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Fexx
Anmeldungsdatum: 05.11.2011
Beiträge: 279
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 Verfasst am: 21. Jun 2012 23:09 Titel: Lernen unter Stress |
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Hallo zusammen!
Wenn man an die Situation mit der heißen Herdplatte denkt - die jeder nur einmal anfasst - so wird deutlich, dass die Lerngeschwindigkeit wohl damit zusammenhängt, wie stark der Schmerzreiz ist. Wäre es nicht so unangenehm, die Platte anzufassen, würde man es vielleicht nochmal tun - war schließlich nicht so schlimm beim ersten Mal.
Nun stelle man sich das gleiche mit einer Platte vor, die einen unglaublich heftigen Stromschock verursacht - würde hier der Lerneffekt aussetzen?
In diesem Interview berichtet der Verhaltensökonom Dan Ariely von einem Versuch mit Ratten, bei denen die Korrelation zwischen Lerngeschwindigkeit und Stärke des Schmerzreizes untersucht wurde. Und wenn ich das richtig verstanden habe, dann setzt ab einer bestimmten Stärke des Reizes der Lerneffekt aus. Wie kann das sein?
Ab 7:20 bescheibt er den Versuch mit den Ratten.
http://www.youtube.com/watch?v=oxq0njOINj8&feature=relmfu
Wenn ein starker Reiz in neuronale Signale umgewandelt wird, so sind doch auch die APs entsprechend zahlreich. Warum sollte das ab einer bestimmten Reizstärke völlig anders sein?
Oder hängt der ausbleibende Lerneffekt mit der Art des Schmerzreizes zusammen (Stromschock) und wäre in einem anderen Fall auch ganz anders? |
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 22. Jun 2012 08:31 Titel: |
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Das ist oft so, dass ein Reiz, wenn er eine gewisse Schwelle überschreitet, "gegenteilige" oder "entgegengesetzte" oder gar eine völlig andere Reaktion provoziert.
Ganz klar ist das neurophysiologisch nicht, es gibt jedoch Indizien, die damit zu tun haben könnten.
Dazu entwerfe ich im Folgenden einmal einen stark vereinfachten Regelkreis aus drei Neuronen: Neuron A steuert zwei weitere Neuronen an, Neuron B und Neuron C. Wenn Neuron A eine moderate AP-Frequenz weiterleitet, wird nur Neuron B angesprochen, je stärker jedoch das Signal wird, desto mehr wird auch Neuron C depolarisiert, so dass bei starkem Signal irgendwann Neuron B seinerseits ein AP generiert, welches dann wiederum auf Neuron C weitergeleitet wird, so dass Neuron C gehemmt wird (hier ist zugrunde gelegt, dass Neuron A exzitatorisch auf Neuron B und Neuron C wirkt). Nun überwiegen die Efferenzen von Neuron C und nicht mehr die von Neuron B, die völlig anders verknüpft sein können. Das ist stark vereinfacht und reduziert, doch stellt man sich das ganze nun mit gaaanz vielen Neuronen vor, so könnte dies eine Erkläürung nicht nur für das genannte Phänomen liefern. Ähnliche Regelkriese sind auch nachgewiesen, nur ist es schwierig, kleinere neuronale Netzwerke zu studieren. Auf der Ebene von grösseren Netzwerken trifft das aber nachgewiesenerweise zu. Solche Interaktionen können vieldimensional moduliert werden (mehr Synapsen, Vermittlung über weitere Interneurone usw.)
Zum zweiten möcht ich den "molekularen" Speicher erwähnen. In einem Neuron vermitteln die gleichen Proteine, die für eine Potenzierung zuständig sind auch eine Depression. Je nachdem, wieviele dieser Proteine sich in welcher Konformation befinden, scheint der Erfolg ein unterschiedlicher. Diese Proteine sorgen dafür, dass im Falle der Potenzierung ein "schwächerer" Reiz dennoch suffizient weitergeleitet wird, da er "wiedererkannt" wird. Somit wird auf einen gewissen Reiz hin ein bestimmtes Netzwerk erfolgreich angesteuert, sobald dieser Reiz einen Wiedererkennungswert aufweist.
Auch hormonellen Regelkreisen würde ich hier eine Bedeutung beimessen wollen.
Das sind Hypothesen und am weitesten bringt uns hier noch das plastische Verständnis, also die Vorstellbarkeit der Situation: Überwiegt die Angst vor der Strafe, so fehlt es an der nötigen Konzentration.
Moderater Stress erhöht die Konzentrationsfähigkeit, hoher Stress vermindert sie bis zur Unfähigkeit.
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RNA?- just another nucleic acid? |
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Fexx
Anmeldungsdatum: 05.11.2011
Beiträge: 279
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| Verfasst am: 22. Jun 2012 13:45 Titel: |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Dazu entwerfe ich im Folgenden einmal einen stark vereinfachten Regelkreis aus drei Neuronen: [...] |
Ok, danke, das ist so wirklich gut vorstellbar. Der Knackpunkt wärenn dann die höheren Erregungsschwellen hemmender Neurone, die eine Assoziation des Schmerzreizes mit anderen Sinneseindrücken unterbinden? So würde mann denn Schockzustand also nicht mit der Situation in Verbidung bringen, die ihn auslöste und würde demnach nicht lernen.
Ist das ein Mechanismus, der sich im laufe der Evolution bewährt hat, oder ist er eher ein Nebenprodukt der Hirnentwicklung?
Für die erste Möglichkeit spräche vielleicht, dass die neuronale Repreäntation der Erfahrung, entsprechend der Erregungsstärke, zimlich große Ausmaße annehmen dürfte. Die Erfahrung "brennt sich ein" und lässt einen nicht mehr los. Wenn etwas stark in den neuronalen netzwerken repräsentiert ist, diese netzwerke also leicht zu erregen sind, dann dürfte dies für das subjektive Empfinden bedeuten, das einen das Ereignis nicht mehr loslässt. Hier wäre es also vorteilhaft, dass man sich eben nicht an das schreckliche Erlebnis erinnert.
Die Hypthese ist aber wacklig, weil es ja doch viele Fälle von traumatisierenden Erlebnissen gibt, auch wenn die sich nicht immer auf direkte Schmerzreize beziehen.
Für die zweite Möglichkeit (Nebenprodukt) spräche vielleicht, dass solche Extremsituationen mit erheblicher Erregung eher selten sein dürften und damit nicht unbedingt relevant für die grundlegenden Lernmechnismen.
Oder man sagt einfach: Starke Erregung ist starke Erregung und spricht daher alle möglichen zellen an. Da herrscht natürlich "Chaos" im Hirn und ein geordneter Lerneffekt - Assoziation des visuellen Reizes mit dem Schmerzreiz - ist natürlich nicht mehr möglich. das ist einfach so, ganz egal, wie sich das Gehirn nun entwickelt hat.
| Zitat: | Zum zweiten möcht ich den "molekularen" Speicher erwähnen. In einem Neuron vermitteln die gleichen Proteine, die für eine Potenzierung zuständig sind auch eine Depression. Je nachdem, wieviele dieser Proteine sich in welcher Konformation befinden, scheint der Erfolg ein unterschiedlicher. Diese Proteine sorgen dafür, dass im Falle der Potenzierung ein "schwächerer" Reiz dennoch suffizient weitergeleitet wird, da er "wiedererkannt" wird. Somit wird auf einen gewissen Reiz hin ein bestimmtes Netzwerk erfolgreich angesteuert, sobald dieser Reiz einen Wiedererkennungswert aufweist.
Auch hormonellen Regelkreisen würde ich hier eine Bedeutung beimessen wolle |
Hm, diese beiden Möglichkeiten sprechen irgendwie eher für eine geregelte Reaktion des Gehrins auf überstarke Reize.
| Zitat: | Das sind Hypothesen und am weitesten bringt uns hier noch das plastische Verständnis, also die Vorstellbarkeit der Situation: Überwiegt die Angst vor der Strafe, so fehlt es an der nötigen Konzentration.
Moderater Stress erhöht die Konzentrationsfähigkeit, hoher Stress vermindert sie bis zur Unfähigkeit. |
Naja, das sind die Empfindungen in solch einer Situation. Die gibt es zweifellos, aber deren Grundlage ist ja gerade das Interessante.
Kurze Zwischenfrage:
Wenn von Neuron A ein AP ausgesendet wird, das Axon entlangwandert und schließlich die Neurone C, D und E erreicht, nachdem sich das Axon verzweigt hat, werden dann die drei Neurone C, D und E genauso stark erregt wie es bei einem einzelnen nachgeschalteten Neuron der Fall wäre? Kurz: Wenn sich das Axon aufspaltet, hat das Einfluss auf die APs? |
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 23. Jun 2012 16:58 Titel: |
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| Fexx hat Folgendes geschrieben: |
Naja, das sind die Empfindungen in solch einer Situation. Die gibt es zweifellos, aber deren Grundlage ist ja gerade das Interessante. |
Durchaus, doch leider ist es ziemlich schwierig, das herauszufinden.
| Fexx hat Folgendes geschrieben: | | Wenn von Neuron A ein AP ausgesendet wird, das Axon entlangwandert und schließlich die Neurone C, D und E erreicht, nachdem sich das Axon verzweigt hat, werden dann die drei Neurone C, D und E genauso stark erregt wie es bei einem einzelnen nachgeschalteten Neuron der Fall wäre? Kurz: Wenn sich das Axon aufspaltet, hat das Einfluss auf die APs? |
Die Frage, denke ich, kannst du selbst beantworten, wenn du dir einmal klar machst, dass zum einen das AP an jedem Schnürring "neu generiert" wird und zum anderen der Elektrotonus sich entsprechend einem elektrischen Feld in alle Richtungen gleichermassen ausbreitet. Wenn ein Axon sich nun aufspaltet, wie muss es sich demnach mit dem AP verhalten?
Im Prinzip hast du ja nur zwei Möglichkeiten: 1. Es wird in keinem "Seitenarm" ein AP fortgeleitet und 2. das AP wird in beiden fortgeleitet. Bedenke dabei, dass es sich bei einem AP um eine "Alles-oder-Nichts-Reaktion" handelt.
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Fexx
Anmeldungsdatum: 05.11.2011
Beiträge: 279
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| Verfasst am: 28. Jun 2012 23:55 Titel: |
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Ich dachte dabei an die "Ausgleichsströme" der Ionen innerhalb der Faser, Dass sich diese an einem "Abzweig" nicht exakt halb/halb aufteilen. Doch genau das tun sie, richtig?
jetzt bin auch auch gerade in einem anderen Punkt verunsichert: Ich meine gelesen zu haben, dass ein AP auch "verebben" kann. Aber in einer unmyelinisieeten Faser sollte das ja eigentlich nicht der Fall sein, richtig? |
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 29. Jun 2012 19:17 Titel: |
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| Fexx hat Folgendes geschrieben: | | Ich dachte dabei an die "Ausgleichsströme" der Ionen innerhalb der Faser, Dass sich diese an einem "Abzweig" nicht exakt halb/halb aufteilen. Doch genau das tun sie, richtig? |
Die sog. Ausgleichsströme sind zum einen von dem Spannungsunterschied abhängig. Da der "zu jeder Abzweigung" gleich ist, ist auch die treibende Kraft gleich. Da teilt sich also nichts auf. Zum zweiten ist der Teilchenstrom sehr marginal und wesentlich langsamer als die Ausbreitung des elektrischen Feldes, so dass er nur eine untergeordnete Rolle im Vergleich zum Elektrotonus, also dem Potentialverlauf, spielt.
| Fexx hat Folgendes geschrieben: | | Ich meine gelesen zu haben, dass ein AP auch "verebben" kann. Aber in einer unmyelinisieeten Faser sollte das ja eigentlich nicht der Fall sein, richtig? |
Wo hast du das glesen?
Meinst du sicher das AP oder den Elektrotonus?
Letzterer verebbt tatsächlich irgendwann und unterschreitet nach Überwindung einer gewissen Distanz den Schwellenwert, der nötig ist, ein AP auszulösen, die Natriumkanäle öffnen sich dann nicht mehr. Nehmen wir einmal an, ein Axon wäre über seine gesamte Strecke geschlossen myelinisiert, also ohne Schnürringe. In diesem Fall käme das AP, welches im z.B. Rückenmark gebildet wird, wohl kaum im z.B. Fuss an. So sind die Schnürringe so organisiser, dass zum einen der "schnelle" Elektrotonus genutzt, zum anderen aber auch ein "verebben" des Signals verhindert werden kann, da das AP an jedem Schnürring neu generiert wird.
In einem Neuron ist das von Bedeutung, da hier nicht jedes (und in den allermeisten Fällen auch keine einzelnes) AP ausreicht, um am Axonhügel der Zielzelle ein AP zu generieren (siehe auch räumliche und zeitliche Summation).
Von der Stelle des Eintreffens des AP bis zum Axonhügel breitet sich das Membranpotential elektrotonisch aus, wodurch das Signal irgendwo in der Zelle verebben kann.
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Fexx
Anmeldungsdatum: 05.11.2011
Beiträge: 279
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| Verfasst am: 29. Jun 2012 23:08 Titel: |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Da teilt sich also nichts auf. Zum zweiten ist der Teilchenstrom sehr marginal und wesentlich langsamer als die Ausbreitung des elektrischen Feldes, so dass er nur eine untergeordnete Rolle im Vergleich zum Elektrotonus, also dem Potentialverlauf, spielt.
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Okay - bisher haben die Teilchenströme in meiner Vorstellung ehrlich gesagt die wichtigste Rolle bei der Fortleitung des APs gespielt. Ein elektrisches Feld geht ja eigentlich von jedem Ladungsträger aus und damit von jedem der Ionen außer- und innerhalb der Faser.
Wenn Natrium-Ionen einströmen, so wird der Raum innerhalb der Zelle schnell eher positiv, da verhältnismäßig viele Kationen vorliegen. Ist es nun das elektrische Feld dieser Ansammlung von positiv geladenen Teilchen, das bereits ein Stück entfehrnt liegende Ionenkanäle öffnen kann und so das AP weiterleitet? Ich dachte ursprünglich, dass erst eine gewisse Anzahl von Natrium-Teilchen weiterdiffundieren muss (in Form des "Ausgleichsstroms") und durch direkten Kontakt weitere Spannungsabhängige Ionenkanäle öffnet. |
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 30. Jun 2012 00:26 Titel: |
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| Fexx hat Folgendes geschrieben: | | Ich dachte ursprünglich, dass erst eine gewisse Anzahl von Natrium-Teilchen weiterdiffundieren muss (in Form des "Ausgleichsstroms") und durch direkten Kontakt weitere Spannungsabhängige Ionenkanäle öffnet. |
Na ja, wie du sagst, sind die Natriumkanäle hier spannungsgesteuert, warum sollten sie also direkten Kontakt mit einem Ion benötigen, um sich zu öffnen?
Wenn Natrium einströmt, ist dieser Teil der Zelle gegenüber den benachbarten positiv geladen. Damit baut sich eine Spannung zwischen diesen beiden Bereichen auf.
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