How spontaneous brain activity keeps you alive - Nathan S. Jacobs

Wie spontane Gehirnaktivität dich am Leben erhält – Nathan S. Jacobs

Übersetzung: Lene Bürk Lektorat: Nadine Hennig

You probably don't need to be told how important your brain is.

Wahrscheinlich ist es nicht nötig dir zu sagen, wie wichtig dein Gehirn ist.

After all, every single thing you experience,

Letztlich wird alles, was du erlebst,

your thoughts and your actions,

deine Gedanken und deine Handlungen,

your perceptions and your memories

deine Wahrnehmungen und deine Erinnerungen

are processed here in your body's control center.

hier in deiner Steuerzentrale verarbeitet.

But if this already seems like a lot for a single organ to handle,

Das hört sich vielleicht nach viel Arbeit für ein einziges Organ an,

it's actually only a small part of what the brain does.

aber es ist nur ein Bruchteil dessen, was das Gehirn tatsächlich leistet.

Die meisten seiner Aktivitäten bemerkst du gar nicht,

Most of its activities are ones you'd never be aware of,

unless they suddenly stopped.

es sei denn, sie hören plötzlich auf.

The brain is made up of billions of neurons,

Das Gehirn besteht aus Milliarden von Neuronen

and trillions of connections.

und Billionen von Vernetzungen.

Neurons can be activated by specific stimuli or thoughts,

Neuronen werden durch spezielle Reize oder Gedanken aktiviert,

but they are also often spontaneously active.

oder sie werden spontan aktiv.

Some fire cyclically in a set pattern.

Einige feuern zyklisch in einem festen Muster.

Others fire rapidly in short bursts before switching off,

Andere feuern schnell in kurzen Stößen, werden danach inaktiv

or remain quiet for long periods

oder ruhen für eine lange Zeit,

until thousands of inputs from other neurons line up in just the right way.

bis sich Tausende von anderen Neuronen wieder passend aufreihen.

Im großen Maßstab

On a large scale,

this results in elaborate rhythms of internally generated brain activity,

führt dies zu äußerst komplexen Rhythmen intern erzeugter Hirnaktivität,

humming quietly in the background

die leise im Hintergrund summt,

whether we're awake, asleep,

egal ob wir wach sind, schlafen

or trying not to think about anything at all.

oder versuchen, an gar nichts zu denken.

Diese spontan auftretenden Gehirnfunktionen

And these spontaneously occurring brain functions

form the foundation upon which all other brain functions rely.

bilden das Fundament, auf das alle andere Gehirnfunktionen aufbauen.

The most crucial of these automatically occurring activities

Die wichtigsten dieser automatisch auftretenden Aktivitäten

are the ones that keep us alive.

sind die, die uns am Leben erhalten.

For example, while you've been paying attention to this video

Während du beispielsweise dieses Video anschaust,

spontaneous activity in your brain has been maintaining your breathing

hat spontane Aktivität im Gehirn deine Atmung

at 12 to 16 breaths a minute, making sure that you don't suffocate.

mit 12 bis 16 Atemzügen pro Minute beibehalten, damit du nicht erstickst.

Ohne bewusste Bemühungen

Without any conscious effort,

signals from parts of your brainstem are sent through the spinal cord

werden Signale vom Hirnstamm durchs Rückenmark

zu den Muskeln gesendet, die deine Lunge aufpumpen,

to the muscles that inflate your lungs,

making them expand and contract, whether or not you're paying attention.

damit sie sich ausdehnen und wieder zusammenziehen,

ob du darauf achtest oder nicht.

The neuronal circuits underlying such rhythmic spontaneous activity

Die neuronalen Schaltkreise hinter diesen rhythmischen Spontanaktivitäten

are called central pattern generators,

nennt man zentrale Mustergeneratoren.

Sie steuern viele einfache wiederkehrende Aktivitäten,

and control many simple repetitive behaviors,

like breathing,

wie Atmen, Gehen und Schlucken.

walking,

and swallowing.

Durch neuronale Aktivität wird auch unsere Sinneswahrnehmung bestimmt.

Ongoing neural activity also underlies our sensory perception.

It may seem

Es mag so aussehen,

that the neurons in your retina that translate light into neural signals

als ob die Neuronen in deiner Netzhaut, die Licht in Nervensignale übersetzen,

would remain quiet in the dark,

im Dunkeln inaktiv seien,

aber tatsächlich

but in fact,

the retinal ganglion cells that communicate with the brain

sind die retinalen Ganglienzellen, die mit dem Gehirn kommunizieren,

are always active.

immer aktiv.

And the signals they send are increases and decreases in the rate of activity,

Diese Signale haben eine gesteigerte oder verringerte Aktivitätsrate

rather than separate bursts.

und sind keine separaten Ausbrüche.

So at every level, our nervous system is teeming with spontaneous activity

Überall in unserem Nervensystem gibt es Spontanaktivität,

that helps it interpret and respond to any signals it might receive.

die beim Interpretieren und Reagieren auf jedes empfangene Signal hilft.

And our brain's autopilot isn't just limited to our basic biological functions.

Dieser Autopilot im Gehirn ist nicht nur auf biologische Basisfunktionen begrenzt.

Have you ever been on the way home,

Bist du jemals auf dem Heimweg gewesen,

started thinking about what's for dinner,

hast über das nachgedacht, was es wohl zum Abendessen gibt,

and then realized you don't remember walking for the past five minutes?

und dann gemerkt, dass du dich nicht

an die letzten 5 Min. erinnerst?

While we don't understand all the details,

Wir verstehen nicht alle Details,

we do know that the ongoing activity in multiple parts of your brain

aber wir wissen, dass die laufende Aktivität vieler Gehirnareale

is somehow able to coordinate what is actually a complex task

irgendwie fähig ist, komplexe Aufgaben zu koordinieren,

involving both cognitive and motor functions,

da sie kognitive und motorische Funktionen beinhalten.

Sie lenken dich auf den richtigen Weg und bewegen deine Beine,

guiding you down the right path and moving your legs

while you're getting dinner figured out.

während du über das Abendessen nachdenkst.

But perhaps the most interesting thing about spontaneous brain function

Aber das Interessanteste an der spontanen Gehirnfunktion

ist ihre Beteiligung an einer der geheimnisvollsten

is its involvement in one of the most mysterious

and poorly understood phenomena of our bodies: sleep.

und wenig verstandenen Phänomene unseres Körpers: dem Schlaf.

You may shut down and become inactive at night,

Du selbst magst vielleicht in der Nacht abschalten,

but your brain doesn't.

aber dein Gehirn nicht.

While you sleep,

Während du schläfst,

ongoing spontaneous activity gradually becomes more and more synchronized,

wird laufende Spontanaktivität immer synchroner,

eventually developing into large, rhythmic neural oscillations

bis sich schließlich große, rhythmische neuronale Schwingungen entwickeln,

that envelop your brain.

die dein Gehirn einhüllen.

This transition to the more organized rhythms of sleep

Dieser Übergang zu organisierteren Schlafrhythmen

starts with small clusters of neurons tucked in the hypothalamus.

beginnt mit kleinen, im Hypothalamus verborgenen Neuronengruppen.

Despite their small number,

Trotz ihrer geringen Anzahl

these neurons have a huge effect

haben sie eine große Wirkung.

in turning off brainstem regions that normally keep you awake and alert,

Sie schalten Areale des Hirnstamms ab,

die dich normalerweise wach und aufmerksam halten

letting other parts, like the cortex and thalamus,

und lassen so andere Areale wie Cortex und Thalamus

slowly slip into their own default rhythms.

langsam in ihren eigenen Rhythmus übergehen.

Je tiefer wir in den Schlaf fallen,

The deeper we fall into sleep,

the slower and more synchronized this rhythm becomes,

desto langsamer und abgestimmter wird dieser Rhythmus,

with the deepest stages dominated by large amplitude, low frequency delta waves.

in dessen tiefsten Phasen die langsamen Deltawellen mit hoher Amplitude auftreten.

But surprisingly, in the middle of this slow wave sleep,

Überraschenderweise wechselt inmitten dieses Tiefschlafs

the brain's synchronized spontaneous activity

die vom Gehirn synchronisierte Spontanaktivität

repeatedly transitions into the sort of varied bursts

wiederholt in verschiedene Ausbrüche,

die normalerweise beim Wachsein vorkommen.

that occur when we're wide awake.

This is the sleep stage known as REM sleep,

Diese Schlafphase wird als REM-Schlaf bezeichnet,

where our eyes move rapidly back and forth as we dream.

in der sich unsere Augen beim Träumen schnell hin und her bewegen.

Neuroscientists are still trying to answer many fundamental questions about sleep,

Neurowissenschaftler versuchen immer noch

viele offene Fragen über den Schlaf zu beantworten,

such as its role in rejuvenating cognitive capacity,

welche Rolle er in der Verjüngung kognitiver Leistungsfähigkeit,

cellular homeostasis,

zellulärer Homöostase

und der Verbesserung des Gedächtnisses spielt.

and strengthening memory.

And more broadly, they are exploring

Auf einer breiteren Ebene erforschen sie,

how it is that brain can accomplish such important and complex tasks,

wie das Gehirn so wichtige und komplexe Aufgaben

such as driving, or even breathing, without our awareness.

wie Autofahren oder gar Atmen ohne unser Bewusstsein leisten kann.

But for now, until we are better able

Aber bis wir in der Lage sind,

to understand the inner workings of their spontaneous functioning,

ihre genaue Funktionsweise zu verstehen,

we need to give our brains credit for being much smarter

müssen wir unseren Gehirnen dafür dankbar sein, dass sie viel schlauer sind

than we ourselves are.

als wir selbst.