Neuronen: biologische und physikalische Modelle der elektrischen Signalübertragung

Die Neurowissenschaften sind eine Gruppe von Disziplinen, die sehr unterschiedlich sind und das Nervensystem untersuchen, also das Gehirn, das Rückenmark und die Netzwerke von Neuronen, die im gesamten Körper vorhanden sind. Im Laufe der Jahre haben sie die Methoden und Forschungstechniken der Mathematik, Physik, Informatik und Ingenieurwissenschaften übernommen. Dank des grundlegenden Beitrags dieser Disziplinen sowie von Biologie, Chemie und Physiologie ist es möglich, Funktionsmodelle zu entwickeln, die das Verhalten biologischer Systeme wie des Gehirns erklären können.

Der Nobelpreisträger Eric Kandel schreibt: „Die Aufgabe der Neurowissenschaften ist es, das Verhalten anhand der Gehirnaktivität zu erklären. Wie kann das Gehirn seine Millionen einzelner Nervenzellen steuern, um Verhalten zu erzeugen, und wie können diese Zellen von der Umwelt beeinflusst werden? Die letzte Grenze der Wissenschaft vom Geist, ihre ultimative Herausforderung, besteht darin, die biologische Grundlage des Bewusstseins und die mentalen Prozesse zu verstehen, durch die wir wahrnehmen, handeln, lernen und erinnern.“

Das menschliche Gehirn ist ein wunderbares, aber sehr komplexes System. Die funktionalen Einheiten des Nervensystems, die Neuronen, kommunizieren miteinander durch elektrische Signale, die auch über große Entfernungen weitergeleitet werden, und geben chemische Stoffe, sogenannte Neurotransmitter, frei.

Das Ziel der Studie ist es, Interesse an einem Thema zu wecken, das sich gut für einen multidisziplinären Ansatz im Bereich STEM eignet, durch die Entdeckung der Grundlagen der Neurowissenschaften und die Neugier auf ein Thema zu steigern, dessen Forschung Grenzforschung ist und wichtige Auswirkungen auf Wohlbefinden und Gesundheit hat.

Die Erforschung der Übertragung elektrischer Signale in Neuronen kann durch den Einsatz von Augmented-Reality-(AR)-Werkzeugen und Ressourcen erheblich verbessert werden. Mehrere innovative Tools und Erlebnisse können das Verständnis der neuronalen Funktion deutlich vertiefen: