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Wissenschaftler nutzen die Physik, um das Geheimnis des Bewusstseins zu verstehen

Physik des Bewusstseins

Die Studie ist möglicherweise auf den Menschen anwendbar und spiegelt ein wachsendes Interesse an neuen Bewusstseinstheorien wider, die experimentell überprüfbar sind.

Eine internationale Studie mit Monash-Physikern hat einen neuen Ansatz zur Messung des Bewusstseins bestätigt, der möglicherweise unser Verständnis komplexer neurologischer Probleme verändert.

Die gestern veröffentlichte Studie in Physical Review Research beschreibt, wie Werkzeuge aus der Physik und der Komplexitätstheorie verwendet wurden, um den Bewusstseinsgrad von Fruchtfliegen zu bestimmen.

„Dies ist ein Hauptproblem in den Neurowissenschaften, wo es entscheidend ist, zwischen nicht reagierenden vegetativen Patienten und Patienten zu unterscheiden, die an einer Krankheit leiden, bei der ein Patient sich bewusst ist, sich aber aufgrund der vollständigen Lähmung fast aller freiwilligen Muskeln im Körper nicht bewegen oder verbal kommunizieren kann. Sagte der Studienautor Dr. Kavan Modi von der Monash University School of Physics and Astronomy.

Das Forscherteam, dem Dr. Modi, der Doktorand Roberto Muñoz, ebenfalls von der Fakultät für Physik und Astronomie, und der Psychologieprofessor der Universität Monash, Nao Tsuchiya, angehören, hat einen Weg gefunden, den Grad der bewussten Erregung bei Fruchtfliegen anhand der komplexen Signale zu messen vom Gehirn produziert.

“Unsere Technik ermöglicht es uns, zwischen anästhesierten und nicht anästhesierten Fliegen zu unterscheiden, indem wir die zeitliche Komplexität der Signale berechnen”, sagte Dr. Modi.

“Die Studie ist bedeutsam, weil sie einen objektiven Weg zur Messung der bewussten Erregung aufzeigt, der auf gut etablierten Ideen aus der Komplexitätstheorie basiert”, sagte er.

“Es ist möglicherweise auf den Menschen anwendbar – und es spiegelt ein wachsendes Interesse an neuen Bewusstseinstheorien wider, die experimentell überprüfbar sind.”

Das Forscherteam untersuchte die Gehirnsignale von 13 Fruchtfliegen, sowohl wenn sie wach waren als auch wenn sie betäubt wurden. Anschließend analysierten sie die Signale, um festzustellen, wie komplex sie waren.

“Wir haben festgestellt, dass die statistische Komplexität größer ist, wenn eine Fliege wach ist, als wenn dieselbe Fliege anästhesiert wird”, sagte Dr. Modi.

„Dies ist wichtig, da es einen zuverlässigen Weg vorschlägt, den Grad der bewussten Erregung zu bestimmen, indem auf eine kleine Region des Gehirns und nicht auf viele Teile des Gehirns zugegriffen wird.

“Es deutet auch darauf hin, dass es einen deutlichen Marker für bewusste Erregung gibt, der nicht von bestimmten äußeren Reizen abhängt.”

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Anwendung einer ähnlichen Analyse auf andere Datensätze, insbesondere auf menschliche EEG-Daten, zu neuen Entdeckungen hinsichtlich der Beziehung zwischen Bewusstsein und Komplexität führen könnte.

Referenz: „Die Vollnarkose reduziert die Komplexität und zeitliche Asymmetrie der Informationsstrukturen, die aus neuronalen Aufzeichnungen in abgeleitet wurden Drosophila”Von Roberto N. Muñoz, Angus Leung, Aidan Zecevik, Felix A. Pollock, Dror Cohen, Bruno van Swinderen, Naotsugu Tsuchiya und Kavan Modiay, 22. Mai 2020, Physical Review Research.
DOI: 10.1103 / PhysRevResearch.2.023219