Wissenschaft aktuell

PUTZ 4/99

Wenn graue Zellen in Gleichschritt fallen

Potsdamer Physiker zu Parkinson

Was der Potsdamer Uni-Phy­siker Professor Dr. Jürgen Kurths mit seiner Arbeits­gruppe für Nichtlineare Dy­namik an Wissen über chaoti­sche Systeme anzubieten hat, könnte nun auch Einblicke in die Dynamik bestimmter Pro­zesse im Gehirn erlauben.

Denn auch das menschliche Nervensystem ist hochgradig nichtlinear und komplex. Wenn man sich das Gehirn als ein rie­siges Orchester vorstellt, dann wären die hundert Milliarden Nervenzellen die Musikinstru­mente. Allerdings spielt dieses Orchester eine Vielzahl von Sin­fonien, Marschliedern und Ka­kophonien gleichzeitig. Hirn­forscher wären in diesem Bild Musikexperten, die durch dicke Wände vom Orchester getrennt sind. Sie hören ein verworrenes Gemisch verschiedener Stücke

und versuchen, wenigstens von einer Komposition die Partitur zu notieren. Als hilfreich haben sich nun die mathematischen Werkzeuge erwiesen, die Kurths und seine Mitarbeiter ursprüng­lich zur Erforschung des de­terministischen Chaos bei Erd­beben oder beim Wetter entwik­kelt haben.

In Zusammenarbeit mit Dr. Pe­ter Tass und weiteren Neurolo­gen von der Universität Düssel­dorf untersuchten die Potsda­mer Physiker Magnetoenze­phalographie- Aufnahmen eines Patienten im Frühstadium der

Parkinsonschen Krankheit. Der|

erst 36 Jahre alte Mann litt un­ter starkem und unkontrollier­barem Zittern der Hände, ei­nem typischen Parkinson-Sym­ptom. Um die Aktivität der Ner­venzellen an der Hirnoberfläche zu messen, wurde dem Patien­ten ein Helm mit 122 hoch­

Mit einem Maygnetoenzephalogra­phie-Helm und Elektroden an den| Armmuskeln können Hirnsignale und Muskelsignale gleichzeitig ge­

messen werden.

empfindlichen Magnetfeldsen­soren übergestülpt. Gleichzeitig

| waren Elektroden an der Hand­

muskulatur befestigt. Die ma­thematische Analyse der Signa­

le zeigte: Während des Zitterns*

waren verschiedene Hirnbe­reiche und Muskelregionen syn­

Multimedia in der Umweltbildung Neuer Weg bei Lernsoftware

„Von einer optimalen Nut­zung multimedialer Lehr­und Lernmittel, so en vogue und hochgelobt sie gegen­wärtig auch sein mögen, trennen uns noch Welten. Dennoch, das Vorhandene gibt zumindest Anlaß, auf Bestehendem aufzubauen und gleichzeitig neue Wege zu beschreiten“, meint der Autor dieses Beitrags, Prof. Dr. Klaus-Peter Berndt.

Noch vor wenigen Jahren wandten sich bedeutende Päd­agogen vehement gegen den Computer. Inzwischen hat sich viel geändert. Selbst in der Um­weltbildung, in der das Naturer­leben nach wie vor im Mittel­punkt steht, wird mit Multime­dia gearbeitet. Davon zeugte auch die Arbeitstagung„Neue Medien in der Umweltbildung“ Mitte März in Potsdam. Die Teilnehmer diskutierten nicht mehr darüber, ob digitale Medi­en notwendig seien, sondern

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„wie“ und„welche“ zum Ein­satz kommen müßten.

Die Arbeit am Uni-Zentrum für Umweltwissenschaften stand ex­emplarisch für eine kontinuierli­che Multimediaentwicklung. Fast 25 Videolehrfilme liegen bereits vor. Gegenwärtig gibt es im Zentrum vier eigene Produk­te multimedialer Lernsoftware in unterschiedlicher Programmie­rung, unterschiedlichem Inhalt und Umfang. Die CD„Ökosy­stem Wald— Biodiversität in Brandenburg“ verdeutlicht die Probleme der Produktion hoch­komplexer Lernsoftware. Allein die integrierten 4500 Farbbilder stellen einen Marktwert von etwa 225 000 DM dar. Programmie­rung, integrierte Töne‘ und Videoclips sowie Layout sind nicht zum Nulltarif zu haben. Dies läßt die Unumgänglichkeit neuer Wege in der Softwareher­stellung erkennen. Bisherige Produkte wie Großökosysteme, Wald, Kesselmoor, Döberitzer Heide bleiben aufgrund finanzi­

eller Zwänge eher die Ausnah­me. Für die Umweltbildung, vor allem: im Primarstufenalter, braucht es andere Szenarien— übersichtlich, variabel einsetzbar und handhabbar mit hohem Wiedererkennungswert für re­gionale Besonderheiten. Mitar­beiter der Universität Potsdam haben sich des Vorhabens ange­nommen. Es handelt sich dabei um ein zu schaffendes offenes System für Umweltbildungsein­richtungen, das programmierte Grundstrukturen enthält und nach den Wünschen der Nutzer eigenes Material beinhaltet. För­dermittel für Programmierung und Erstevaluation werden zen­tral eingeworben. Die für die Er­stellung der angepaßten Soft­ware erforderlichen relativ gerin­gen Folgemittel müssen die ent­sprechenden Bildungseinrich­tungen jedoch selbst aufbringen. Die Alpha-Version entsteht mit der Brandenburger Waldschule „Am Roggebusch“. Dabei geht es besonders um die Vermittlung

Foto: Bauer

chron aktiv, marschierten also sozusagen im Gileichschritt. Dabei handelte es sich aller­dings um eine komplizierte Form von Gleichzeitigkeit, die bei früheren Untersuchungen nicht zu bemerken war, näm­lich einer Phasen-Synchroni­zität. Mit dieser Art der Be­trachtung gelang es außerdem besser, die synchron aktiven Regionen zu orten und den zeitlichen Verlauf des Hände­zitterns zu verfolgen. Die ma­thematische Analyse der„Pha­sen-Synchronizität“ könnte ein neues Fenster in das Gehirn aufstoßen und einen Blick auf das dynamische Geschehen bei Krankheiten wie Parkinson, aber auch Epilepsie freigeben. Die Arbeit der Forschungs­gruppe von Professor Jürgen Kurths wurde ausführlich im amerikanischen Wissenschafts­magazin Physics Today(März 1999, S: 17-19) ‚präsentiert und hat international große Anerkennung erfahren. ar

Ökologischer Leitarten— also Pflanzen und Tiere, die für die einzelnen Regionen und Le­bensräume Deutschlands eine bedeutende Rolle spielen. Gene­rell werden neben dem eigentli­chen Produkt auch die Ergebnis­se der unterschiedlichen Evalua­tionen auf der CD enthalten sein. Der aktuelle Erfahrungsaus­tausch erfolgt via Internet über eine Arbeitsplattform. Das Er­gebnis dieses Miteinanders liegt auf der Hand: Die Universität mit ihrem Know-how und ihren technischen Möglichkeiten geht eine Symbiose mit den Einrich­tungen ein, für die sie. letztlich

auch Absolventen ausbildet. Prof. Dr. Klaus-Peter Berndt, Zentrum für Umwelt­wissenschaften