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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Wüstenheuschrecken orientieren sich an Lichtwellen |
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Forscher haben eine Art Himmelskarte im Hirn von Wüstenheuschrecken
aufgespürt. Diese orientieren sich bei ihren tausende Kilometer langen
Wanderungen an der Schwingungsrichtung des Sonnenlichts. |
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Der Neurobiologe Uwe
Homberg von der Universität Marburg und sein Doktorand Stanley Heinze haben
untersucht, wie diese Informationen im Heuschreckenhirn verarbeitet werden.
"Dass ein Insektenhirn tatsächlich über eine kartenartige Repräsentation
elektrischer Feldvektoren am Himmel und über die entsprechenden
Verrechnungsmechanismen verfügt, war bisher nicht bekannt", berichten die
Wissenschaftler. |
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Der
Artikel "Maplike Representation of Celestial E-Vector Orientations in
the Brain of an Insect" ist in der Fachzeitschrift "Science" (Bd. 315, S.
995, 16. Februar 2007) erschienen. |
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Abstract |
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Neuronen in Kolumnen angeordnet |
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Die Lichtinformationen
werden im so genannten Zentralkomplex des Insektenhirns verarbeitet. Die
Nervenzellen sind dort in einer Reihe von 16 säulenartigen Kolumnen zu
finden.
Jede einzelne Kolumne reagiert nach Erkenntnis der Marburger Forscher auf
unterschiedliche Schwingungsrichtungen (Polarisationsrichtungen) des Lichts.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass jede Säule dabei einen Winkelbereich
von etwa 26 Grad abdeckt und der Heuschrecke angibt, wie sie zur Sonne
steht. Zusammengenommen erfassen die Kolumnen 360 Grad.
Bild rechts: Der Zentralkomplex im Heuschreckengehirn besteht aus
Zentralkörper (unten) und "Protocerebralbrücke" (oben). Die
polarisationsempfindlichen Nervenzellen in der Protocerebralbrücke sind
durch einander überkreuzende Fasern mit dem Zentralkörper verbunden.
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Flug
nach Schwingungsrichtungen des Lichts |
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Da Heuschrecken wie Bienen
und Ameisen über ein außergewöhnliches sensorisches Instrumentarium
verfügen, können sie mit speziellen Rezeptoren der Augen am Himmel ablesen,
wo und wie die Sonne steht. Dies funktioniert auch bei Bewölkung.
"Selbst wenn sie in hohem Gras verborgen ist und die Sonne gar nicht sieht,
kann die Heuschrecke deren Position herausfinden, ein kleiner
Himmelsausschnitt genügt ihr dafür", erklärte Homberg. "Denn sobald die
Heuschrecke die Schwingungsebene des Lichts erkennt, weiß sie, dass die
Sonne senkrecht zu dieser Richtung zu suchen ist." |
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Werden
nicht "vom Wind verweht" |
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Für ihre Untersuchungen
fixierten die Wissenschafter im Labor Wüstenheuschrecken (Schistocerca
gregaria) in einem Windkanal. Die Insekten konnten ihre Flügel bewegen,
blieben aber an derselben Stelle.
Mit unterschiedlich polarisiertem Licht simulierten die Forscher
unterschiedliche Sonnenstände. Es zeigte sich, dass die Heuschrecken ihre
Flugrichtung abhängig vom einfallenden Licht zu verändern suchten.
Damit sei die Vermutung widerlegt, dass die Wüstenheuschrecken sich bei
ihren tausende Kilometer langen Wanderungen vor allem vom Wind treiben
lassen.
[science.ORF.at/APA/dpa,
16.2.07] |
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karl273 |
16.02, 15:49
Daß viele Insekten
die Polarisations-Richtung des Lichtes erkennen können, ist aber schon lange
bekannt.
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sensortimecom
| 16.02, 21:28
Ja, denen ist schon lange ein Licht aufgegangen. Vielen Postern hier
leider noch immer nicht.
o.w.K. |
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karl273 |
17.02, 03:02
Bienen und Ameisen
müssen wieder nach Hause zurück finden, und können das auch durch das
Erkennen der Polarisations-Richtung des Lichtes.
http://www.studentenlabor.de/ss04block/komplexauge.htm#7
Als einfache Polarisationsfilter sind linear verspannte (gereckte)
Kunststofffolien geeignet, weil sie auf Licht anisotrop reagieren.
Vielleicht ist das bei Schichten aus parallel ausgerichteten
Proteinmolekülen ebenso.
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karl273 |
17.02, 03:15
Vierdimensional
Auch Licht ist vierdimensional.
Es besteht aus vier senkrecht zueinander stehenden Eigenschaften:
1. Ausbreitungsrichtung,
2. elektrischer Feldvektor,
3. magnetischer Feldvektor,
4. Ausbreitungszeit.
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sensortimecom
| 17.02, 10:29
karl273 - Was das Gehirn KANN und was es NICHT KANN
Sieh dir mal folgenden link an (hier steht alles Wichtige über die
Polarisation des Lichts):
http://www.physik.fu-berlin.de/~brewer/ph3_polar.html
Dann hast du im ersten Bild o. den elektrischen Feldvektor. Der steht
senkrecht zur ZEITACHSE, und den kann daher das Gehirn (aus den Gründen, die
einige Hartgesottene hier nicht einsehen wollen oder können) - NICHT MESSEN.
Hingegen macht das Gehirn folgenden "Trick". Es bildet ZONEN verschiedener
Feld-Intensitäten aus, und misst die Verstreichzeiten. Die werden bei jeder
Phasentransition abgeleitet, wenn sich die Wüstenheuschrecke relativ zur
polarisierten Lichtausbreitung bewegt.
Und als VORBEDINGUNG dafür besitzt die Wüstenheuschrecke u. a. entsprechende
Rezeptoren, die nur auf polarisiertes Licht ansprechen.
Durch Vergleich mit einer Art "Karte" die aus unzähligen gespeicherten
einzelnen Verstreichzeiten resultiert, kann sich das Tier orientieren.
Ich hab das provisorisch in das o.g. Bild hinein skizziert, hier:
http://www.sensortime.com/polarisation.jpg
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karl273 |
17.02, 12:05
Ein Mißverständnis
das zwischen Technikern und Theoretikern des Öfteren auftritt:
Das Gehirn der Bienen trägt überhaupt nichts zur Erkennung der
Polarisationsrichtung bei.
Das machen die zur physikalischen Aussenwelt gehörenden Polarisationsfilter
in ihren Facettenaugen.
Das Gehirn unterscheidet auch keine Farben, das machen die Sehfarbstoffe.
Das einzige, was das Gehirn macht, ist zu unterscheiden, ob es sich um ein
Nervensignal von einer für einen bestimmten Polarisationswinkelbereich
spezialisierten Netzhautzelle handelt, oder ob es sich um eine Netzhautzelle
mit erhöhter Empfindlichkeit für rotes Licht in einem bestimmten
Wellenlängenbereich handelt.
Die meiste Informationsverarbeitung wird aus praktischen Gründen möglichst
weit in die physikalische Aussenwelt ausgelagert.
Es ist kein Wunder, daß die Bienen den Polarisationswinkel im ultravioletten
Wellenlängenbereich messen, denn die kurzen Wellenlängen werden in der
Atmosphäre am stärksten gestreut.
Ausserdem ist der Nachweis von diesen energiereichen Lichtquanten chemisch
auch viel einfacher.
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sensortimecom
| 17.02, 14:14
karl273 - Missverständnis. RICHTIG!
"Das Gehirn der Bienen trägt überhaupt nichts zur Erkennung der
Polarisationsrichtung bei. Das machen die zur physikalischen Aussenwelt
gehörenden Polarisationsfilter in ihren Facettenaugen."
Das ist natürlich VÖLLIG RICHTIG!
Es werden nach DNA-Bauplan entsprechende visuelle Rezeptoren mit
Polarisationsfilter ausgebildet. Unabhängig vom Gehirn, das ja für die
Verarbeitung der rezeptorischen Reize in der Zeitdomäne "zuständig" ist.
Tschuldigung, dass ich das nicht präzisiert habe. |
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sensortimecom
| 17.02, 14:18
Nachtrag
Die Informationsverarbeitung findet natürlich auf synaptischer Ebene im ZNS
(Zentralnervensystem) statt. Das ZNS muss nicht auf das Gehirn beschränkt
sein, sondern kann über andere Bereiche verteilt sein. |
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karl273 |
17.02, 16:03
Raum und Zeit
Hallo sensortimecom,
ein Video-Signal besteht aus
rot-, grün-, und blau-Signalen für jeden Bildpunkt,
aus rund 1000 Bildpunkten pro Bildzeile,
aus 625 Bildzeilen pro Bild,
und aus 25 Bildern pro Sekunde laufendem Film.
So ein Videosignal ist streng zweidimensional, denn es hat eine
Zeitdimension, und eine Intensitätsdimension, und alle Informationen werden
zeitlich nach einander übertragen.
3 * 1000 * 625 * 25 = rund 50 MHz.
Unsere Nervenzellen schaffen aber nur rund 20 Hertz, wenn sie gut in Form
sind.
Was ist hier geschehen?
Unsere Netzhaut wimmelt geradezu von einigen Millionen von
lichtempfindlichen Zellen.
Stäbchen für lichtstarkes schwarz/weiß-Sehen, und drei Arten von Zapfen für
rot, grün, und blau.
Direkt hinter der Netzhaut gibt es noch Nervenzellen, die durch die laterale
Inhibition die Kontrastlinien verstärken.
Wenn alle diese Signale nicht gleichzeitig und parallel durch den Sehnerv in
das ebenfalls gleichzeitig und parallel arbeitende Sehzentrum gelangen
würden, dann würde das Gehirn niemals eine Echtzeit-Parallel-Verarbeitung
zustande bringen.
Im Computer heisst es Zeit vor Raum, also Seriell-Verarbeitung, und in
unserem Gehirn heisst es Raum vor Zeit, also Parallel-Verarbeitung.
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sensortimecom
| 17.02, 16:58
karl273 - Parallelverarbeitung
Richtig. Genau so ist es.
Das ZNS verarbeitet alle einlangenden rezeptorischen Signale (je nach
Tierart 10^4 - 10^10) parallel. Parallel in MEHRFACHER Hinsicht: die Signale
selbst sind nämlich PARALLEL zum "Zeitpfeil" gerichtet, und daher reine
ZEITDATEN. Niemals(!) verarbeitet das ZNS irgendeine Messgröße, die
senkrecht zum Zeitpfeil gerichtet ist. Beim sogenannten
zeitdiskreten "Sampling" im Computer werden immer Daten erfasst, die
senkrecht zum Zeitpfeil stehen. DAS IST DER WESENTLICHE UNTERSCHIED zum
Gehirn oder bzw. zur ZNS in biologischen Systemen.
Genau das wollte ich ja auch auf meiner HP in der besagten Patentschrift zum
Ausdruck bringen.
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sensortimecom
| 17.02, 17:11
Anzahl Rezeptoren
In einem Aufsatz v. Prof. Wieser (Klagenfurt), siehe:
http://www.uni-klu.ac.at/psy/download/owieser_hirnnerv_1.pdf
...lese ich gerade folgendes:
"Der Mensch hat mit 10 Millionen Rezeptorzellen viel weniger als der Hund
(der hat 1 Milliarde)."
Wieviele Rezeptoren ein Wesen hat, kommt also ganz auf die Komplexität des
Phänotyps an, und hat mit dessen Intelligenz nichts zu tun.
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karl273 |
18.02, 02:13
Längs und quer
Hallo sensortimecom,
Zitat: "Niemals verarbeitet das ZNS irgend eine Messgröße, die senkrecht zum
Zeitpfeil gerichtet ist."
Das passt nicht gut zur lateralen Inhibition (Kontrast-Linien), denn wenn
alle Daten nur parallel zur Zeit weiter verarbeitet werden würden, wo bleibt
dann der Vergleich zwischen räumlich benachbarten Daten?
Exakt "senkrecht zum Zeitpfeil" kann es natürlich in keinem physikalischen
System gehen, weil die Lichtgeschwindigkeit maximal einen Winkel von 45 Grad
zwischen Raum und Zeit erlaubt.
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karl273 |
18.02, 03:44
Minkowski-Raumzeit
http://www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-stroth/lehre/physik/HTML/d30_08.html
Ohne jetzt Graf Hombug aus dem Riemann-Raum heraus zu holen (das mag er gar
nicht gerne), versuchen wir das etwas einfacher zu erklären:
Wenn zwei Objekte räumlich benachbart sind, dann können sie niemals
zeitgleich Informationen austauschen, weil diese Signale eine endliche
Laufzeit haben müssen.
Streng genommen spricht jedes Objekt zur Zukunft seines räumlichen Nachbarn,
und jedes Objekt hört die Vergangenheit seines räumlichen Nachbarn.
Es ist aber eine Tatsache, daß die Übertragung von Signalen sowohl eine
räumliche, als auch eine zeitliche Dimension hat.
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sensortimecom
| 16.02, 11:05
"Dass ein Insektenhirn tatsächlich über eine kartenartige Repräsentation
elektrischer Feldvektoren am Himmel und über die entsprechenden
Verrechnungsmechanismen verfügt, war bisher nicht bekannt",
Gehirn ist Gehirn. Grundlegendes Prinzip (Zeitmessung aus Phasentransitionen)
immer dasselbe.
Hätten sie
http://sensortime.com/time-de.html
gelesen, wüssten sie`s.
E. B.
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trancedominator
| 16.02, 14:32
philosophier mal darüber warum dich keiner ernstnimmt...
Deine seite sagt so ziemlich alles, sowie deine fringe-science views. Jetzt
spams du schon seit jahren hier rum.....nur so ne beobachtung. |
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trancedominator
| 16.02, 14:37
ach ja ein letzter appell an deine vernunft..
fahr fort mit deinem physik studium! Dem stand nach zu urteilen hast du ja
ca 6-7 semester absolviert.
Aber ich denk mal du bist schon so weit abgedriftet dass man dir eh nicht
mehr mit vernunft kontern kann und du dir bald deinen Ph.D per mailorder aus
nem HP laserprinter kommen lässt. |
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hosenbeisser
| 16.02, 17:04
@sensortimecom
Leider immer noch nur bekannt wirres Zeugs was unbrauchbar und oft völliger
Unfug und Phantasiegebilde ist.
Wenn ich einen persönlich Tipp gegeben darf: Du solltest Theologe werden.
Dort könnte so ein Unfug durchgehen.
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sensortimecom
| 16.02, 21:00
Das ist eine Patentschrift
..und keine Dissertation oder "populär-wissenschaftlicher Aufsatz".
Hoffentlich kapiert ihr das mal endlich. Einer Patentschrift muss eine
Erfindung zugrunde liegen, ansonsten gibts keine Veröffentlichung. Und sie
muss so geschrieben werden, dass sie den patentrechtlichen Gepflogenheiten
entspricht, und nicht UNI-Gepflogenheiten. Und sie HAT entsprochen, sonst
wäre sie nicht veröffentlicht worden - sowohl in den USA als auch beim EPA.
Übrigens: Die Leute, die sie verstehen WOLLEN, haben sie sehr wohl
verstanden.
Leute, die mir schreiben, das sei "wirres Zeugs", die gibts NUR HIER in
diesem Forum.
Es ist übbrigens sehr praktisch, gell, wenn man von jemanden laufend
abschreiben "darf" und draus Dissertationen für den Eigenbedarf zurecht
zimmert, und ihn gleichzeitig anonym heruntermacht... |
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sensortimecom
| 16.02, 21:09
"elektrische Feldvektoren"
Ein ausgemachter Blödsinn ersten Ranges.
Damit kann ein Gehirn NICHT DAS GERINGSTE anfangen.
Ein Gehirn berechnet keine Vektoren.
Es rechnet gar nix. Es misst ZEITEN.
Jeder Neurophysiologe oder Neurobiologe wird das BESTÄTIGEN.
Die Physiker habens halt ein bisschen langsamer...
Bitte sehr, hier einer von unzähligen anderen Autoren:
http://www.pnas.org/cgi/content/full/94/24/12740
(Wulfram Gerstner)
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sensortimecom
| 16.02, 21:15
hosenbeisser
Ich weiß, dass Ihnen mein "JHWH"-Artikel auf meine HP fürchterlich auf die
Nerven geht.
Aber deswegen werde ich nicht Theologe.
Ich grenze mich VOLL ab von jeder religiösen Spekulation, oder gar von
Esoterik !!!
Alles was ich schreibe, kann experimentell(!) bestätigt bzw. nachvollzogen
werden, und entspricht den Popper`schen Falsifikations-Kriterien.
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sensortimecom
| 16.02, 21:25
Hier: "Gotthalmseders Hirnmodell"
http://www.hirnmodell.com/
Ebenfalls draufgekommen, dass das Gehirn "Zeiten misst".
Soll ich die mail-Korrespondenz hier posten, die ich mit ihm wochenlang
geführt habe?
Der Mann ist kein Physiker, sondern Fachlehrer an einer HTL. Machte ein
Psychologie-Studium.
Aber dafür hat er den Durchblick....
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