Oft wird zusammen gearbeitet (Konvergenz der Ansätze!) Am Beispiel des Korsakoff-Syndroms (oft bei Alkoholikern!)

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1 Neuro - Forschung Oft wird zusammen gearbeitet (Konvergenz der Ansätze!) Am Beispiel des Korsakoff-Syndroms (oft bei Alkoholikern!) Hauptsymptom: Schwerer Gedächtnisverlust! Erste Annahme war, dass es sich um eine direkte Folge der toxischen Effekte von Alkohol handelt! Diese Schlussfolgerung ist eigentlich nicht legitim, da sie einer quasiexperimentellen Interpretation entspricht. Andere Untersuchungen ergaben, dass dieses Syndrom auch bei mangelernährten Menschen, die keinen Alkohol tranken, durch Mangel an Thiamin (Vitamin B1) auftritt! Experimente mit Ratten zeigten, dass Thiamindefizit ähnliche Muster von Gehirnschädigungen erzeugte wie bei Alkoholikern. Einer neuen Idee zufolge darf vermutet werden, dass Alkoholiker hauptsächlich durch mangelnde Ernährung (Alkohol hat keine Vitamine) am Korsakoff-Syndrom leiden können!

2 Neuro - Forschung :: Wissenschaftliches Schlussfolgern :: Beispiel: Wahrmehmung von Bewegung!

3 Neuro - Forschung :: Kritisches Denken :: Wir verwenden nur einen kleinen Teil des Gehirns! Intelligenz kann vererbt werden! Wir brauchen mindestens acht Stunden Schlaf! Eier sind schlecht für die Gesundheit! Genmanipuliertes Essen ist ungesund! José und der Stier (1965) Wissenschaftlicher Review-Prozess!

4 Evolution, Genetik und Erfahrung

5 Von Dichotomien zu Beziehungen und Interaktionen Früher (z.t. auch heute noch) gestellte Fragen zum Verhalten: physiologisch oder psychologisch? Rene Descartes ( ) schlug dichotome Philosophie vor (Kartesischer Dualismus) vererbt oder erlernt? Anlage-Umwelt (nature-nurture) Problem! Instinktverhalten (tritt bei allen Vertretern einer Art auf, auch ohne Lernen) beide Fragen sind irreführend und führen rasch zu falschen Annahmen!

6 Von Dichotomien zu Beziehungen und Interaktionen Psychologie oder Physiologie? Nach der damaligen Akzeptanz des Kartesischen Dualismus begann sogleich die öffentliche Kritik: Denken (ein psychologischer Prozess) wird durch das Gehirn verursacht! Gestützt durch zumindest zwei Beweislinien: selbst die komplexesten psychologischen Veränderungen (z.b. von Selbst-Bewusstsein) können durch Schädigung oder durch Stimulation von Teilen des Gehirns entstehen! auch nicht menschliche Spezies besitzen Fähigkeiten, von denen angenommen wurde, sie seien rein menschlich!

7 Von Dichotomien zu Beziehungen und Interaktionen Komplexe psychologische Veränderung durch Schädigung: (Asomatognosie!) Der Mann, der aus dem Bett fiel Asomatognosie bedeutet den Verlust der Fähigkeit zu erkennen, dass ein Körperteil zum eigenen Körper gehört. Normalerweise betrifft Asomatognosie die linke Seite des Körpers und entsteht gewöhnlich aufgrund einer Schädigung des rechten Parietallappens

8 Von Dichotomien zu Beziehungen und Interaktionen Nicht menschliche Spezies besitzt menschliche Fähigkeiten! Der Fall eines Schimpansen und eines Spiegel Das Maß an Selbstbewusstsein korreliert mit der Fähigkeit, Gegenstand seiner eigenen Aufmerksamkeit zu werden. Eine Möglichkeit zu erfassen, ob ein Organismus die Fähigkeit hat, Gegenstand seiner eigenen Aufmerksamkeit zu werden, besteht darin, ihn mit einem Spiegel zu konfrontieren.

9 Von Dichotomien zu Beziehungen und Interaktionen Vererbt oder erlernt? Bald wurde erkannt, dass die Frage lauten sollte, wie viel von einem bestimmten Verhalten genetisch bedingt ist und wie viel das Ergebnis von Erfahrung ist, da wohl kein Verhalten ausschliesslich auf einen der beiden Faktoren zurückzuführen ist! Darauf folgte die Erkenntnis, dass genetische Faktoren und Umweltfaktoren interagieren und sich nicht additiv kombinieren! anschaulicher Vergleich! Musik: wie viel davon ist vom Musiker und wie viel ist vom Instrument? (ungeschickte Frage!) Neuronen sind lange bevor sie völlig entwickelt sind aktiv und der weitere Verlauf ihrer Entwicklung hängt stark von ihrer Aktivität ab, die zu einem grossen Teil durch die Umwelt ausgelöst wird.

10 Resultierendes Modell, welches die Interaktion dreier Faktoren beinhaltet! Genetik Erfahrung Aktuelle Wahrnehmung

11 Evolution die Idee, dass sich Arten aus bereits bestehenden Arten entwickeln! Charles Darwin und On the Origin of Species 1) Fossilien 2) Selektive Züchtung 3) Strukturelle Ähnlichkeiten

12 Charles Darwin Naturalist on the HMS Beagle ( ) Studierte Geologie und sammelte alles Moegliche Natural selection

13 CHARLES DARWIN geboren am 12. Februar 1809; gestorben am 19. April 1882

14 Seine Eltern Darwin und seine Schwester Darwin und seine Frau

15 24. August 1831: FitzRoy s offer Captain FitzRoy Beagle Darwin s Platz in der Kapitaenskajuete

16 Darwin s lange Reise auf der Beagle! 7. September 1835: Galapagos Inseln

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18 Basis fuer Evolutionstheorie! Natural selection!

19 1859: The origin of species

20 Einige, wichtige Aspekte der Evolution Evolution geht nicht nur geradlinig. Menschen sollten nicht behaupten, an der Spitze der Evolution zu stehen. Evolution schreitet auch schnell voran. Evolution ist nicht perfekt, Evolution bastelt und ist kein planender Architekt. Nicht alle entstandenen Koerperteile sind adaptiv ( spandrels sind evolutionaere Nebenprodukte) Nicht alle Koerperteile sind entstanden, um ihre heutigen Funktionen auszuueben (Exaptationen hattenvorher eine andere Funktionen als heute).. Aehnlichkeiten zwischen Organismen koennen homolg (gleicher Ursprung) oder analog (ohne gleichen Ursprung) sein. Konvergente Evolution Entstehung aehnlicher Loesungen mit demselben Resultat bei ungleichem Ursprung.

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22 Natürliche Selektion! Fitness: Fähigkeit eines Organismus unter bestimmten Umweltbedingungen zu überleben, um die eigenen Gene an die nächste Generation weiterzugeben! Menschliche Evolution: Vielzellige Organismen tauchten erstmals vor ungefähr 600 Mio. Jahren auf. Seit ungefähr 450 Mio. Jahren gibt es Chordatiere (Chordata). Chordatiere haben einen dorsalen Nervenstrang. Sie sind einer von insgesamt ca. 20 Stämmen in der Zoologie. Erste Chordatiere mit Rückenwirbeln (Schutz des Nervenstrangs) (Vertebratae, Wirbeltiere) seit ca. 425 Mio. Jahren.

23 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 3 Klassen von Fischen Rundmäuler, Knorpelfische und Knochenfische Neunaugen sind Beispiele für Rundmäuler!

24 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 3 Klassen von Fischen Rundmäuler, Knorpelfische und Knochenfische Haie sind Beispiele für Knorpelfische!

25 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 3 Klassen von Fischen Rundmäuler, Knorpelfische und Knochenfische Forellen sind Beispiele für Knochenfische!

26 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 4. Amphibien (Blindwühlen, Schwanzlurche und Froschlurche) Frösche sind Beispiele für Amphibien!

27 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 5. Reptilien (Brückenechsen, Schuppenkriechtiere, Krokodile und Schildkröten) Schildkröten sind Beispiele für Reptilien!

28 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 6. Vögel (Urkiefervögel und Neukiefervögel) Milane sind Beispiele für Vögel!

29 Heute existieren 7 Klassen von Wirbeltieren: 7. Säugetiere (Ursäuger, Beutelsäuger und höhere Säuger (Plazentalia)) Menschen sind Beispiele für Säugetiere!

30 Vor ca. 180 Mio. Jahren entwickelten sich die Säugetiere als neue Klasse von Vertebraten, deren Weibchen ihre Jungen mittels Brustdrüsen säugen. Das Schnabeltier ist ein Säugetier, welches noch Eier legt! Heute existieren 14 Säugetierordnungen. Eine davon ist die Ordnung der Primaten (Herrentiere). Menschenaffen und Hominiden gehören zu den Primaten! Unter den Hominiden gibt es die Gattungen Australopithecus und Homo! Im Rahmen der Gattung Homo ist der Mensch die Art Homo sapiens (Homo sapiens sapiens)

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33 Darwin konnte zwei Fragen im Bezug auf seine Evolutionstheorie nicht beantworten. Warum unterscheiden sich Artgenossen voneinander? Wie werden anatomische, physiologische und Verhaltensmerkmale von den Eltern an ihre Nachkommen weitergegeben? Die Antworten sind in der Mendelschen Genetik zu finden! Mendel untersuchte Vererbung an Erbsenpflanzen, die so genannte dichotome Merkmale besitzen. Die Farbe der Samen ist ein dichotomes Merkmal (braun oder weiß) Bei reinerbigen Zuchtlinien haben die Nachkommen immer dieselbe Farbe

34 Die 4 Mendelschen Ideen: 1) Für jedes dichotome Merkmal gibt es zwei Arten vererbter Faktoren (Gene) 2) Jeder Organismus hat zwei Gene für jedes seiner dichotomen Merkmale. Die beiden Gene, die dasselbe Merkmal kontrollieren werden Allele genannt. Organismen, die zwei identische Gene für ein Merkmal besitzen, werden als homozygot bezeichnet. Diejenigen, die zwei verschiedene Gene für ein Merkmal besitzen als heterozygot. 3) Bei heterozygoten Organismen dominiert eines der Gene. 4) Jeder Organismus erbt zufällig für jedes Merkmal eines der beiden Gene des Vaters und eines der beiden Gene der Mutter.

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36 Chromosomen, Fortpflanzung und Genkopplung

37 Chromosomen in Körperzellen treten paarweise auf, wobei jeweils ein Chromosom von der Mutter und eines vom Vater stammt! (Ausnahme: Geschlechtschromosomen männlicher Säugetiere!) Beide Chromosomen eines solchen Paares haben an gleichen Orten Gene für die gleichen Merkmale (homolges Paar). Sie sind jedoch nicht identisch, sondern können unterschiedliche Allele beherbergen. Eine Art besitzt eine charakteristische Zahl von Chromosomenpaaren (Mensch: 23, Weizen: 21, Karpfen: 52, Spulwurm: 1, Fruchtfliege: 4, Augentierchen: 100, ) Es gibt zwei Arten von Zellteilungen, in deren Rahmen Chromosomen weitergegeben werden: Mitose und Meiose!

38 Mitose: Prozess der Zellteilung, der zu Organismus-Wachstum führt! Befruchtete Eizelle (Zygote) teilt sich viele Male bis ein erwachsenes Individuum entstanden ist. Vor der Mitose kommt es zur DNA-Verdopplung! Prophase: Kondensation zur Transportform; Kernmembran löst sich auf Metaphase: Anordnung an Äquatorialebene Anaphase: Spindelapparat trennt Chromatiden hin zu Zellpolen Telophase: neue Kernhülle bildet sich; Dekondensation

39 Meiose: Prozess der Zellteilung, aus dem Gameten entstehen (Eizellen und Spermazellen) Eine Eizelle ist eine Zelle, die nur einen durchmischten Mutterchromosomensatz hat. Eine Spermazelle ist eine Zelle, die nur einen durchmischten Vaterchromosomensatz hat. Beide Zellen sind so genannt HAPLOID! Bei Befruchtung entsteht eine ZYGOTE, die beide Chromosomensätze enthält und somit DIPLOID ist!

40 Genetische Vielfalt: Wie kommt diese zustande? (Warum unterscheiden sich Individuen einer Art?) Meiose ist großteils für genetische Vielfalt innerhalb einer Art verantwortlich! 1) Jede Gamete enthält zufällig ein Chromosom von jedem der 23 Paare. Daraus resultiert eine mögliche Zahl von 2 hoch 23 ( ) Chromosomenkombinationen! (Interchromosomale Variation) 2) Crossing over (Stückaustausch zwischen Chromatiden homologer Chromosomen): Findet nach der Chromosomenverdopplung während der Meiose statt! Homolge Chromosomen lagern sich nebeneinander an, überkreuzen zufällig an manchen Orten, brechen auf und tauschen Abschnitte aus! (Intrachromosomale Variation) Genkopplung: bedeutet, dass meist mehrere Gene eines ganzen Clusters vererbt werden.

41 Jede Gamete enthält Chromosomen, die einzigartig zusammengesetzte Kombinationen von Chromosomen unserer Mütter und Väter sind! Crossing over erhöht die Verschiedenheit innerhalb einer Art! Durch Crossing over wird sichergestellt, dass Chromosomen nicht unverändert von einer Generation auf die nächste weitergegeben werden!