Phänomen, das Freud „infantile Amnesie“ nannte. Die allgemeine Meinung besagt, dass dies daran liegt, dass das Gehirn von Säuglingen, insbesondere der Hippocampus (ein wichtiger Bereich des Gehirns für die Speicherung von Erinnerungen), noch nicht vollständig entwickelt ist und daher keine Erinnerungen kodieren kann.

Eine am 20. März in Science veröffentlichte Studie widerlegte diese Ansicht und stellte fest, dass Babys bereits mit einem Jahr Erinnerungen bilden können. Dies lässt darauf schließen, dass Amnesie im Säuglingsalter eher auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, Erinnerungen abzurufen, als auf die Tatsache, dass sie noch nicht gebildet wurden. „Eine wirklich coole Möglichkeit ist, dass diese Erinnerungen im Erwachsenenalter wahrscheinlich noch da sind, wir aber einfach nicht darauf zugreifen können“, sagt Co-Autor Tristan Yates, ein Neurowissenschaftler an der Columbia University.

Forscher führen fMRI-Scans an den Gehirnen von Kleinkindern durch｜160/90

In der neuen Studie ließen die Forscher 26 Kleinkinder im Alter von 4 bis 25 Monaten Fotos von fremden Gesichtern, Objekten oder Szenen betrachten. Jedes Foto wurde 2 Sekunden lang präsentiert, und etwa eine Minute später sahen sie sich die neuen und alten Fotos erneut an. Während dieser Zeit wurde die Aktivität des Hippocampus der Säuglinge mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) überwacht. Wenn man den Babys alte, vertraute Fotos zeigte, verbrachten sie mehr Zeit damit, sie anzusehen, was darauf schließen lässt, dass sie sich an die Bilder erinnerten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Säuglinge das Bild umso länger betrachteten, je aktiver der Hippocampus war, als sie es zum ersten Mal sahen. Dies lässt darauf schließen, dass eine gewisse Kodierung episodischer Erinnerungen möglich ist, auch wenn der Hippocampus noch nicht vollständig entwickelt ist. Das oben beschriebene Phänomen ist besonders bei Säuglingen über 12 Monaten deutlich zu beobachten. Mit anderen Worten: Einjährige Säuglinge sind bereits in der Lage, Erinnerungen zu kodieren.

Daher scheint das Vergessen von Kindheitserlebnissen im Erwachsenenalter ein „Lese“-Problem zu sein. Die Forscher sagten, dies könne daran liegen, dass mit der Zeit „eine Diskrepanz zwischen der Art und Weise entsteht, wie Erinnerungen zunächst gespeichert werden und wie das Gehirn versucht, sie abzurufen“. Der Prozess des Heranwachsens vom Säuglingsalter bis zum Erwachsenenalter ist eine vollständige Transformation. „Selbst wenn es nur der Übergang vom Krabbeln zum Laufen ist, verändert sich unsere Sicht auf die Welt völlig.“

Auch Tierversuche stützen diese Ansicht: Kindheitserinnerungen können viele Jahre lang im Gehirn haften bleiben. In einer Studie aus dem Jahr 2016 nutzten Neurowissenschaftler die Optogenetik, um bei erwachsenen Ratten erfolgreich Neuronen zu aktivieren, die Kindheitserinnerungen kodieren. Damit zeigten sie, dass diese Erinnerungen noch immer existieren.

Der französische Philosoph Bergson glaubte, dass „die Erinnerung die Schnittstelle zwischen Denken und Materie“ sei und „das überlebende Bild der Vergangenheit“ darstelle, aus dem wir einen Blick auf das „kontinuierliche Selbst“ erhaschen könnten – unsere Kindheitserinnerungen mögen nicht verschwunden sein, doch wenn wir viele Jahre später zurückblicken, sind diese ursprünglichen Fußspuren längst tief im Schnee begraben.

Verwandte Artikel:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt7570

Wird die dunkle Energie schwächer?

Auf der Jahrestagung der American Physical Society am 20. März veröffentlichte die Dark Energy Spectroscopic Survey (DESI)-Kollaboration ihre neuesten Forschungsergebnisse zur Dunklen Energie und gleichzeitig die Spektraldaten des ersten Jahres des Projekts. Anhand der in den ersten drei Jahren gesammelten Daten und in Kombination mit Informationen aus anderen Himmelsdurchmusterungen stellten sie fest, dass sich der Einfluss der Dunklen Energie auf die Expansion des Universums im Laufe der letzten 4,5 Milliarden Jahre möglicherweise abgeschwächt hat. Diese Entdeckung deutet auf die Möglichkeit einer neuen Physik jenseits des aktuellen Standardmodells des Universums hin.

DESI ist ein internationales Experiment zur dunklen Energie, an dem mehr als 70 Institutionen auf der ganzen Welt beteiligt sind und das vom Lawrence Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums geleitet wird. Das Projekt nutzt das 4-Meter-Mayall-Teleskop am Kitt Peak National Optical Astronomy Observatory in den Vereinigten Staaten, um über 5.000 Glasfasern Licht von weit entfernten Galaxien zu sammeln. Forscher können damit das Ausmaß bestimmen, in dem das Licht aufgrund der Ausdehnung des Universums „rotverschoben“ wurde. Auf diese Weise können sie das Universum dreidimensional abbilden und seine detaillierte Wachstumsgeschichte rekonstruieren.

Ein Ausschnitt der von DESI beobachteten kosmischen Karte, der die Verteilung der Himmelskörper in einem Entfernungsbereich von 11 Milliarden Lichtjahren von der Erde zeigt. Der Ausschnitt enthält vier Arten extragalaktischer Ziele: helle Galaxien (gelb), helle rote Galaxien (orange), Emissionsliniengalaxien (blau) und Quasare (grün). ｜DESI Internationale Kooperationsgruppe

Dunkle Energie ist eine unbekannte Komponente, die die beschleunigte Expansion des Universums antreibt. Seine Eigenschaften können durch baryonische akustische Oszillationen (BAO) aufgedeckt werden, Dichtewellen, die von Schallwellen im frühen Universum übrig geblieben sind. Der von BAO gebildete charakteristische Maßstab (etwa 500 Millionen Lichtjahre) in der Verteilung der Materie kann als „Standardlineal“ angesehen werden. Durch die Messung des tatsächlichen Winkeldurchmessers dieser Skala bei verschiedenen Rotverschiebungen können Wissenschaftler die historischen Änderungen der Expansionsrate des Universums genau berechnen und dann die Entwicklung der dunklen Energie analysieren.

Mithilfe der größten dreidimensionalen Karte des Universums, die je erstellt wurde – sie umfasst fast 15 Millionen Galaxien und Quasare – hat die DESI-Zusammenarbeit die Auswirkungen der dunklen Energie der letzten 11 Milliarden Jahre verfolgt. Die Forscher kombinierten die Forschungsergebnisse von DESI-Daten, kosmischer Mikrowellenhintergrundstrahlung, Supernovas und schwacher Gravitationslinsenstrahlung und stellten fest, dass das aktuelle Standardmodell der Kosmologie kaum alle Beobachtungen erklären kann, während das Modell, in dem sich die dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert, besser mit diesen Daten übereinstimmt. Untersuchungen zeigen, dass die Beschleunigung der Expansion des Universums heute geringer ist als in der Vergangenheit und dass die aktuelle Energiedichte der dunklen Energie etwa 10 % niedriger ist als vor 4,5 Milliarden Jahren. Dunkle Energie, die allgemein als „kosmologische Konstante“ gilt, könnte sich im Laufe der Zeit auf unerwartete Weise entwickeln und das derzeitige Standardmodell der Kosmologie in Frage stellen.

Allerdings haben die Beweise für die Entwicklung der Dunklen Energie noch nicht die Goldstandard-Entdeckungsschwelle von „5“ in der Physik erreicht; der aktuelle Konfidenzbereich liegt zwischen 2,8 und 4,2. Im weiteren Verlauf der Untersuchung könnte das Konfidenzniveau den Goldstandard erreichen, was zu Überarbeitungen des bestehenden kosmologischen Standardmodells führen könnte.

Warum leiden Nachteulen häufiger an Depressionen?

Simon Evans und Kollegen von der University of Surrey in Großbritannien vermuten, dass Faktoren wie Schlaf und Alkoholkonsum eine Erklärung dafür sein könnten, warum Menschen, die lange aufbleiben, einem höheren Risiko einer Depression ausgesetzt sind. Die entsprechende Forschungsarbeit wurde am 19. März in der Public Library of Science 101 veröffentlicht.

Frühere Studien haben gezeigt, dass „Nachteulen“ oder Menschen, die lange aufbleiben, mehr Symptome einer Depression aufweisen als Menschen, die früh aufstehen. Für die neue Studie sammelten Evans und Kollegen mithilfe eines Online-Fragebogens Daten von 546 College-Studenten. Die Daten enthielten Informationen über die von den Schülern selbstberichteten Werte hinsichtlich Schlaf, Konzentration, Grübelei, Alkoholkonsum, Depression und Angst.

Die Studie bestätigte, dass Nachteulen einem deutlich höheren Risiko einer Depression ausgesetzt sind. Dieser Zusammenhang lässt sich durch Unterschiede in der Konzentration, der Schlafqualität und dem Alkoholkonsum erklären. Im Durchschnitt hatten diese Abendmenschen eine schlechtere Schlafqualität, tranken mehr Alkohol und waren weniger konzentriert als ihre Morgengenossen.

Allerdings sagten die Forscher, dass die Studie nur begrenzt in der Lage sei, Ursache und Wirkung nachzuweisen, da ihr Querschnittsdesign auf Daten von nur einem einzigen Zeitpunkt basiere. Darüber hinaus gelten die Ergebnisse möglicherweise nicht für andere Altersgruppen als College-Studenten. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren meinen die Forscher, dass Interventionen, die auf Achtsamkeit, Schlaf und Alkoholkonsum abzielen, das Potenzial haben, das Risiko einer Depression, insbesondere bei jungen Menschen, zu senken.

„Diese Erkenntnisse sind besonders wichtig, da viele junge Menschen unter einer schlechten psychischen Gesundheit leiden – viele junge Menschen neigen dazu, lange aufzubleiben, und die Ergebnisse zeigen, wie Interventionen umgesetzt werden könnten, um ihr Depressionsrisiko zu senken“, sagte Evans. (China Science Daily)

Verwandte Artikel:
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0319915

Neues Antimykotikum tötet multiresistente Pilze

In einer am 20. März in Nature veröffentlichten Studie haben Forscher Mandimycin, den ersten Kandidaten für ein antimykotisches Polyenmakrolid-Medikament mit einem neuen Ziel, aus mikrobiellen Genomen gewonnen und biosynthetisiert. Mandimycin zeichnet sich durch eine breite Wirksamkeit, einen neuen Mechanismus und eine hohe Sicherheit aus und weist eine starke antimykotische Wirkung gegen multiresistente Krankheitserreger auf.

Infektionen durch multiresistente Pilzerreger stellen eine zunehmende Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. Bakterien haben Antibiotika entwickelt, die Pilze abtöten können und vom Menschen zur Entwicklung von Antimykotika genutzt werden können. Studien haben gezeigt, dass Antibiotika produzierende Bakterien zur Aufrechterhaltung ihres Wettbewerbsvorteils in der natürlichen Umwelt die Struktur von Antibiotika durch molekulare Modifikationen kontinuierlich optimieren, um medikamentenresistente Bakterien zu bekämpfen. Auf dieser Grundlage erstellten die Forscher eine Datenbank mit 1,78 Millionen biosynthetischen Genclustern mikrobieller Sekundärmetaboliten, nutzten Gen-Mining-Technologien, um wichtige biosynthetische Gencluster zu identifizieren, und erhielten schließlich durch kombinatorische Biosynthese Mandimycin, das erste neue Polyen-Makrolid-Antibiotikum, das auf Phospholipidmoleküle abzielt. Mandimycin bindet nicht an Ergosterol auf der Zellmembran (das typische Ziel von Polyenmakroliden), sondern an verschiedene Phospholipide auf der Pilzzellmembran. Dies bedeutet, dass es gegen Pilzpathogene wirksam ist, die gegen Ergosterol-gerichtete Antimykotika wie das klinisch weit verbreitete Amphotericin B resistent geworden sind. Die Autoren testeten Mandimycin in Tierinfektionsmodellen gegen eine Reihe von Pilzpathogenen, darunter auch gegen den multiresistenten Pilz Candida auris, und stellten fest, dass die Verbindung wirksamer und weniger nephrotoxisch war als Amphotericin B. Angesichts der potenziellen Nebenwirkungen seines Phospholipid-Zielmechanismus wird das Forschungsteam als nächstes seine toxikologischen Mechanismen eingehend untersuchen und seine klinische Sicherheit und Wirksamkeit umfassend bewerten.

Verwandte Artikel:
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08678-9

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