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Wie viele Neuronen haben wir in unserem Unterarm?


Ich entwickle eine neuronale Schnittstelle, empfange Signale vom Unterarm und bilde sie auf Handgesten ab. Die Frage, die wir im Moment haben, ist, was die obere Grenze der Informationsbandbreite ist, die wir anzapfen könnten, das heißt, wenn wir eine Elektrode entwickeln würden, die so klein ist, dass wir jedes einzelne Neuron im Unterarm abhören könnten, wie viele Neuronen könnten wir abhören? zu?


Wie bekommen wir so viele verschiedene Arten von Neuronen in unser Gehirn?

Forscher der SMU (Southern Methodist University) haben eine weitere Komplexitätsebene in der Genexpression entdeckt, die erklären könnte, wie wir so viele Milliarden Neuronen in unserem Gehirn haben können.

Neuronen sind Zellen im Gehirn und Nervensystem, die für alles verantwortlich sind, was wir tun, denken oder fühlen. Sie verwenden elektrische Impulse und chemische Signale, um Informationen zwischen verschiedenen Bereichen des Gehirns und zwischen dem Gehirn und dem Rest des Nervensystems zu senden, um unserem Körper mitzuteilen, was er tun soll. Der Mensch hat ungefähr 86 Milliarden Neuronen im Gehirn, die uns anweisen, einen Arm zu heben oder sich einen Namen zu merken.

Für die Bildung dieser Neuronen sind jedoch nur wenige tausend Gene verantwortlich.

Alle Zellen des menschlichen Nervensystems haben die gleiche genetische Information. Aber letztendlich werden Gene wie ein Lichtschalter "an" oder "ausgeschaltet", um Neuronen spezifische Eigenschaften und Rollen zu geben.

Das Verständnis des Mechanismus, wie ein Gen aktiviert oder nicht aktiviert wird – der Prozess, der als Genexpression bekannt ist – könnte helfen zu erklären, wie so viele Neuronen beim Menschen und anderen Säugetieren entwickelt werden.

„Studien wie diese zeigen, wie man durch einzigartige Kombinationen spezifischer Gene verschiedene spezifische Neuronen herstellen kann“, sagte Adam D. Norris, Co-Autor der neuen Studie und Floyd B. James Assistant Professor am Department of Biological Sciences an der SMU . . „Also könnte uns dies in der Zukunft helfen zu erklären: Nr. 1, wie hat unser Gehirn diesen Komplex bekommen?

Wissenschaftler haben bereits einen Teil des Rätsels der Genexpression herausgefunden, da frühere Studien gezeigt haben, dass Proteine, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden, eine Schlüsselrolle dabei spielen, bestimmte Gene durch Bindung an benachbarte DNA ein- oder auszuschalten.

Es ist auch bekannt, dass ein Prozess namens RNA-Spleißen, der von RNA-bindenden Proteinen gesteuert wird, diesem Neuron eine zusätzliche Regulationsebene hinzufügen kann. Sobald ein Gen aktiviert ist, können durch RNA-Spleißen verschiedene Versionen des RNA-Moleküls erzeugt werden.

Aber bevor die SMU-Studie fertig war, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde eLife, war nicht genau klar, was die Logistik zur Schaffung dieser Vielfalt war.

"Vorher konzentrierten sich Wissenschaftler hauptsächlich auf Transkriptionsfaktoren, die Schicht Nr. 1 der Genexpression. Das ist die Schicht, auf die sich normalerweise konzentriert, um bestimmte Neuronentypen zu erzeugen", sagte Norris. „Wir fügen diese zweite Schicht hinzu und zeigen, dass [Transkriptionsfaktoren und RNA-bindende Proteine] richtig koordiniert werden müssen.

Und Norris bemerkte: "Dies war das erste Mal, dass die Koordination der Genexpression in einem einzelnen Neuron identifiziert wurde."

Mit einer Kombination aus alten und modernsten genetischen Techniken untersuchten die Forscher, wie die RNA eines Gens namens sad-1, das auch beim Menschen vorkommt, in einzelne Neuronen des Wurms Caenorhabditis elegans gespleißt wurde. Sie fanden heraus, dass sad-1 in allen Neuronen aktiviert war, aber sad-1 in verschiedenen Neuronentypen unterschiedliche Spleißmuster durchmachte.

Und während Transkriptionsfaktoren nicht direkt am RNA-Spleißen für das sad-1-Gen beteiligt waren, aktivierten sie Gene, die für RNA-bindende Proteine ​​zwischen verschiedenen Neuronentypen unterschiedlich kodieren. Es sind diese RNA-bindenden Proteine, die das RNA-Spleißen kontrollieren.

"Sobald dieses Gen aktiviert wurde, kamen diese Faktoren hinzu und veränderten auf subtile Weise den Inhalt dieses Gens", sagte Norris.

Als Ergebnis wurde sad-1 nach neuronenspezifischen Mustern gespleißt.

Sie fanden auch heraus, dass die koordinierte Regulation in verschiedenen Neuronen unterschiedliche Details hatte.

„Stellen Sie sich zwei verschiedene Neuronen vor, die dasselbe Ziel erreichen wollen. Sie können sich vorstellen, dass sie entweder genau den gleichen Weg gehen, um dorthin zu gelangen, oder sie nehmen unterschiedliche Wege. In dieser Studie zeigen wir, dass die Antwort bisher divergente Wege ist.“ sagte Norris. "Selbst in einem einzelnen Neuron gibt es mehrere verschiedene Ebenen der Genexpression, die dieses Neuron zusammen zu dem einzigartigen Neuron machen, das es ist."

Norris hat Wurmneuronen verwendet, weil „im Gegensatz zum Menschen wissen wir, wo sich jedes Wurmneuron befindet und was es tun soll. Daher können wir sehr sicher wissen, welche Gene für welchen neuronalen Prozess verantwortlich sind.

"Die sehr spezifischen Details aus dieser Studie werden nicht auf den Menschen zutreffen. Aber hoffentlich werden die beteiligten Prinzipien zutreffen", erklärte Norris. "Aus den letzten Jahrzehnten der Arbeit am Wurmnervensystem wurde später gezeigt, dass bestimmte Gene, die einen spezifischen Einfluss auf das Verhalten des Wurms haben, für die gleichen Dinge in den menschlichen Nerven verantwortlich sind."


Haben die Arme der Kraken einen eigenen Kopf?

Oktopusse, die oft als Außerirdische beschrieben werden, sind mit drei Herzen, acht Gliedmaßen und einer scharfen Intelligenz eine der ungewöhnlichsten Kreaturen auf dem Planeten. Sie können Gläser öffnen, Rätsel lösen und sogar aus ihren Panzern entkommen, unterstützt von ihren acht ultraflexiblen und vielseitigen Armen. Aber herauszufinden, wie genau Tintenfische alle acht Gliedmaßen kontrollieren, ist ein Rätsel, das Wissenschaftler immer noch versuchen zu lösen.

"Octopus-Arme sind absolut einzigartig. Zunächst einmal gibt es acht davon mit jeweils über 200 Saugnäpfen, die die Umgebung fühlen, schmecken und riechen können. Und alles ist beweglich. Die Saugnäpfe können greifen und die Arme können sich fast grenzenlos drehen Möglichkeiten", sagte Dr. Tamar Gutnick, Oktopusforscherin, die zuvor an der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) tätig war. "Das wirft also ein riesiges Rechenproblem für das Gehirn auf und sein Nervensystem muss auf eine wirklich ungewöhnliche Weise organisiert werden, um mit all diesen Informationen umzugehen."

Kraken haben ein ausgedehntes Nervensystem mit über 500 Millionen Neuronen, ähnlich wie ein Hund. Aber im Gegensatz zu Hunden und anderen Wirbeltieren, bei denen sich die Mehrheit der Neuronen im Gehirn befindet, befinden sich über zwei Drittel der Neuronen der Kraken in ihren Armen und ihrem Körper.

Bei einem so seltsam gebauten Nervensystem vermuteten Wissenschaftler seit langem, dass die Arme von Kraken einen eigenen Verstand haben und autonom vom zentralen Gehirn aus handeln könnten. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Arme von Kraken Reflexschleifen verwenden, um koordinierte Bewegungen zu erzeugen, und einige Kraken können sogar Raubtiere ablenken, indem sie Gliedmaßen wegwerfen, die sich über einen längeren Zeitraum bewegen.

"Einige Wissenschaftler betrachten Kraken als neunhirnige Kreaturen mit einem zentralen Gehirn und acht kleineren Gehirnen in jedem Arm", sagte Dr. Gutnick. Aber ihre neue Forschung, veröffentlicht in Aktuelle Biologie, deutet darauf hin, dass die Arme und das Gehirn stärker miteinander verbunden sind als bisher angenommen.

Dr. Gutnick und ihre Kollegen haben gezeigt, dass Kraken lernen können, das Einführen eines einzelnen Arms in eine bestimmte Seite eines Labyrinths mit zwei Auswahlmöglichkeiten mit dem Erhalten einer Nahrungsbelohnung zu assoziieren, selbst wenn weder die Belohnung noch der Arm im Labyrinth sichtbar sind der Oktopus. Aber entscheidend ist, dass während der Lernprozess im zentralen Teil des Gehirns stattfindet, die Informationen, die das Gehirn benötigt, um den richtigen Weg zu wählen, nur vom Arm im Labyrinth erfasst werden.

„Diese Studie macht deutlich, dass sich die Arme des Oktopus nicht völlig unabhängig vom zentralisierten Gehirn verhalten – es gibt einen Informationsfluss zwischen dem peripheren und dem zentralen Nervensystem“, sagte Dr. Gutnick. "Anstatt von einem Oktopus mit neun Gehirnen zu sprechen, sprechen wir eigentlich von einem Oktopus mit einem Gehirn und acht sehr cleveren Armen."

Durch das Labyrinth navigieren

Die Wissenschaftler testeten, ob einzelne Arme dem Gehirn zwei verschiedene Arten von sensorischen Informationen liefern können – Propriozeption (die Fähigkeit zu spüren, wo sich eine Gliedmaße befindet und wie sie sich bewegt) und taktile Informationen (die Fähigkeit, Texturen zu fühlen).

Der Mensch hat einen ausgeprägten Sinn für Propriozeption. Sensorische Rezeptoren in Haut, Gelenken und Muskeln geben Feedback an das Gehirn, das eine mentale Karte unseres Körpers speichert und ständig aktualisiert. Die Propriozeption ermöglicht es uns zu gehen, ohne auf unsere Füße zu schauen und mit geschlossenen Augen mit einem Finger unsere Nase zu berühren.

Ob Oktopusse die gleiche Fähigkeit besitzen, ist aber noch nicht bewiesen.

"Wir wissen nicht, ob ein Oktopus tatsächlich weiß, wo sein Arm ist oder was sein Arm tut", sagte Dr. Gutnick. „Also unsere erste Frage war – kann der Oktopus seinen Arm lenken, nur basierend darauf, dass er spürt, wo sich sein Arm befindet, ohne ihn sehen zu können?“

Die Forscher schufen ein einfaches, undurchsichtiges Y-förmiges Labyrinth und trainierten sechs gewöhnliche mediterrane Kraken, um entweder den rechten oder den linken Weg mit einer Nahrungsbelohnung zu verbinden.

Anstatt langsam die innere Form des Labyrinths zu erkunden, nutzten die Oktopusse sofort schnelle Armbewegungen und schob oder entwirrte ihren Arm direkt durch das Seitenrohr in den Torraum. Wenn sie ihren Arm in die richtige Torbox streckten, konnten sie das Essen holen, aber wenn ihr Arm in die falsche Torbox eindrang, wurde die Nahrung durch ein Netz blockiert und die Wissenschaftler entfernten das Labyrinth.

Fünf der sechs Oktopusse lernten schließlich die richtige Richtung, um ihren Arm durch das Labyrinth zu schieben oder abzurollen, um an das Futter zu kommen.

"Dies zeigt uns, dass die Kraken eindeutig ein Gefühl dafür haben, was ihr Arm tut, weil sie lernen, die Bewegungsrichtung zu wiederholen, die zu einer Futterbelohnung führte", sagte Dr. Gutnick. "Es ist unwahrscheinlich, dass es mit unseren mentalen Karten und den Repräsentationen unseres Körpers im Gehirn in dem Ausmaß wie beim Menschen ist, aber es gibt ein gewisses Gefühl der Eigenbewegung der Arme, das dem zentralen Gehirn zur Verfügung steht."

Das Team untersuchte dann, ob Oktopusse in der Lage sind, den richtigen Weg zu bestimmen, wenn sie mit einem einzigen Arm die Textur des Labyrinths erfassen.

Die Forscher präsentierten weitere sechs Oktopusse mit einem Y-förmigen Labyrinth, bei dem eine Seitenröhre rau und die andere Seitenröhre glatt war. Für jeden Oktopus führte das Pflücken entweder der rauen oder der glatten Seite des Labyrinths zu einer Futterbelohnung.

Nach vielen Versuchen konnten fünf der sechs Oktopusse erfolgreich durch das Labyrinth navigieren, unabhängig davon, ob sich die richtige Textur auf der linken oder rechten Seitenröhre befand, und zeigten, dass sie gelernt hatten, welche Textur für sie die richtige war. Diesmal entschieden sich die Oktopusse für eine langsamere Suchbewegung im Labyrinth, indem sie zuerst die Textur einer Seitenröhre bestimmen und dann entscheiden, ob sie in dieser Seitenröhre weiterfahren oder die Seite wechseln.

Wichtig war, dass das Team bei beiden Arten von Labyrinthen herausfand, dass Tintenfische, sobald sie die richtige Assoziation gelernt hatten, das Labyrinth mit zuvor nicht benutzten Armen erfolgreich navigieren konnten. "Dies schließt weiter die Idee aus, dass jeder Arm die Aufgabe unabhängig lernen könnte - das Lernen findet im Gehirn statt und dann werden die Informationen jedem Arm zur Verfügung gestellt."

Aber wo diese Informationen im Gehirn gespeichert werden, ist sich Dr. Gutnick nicht sicher, und es bleibt eine Frage für zukünftige Experimente.

„Das Gehirn von Kraken ist so anders – es ist für uns immer noch eine Blackbox“, sagte sie. "Es gibt so viel mehr zu lernen."


Haben die Arme der Kraken einen eigenen Kopf?

Die Forscher brachten Kraken bei, ihre Arme in die linken oder rechten Seitenröhren von Y-förmigen Labyrinthen einzuführen. Beide Seiten des Labyrinths waren mit Futter gefüllt, aber das Futter auf der falschen Seite wurde durch ein Netz blockiert. Hier pflückt ein Oktopus richtig die rechte Seitenröhre und schnappt sich eine Futterbelohnung. Bildnachweis: Dr. Tamar Gutnick

Oktopusse, die oft als Außerirdische beschrieben werden, sind mit drei Herzen, acht Gliedmaßen und einer scharfen Intelligenz eine der ungewöhnlichsten Kreaturen auf dem Planeten. Sie können Gläser öffnen, Rätsel lösen und sogar aus ihren Panzern entkommen, unterstützt von ihren acht ultraflexiblen und vielseitigen Armen. Aber herauszufinden, wie genau Tintenfische alle acht Gliedmaßen kontrollieren, ist ein Rätsel, das Wissenschaftler immer noch versuchen zu lösen.

"Octopus-Arme sind absolut einzigartig. Zunächst einmal gibt es acht davon mit jeweils über 200 Saugnäpfen, die die Umgebung fühlen, schmecken und riechen können. Und alles ist beweglich. Die Saugnäpfe können greifen und die Arme können sich fast grenzenlos drehen Möglichkeiten", sagte Dr. Tamar Gutnick, Oktopusforscherin, die zuvor an der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) tätig war. "Das wirft also ein riesiges Rechenproblem für das Gehirn auf und sein Nervensystem muss auf eine wirklich ungewöhnliche Weise organisiert werden, um mit all diesen Informationen umzugehen."

Kraken haben ein ausgedehntes Nervensystem mit über 500 Millionen Neuronen, ähnlich wie ein Hund. Aber im Gegensatz zu Hunden und anderen Wirbeltieren, bei denen sich die Mehrheit der Neuronen im Gehirn befindet, befinden sich über zwei Drittel der Neuronen der Kraken in ihren Armen und ihrem Körper.

Bei einem so seltsam gebauten Nervensystem vermuteten Wissenschaftler seit langem, dass die Arme von Kraken einen eigenen Verstand haben und autonom vom zentralen Gehirn aus handeln könnten. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Arme von Kraken Reflexschleifen verwenden, um koordinierte Bewegungen zu erzeugen, und einige Kraken können sogar Raubtiere ablenken, indem sie Gliedmaßen wegwerfen, die sich über einen längeren Zeitraum bewegen.

"Einige Wissenschaftler betrachten Kraken als neunhirnige Kreaturen mit einem zentralen Gehirn und acht kleineren Gehirnen in jedem Arm", sagte Dr. Gutnick. Aber ihre neue Forschung, veröffentlicht in Aktuelle Biologie, deutet darauf hin, dass die Arme und das Gehirn stärker miteinander verbunden sind als bisher angenommen.

Dr. Gutnick und ihre Kollegen haben gezeigt, dass Tintenfische lernen können, das Einführen eines einzelnen Arms in eine bestimmte Seite eines Labyrinths mit zwei Auswahlmöglichkeiten mit dem Erhalten einer Nahrungsbelohnung zu assoziieren, selbst wenn weder die Belohnung noch der Arm im Labyrinth sichtbar sind der Oktopus. Aber entscheidend ist, dass während der Lernprozess im zentralen Teil des Gehirns stattfindet, die Informationen, die das Gehirn benötigt, um den richtigen Weg zu wählen, nur vom Arm im Labyrinth erfasst werden.

„Diese Studie macht deutlich, dass sich die Arme des Oktopus nicht völlig unabhängig vom zentralisierten Gehirn verhalten – es gibt einen Informationsfluss zwischen dem peripheren und dem zentralen Nervensystem“, sagte Dr. Gutnick. "Anstatt von einem Oktopus mit neun Gehirnen zu sprechen, sprechen wir eigentlich von einem Oktopus mit einem Gehirn und acht sehr cleveren Armen."

Die Wissenschaftler testeten, ob einzelne Arme dem Gehirn zwei verschiedene Arten von sensorischen Informationen liefern können – die Propriozeption (die Fähigkeit zu spüren, wo sich eine Gliedmaße befindet und wie sie sich bewegt) und die taktile Information (die Fähigkeit, Texturen zu fühlen).

Der Mensch hat einen ausgeprägten Sinn für Propriozeption. Sensorische Rezeptoren in Haut, Gelenken und Muskeln geben Feedback an das Gehirn, das eine mentale Karte unseres Körpers speichert und ständig aktualisiert. Die Propriozeption ermöglicht es uns zu gehen, ohne auf unsere Füße zu schauen und mit geschlossenen Augen mit einem Finger unsere Nase zu berühren.

Ob Oktopusse die gleiche Fähigkeit besitzen, ist aber noch nicht bewiesen.

In den Experimenten, die die Propriozeption testeten, neigten die Kraken dazu, "gerade" Bewegungen auszuführen, die entweder auf die linke oder rechte Seite des Labyrinths gerichtet waren. In den Experimenten, die auf taktile Unterscheidung getestet wurden, entschieden sich die Kraken für langsamere "Suchbewegungen". Credit: Reproduziert mit Genehmigung von Elsevier. Ursprünglich veröffentlicht am 10.09.2020 von Aktuelle Biologie in "Verwendung peripherer sensorischer Informationen für die zentralnervöse Kontrolle der Armbewegung durch Octopus vulgaris"

"Wir wissen nicht, ob ein Oktopus tatsächlich weiß, wo sein Arm ist oder was sein Arm tut", sagte Dr. Gutnick. „Also unsere erste Frage war – kann der Oktopus seinen Arm lenken, nur basierend darauf, dass er spürt, wo sich sein Arm befindet, ohne ihn sehen zu können?“

Die Forscher schufen ein einfaches, undurchsichtiges Y-förmiges Labyrinth und trainierten sechs gewöhnliche mediterrane Kraken, um entweder den rechten oder den linken Weg mit einer Nahrungsbelohnung zu verbinden.

Anstatt langsam die innere Form des Labyrinths zu erkunden, nutzten die Oktopusse sofort schnelle Armbewegungen und schob oder entwirrte ihren Arm direkt durch das Seitenrohr in den Torraum. Wenn sie ihren Arm in die richtige Torbox streckten, konnten sie das Essen holen, aber wenn ihr Arm in die falsche Torbox eindrang, wurde die Nahrung durch ein Netz blockiert und die Wissenschaftler entfernten das Labyrinth.

Fünf der sechs Oktopusse lernten schließlich die richtige Richtung, um ihren Arm durch das Labyrinth zu schieben oder abzurollen, um an das Futter zu kommen.

"Dies zeigt uns, dass die Kraken eindeutig ein Gefühl dafür haben, was ihr Arm tut, weil sie lernen, die Bewegungsrichtung zu wiederholen, die zu einer Futterbelohnung führte", sagte Dr. Gutnick. "Es ist unwahrscheinlich, dass es mit unseren mentalen Karten und den Repräsentationen unseres Körpers im Gehirn in dem Ausmaß wie beim Menschen ist, aber es gibt ein gewisses Gefühl der Eigenbewegung der Arme, das dem zentralen Gehirn zur Verfügung steht."

Das Team untersuchte dann, ob Oktopusse in der Lage sind, den richtigen Weg zu bestimmen, wenn sie mit einem einzigen Arm die Textur des Labyrinths erfassen.

Die Forscher präsentierten weitere sechs Oktopusse mit einem Y-förmigen Labyrinth, bei dem eine Seitenröhre rau und die andere Seitenröhre glatt war. Für jeden Oktopus führte das Pflücken entweder der rauen oder der glatten Seite des Labyrinths zu einer Futterbelohnung.

Nach vielen Versuchen konnten fünf der sechs Oktopusse erfolgreich durch das Labyrinth navigieren, unabhängig davon, ob sich die richtige Textur auf der linken oder rechten Seitenröhre befand, und zeigten, dass sie gelernt hatten, welche Textur für sie die richtige war. Diesmal entschieden sich die Oktopusse für eine langsamere Suchbewegung im Labyrinth, indem sie zuerst die Textur einer Seitenröhre bestimmen und dann entscheiden, ob sie in dieser Seitenröhre weiterfahren oder die Seite wechseln.

Wichtig war, dass das Team bei beiden Arten von Labyrinthen herausfand, dass Oktopusse, sobald sie die richtige Assoziation gelernt hatten, erfolgreich durch das Labyrinth mit zuvor nicht benutzten Armen navigieren konnten. „Dies schließt die Idee weiter aus, dass jeder Arm die Aufgabe unabhängig lernen könnte – das Lernen findet im Gehirn statt und dann werden die Informationen jedem Arm zur Verfügung gestellt.“

Aber wo diese Informationen im Gehirn gespeichert sind, ist sich Dr. Gutnick nicht sicher, und es bleibt eine Frage für zukünftige Experimente.

„Das Gehirn von Kraken ist so anders – es ist für uns immer noch eine Blackbox“, sagte sie. "Es gibt noch so viel zu lernen."


Das enterische Nervensystem: Das zweite Gehirn in Ihrem Darm

Der menschliche Darm wird von einigen Wissenschaftlern als "quotenterisches Nervensystem" bezeichnet. Das enterische Nervensystem wird weithin als unser zweites Gehirn angesehen. Es besteht aus einem ausgeklügelten Netzwerk von 100 Millionen Neuronen, die in den Wänden unseres Darms befestigt sind.

Bakterien im Darm produzieren Neurochemikalien wie Serotonin, die das zweite Gehirn verwendet, um grundlegende physiologische Prozesse und kognitive Funktionen zu steuern. Serotonin ist eine Chemikalie, die die Verdauungsprozesse und Stimmungszustände beeinflusst. Das zweite Gehirn in unserem Darm produziert über 90% der Chemikalien, die in unserem gesamten Körper vorhanden sind.

Unser Darm ist vielseitig in seiner Fähigkeit, mit dem Gehirn zu kooperieren. Diese Erkenntnis zusammen mit dem Wissen um unser Gehirn und seine Fähigkeit, äußere Gefahren zu regulieren, führte die Forscher zur Darm-Hirn-Verbindung. Der Gastroenterologe Emeran Mayer, MD, Direktor des Center for Neurobiology of Stress an der University of California, Los Angeles, glaubt, dass es "fast undenkbar" ist, dass der Darm keine entscheidende Rolle bei Geisteszuständen spielt."

Das ENS und Emotionen

Das enterische Nervensystem könnte für Stimmungsschwankungen bei Menschen mit Magenproblemen verantwortlich sein. Forscher dachten zuvor, dass Angst und Depression für Probleme wie Verstopfung und Blähungen verantwortlich sind. Studien haben jedoch Hinweise auf einen wechselseitigen Austausch gefunden, bei dem auch Verdauungsprobleme dafür verantwortlich sein können, dass das zentrale Nervensystem signalisiert wird, um Stimmungsschwankungen auszulösen.


Biologische und künstliche Hardware

Die meisten von uns vergessen, dass das menschliche Gehirn und künstliche neuronale Netze heute auf völlig unterschiedlichen Materialien und chemischen Elementen basieren.

Gehirne bestehen aus Zellen und Mikrochips bestehen aus Silizium und Metall

Wenn Sie nur Zellen haben, die in ein leitfähiges ionisches Medium eingetaucht sind, ist die Übertragung elektrischer Signale mit Sicherheit schwierig! Doch biologische Gehirne haben sich entwickelt, um genau das zu tun. Sie hatten keine andere Möglichkeit, Signale über große Entfernungen zu senden, als dies mit Impulsen. Wir haben hier und hier viel darüber gesprochen. Das ist wirklich der Grund, warum die Biologie neuronale Netze mit Spiking verwendet (1-Bit-Signale, wenn Sie so wollen). Wenn es mit kontinuierlichem Pegel signalisieren könnte, ohne von Rauschen überflutet zu werden, hätte es das getan! Denn es würde viel Energie sparen.

In einem Satz: Biologie hat undichte, matschige, flüssige Schläuche, die als Drähte verwendet werden, während Silizium Metalldrähte mit schöner Isolierung hat. Und das ist der Kern des Problems und der Hauptunterschied, warum sich ein System auf diese Weise entwickelt hat.

Andererseits sind die elektrischen Schaltungen, die in heutigen Computern verwendet werden, alle digital und aus mehreren Bits. Wir haben auch mit analogen Signalen angefangen, nur mit den alten biologischen Gehirnen (und unseren Augen), weil ein analoges Signal theoretisch unendlich viele Werte (Symbole) hat, die es übertragen kann. Aber dann werden alle unendlichen Möglichkeiten wegen des elektronischen Grundrauschens auf wenige beschränkt, genauso wie das elektrische Rauschen in einem biologischen Medium es gezwungen hat, 1-Bit-Pulse zu werden.

Wenn Sie 1-Bit haben, wie können Sie es verwenden, um viele Werte darzustellen? Die Zeit zwischen Pulsen auf einem Neuron oder einer Gruppe von vielen Neuronen von 1 Bit kann größere Ensembles wie in digitalen Schaltungen darstellen.

Sie sehen: Wenn Sie Neuronen haben, kann ihre Ausgabe eine beliebige Anzahl von Bits haben, die Sie sich in Ihrem System leisten können: 1 Bit, wenn Sie müssen, oder 4 oder 8 oder 16 Bit, wenn Sie können. Und da viele 1-Bit-Neuronen größere Bitzahlen darstellen können, können Sie effektiv entscheiden:

Möchten Sie mehr 1-Bit-Neuronen oder weniger Multi-Bit-Neuronen?

Die Balance hängt davon ab, welches technologische Medium Sie verwenden und all seine Parameter.

Denken Sie daran, dass die Rückwärtsausbreitung mit vielen Bits besser funktioniert, da ihre Neuronen immer kleinere Zahlen speichern müssen, während sie sich über viele Schichten zurück ausbreiten. Heute können wir mit nur 8–9 Bits pro Neuron (und weiteren 8 gemeinsam über eine Gruppe von Neuronen) zurückpropagieren.

Das Lernen wird natürlich auch stark durch das Ihnen zur Verfügung stehende Medium beeinflusst. In künstlichen neuronalen Netzen kann das Signal weiter und mit mehr Rauschimmunität übertragen werden, daher sind Multi-Bits und weniger Neuronen der richtige Weg. Das Lernen kann diese Eigenschaften auch nutzen, um Algorithmen wie Backpropagation und globalere Optimierung zu ermöglichen, im Gegensatz zu lokalen Regeln, die von Signalen kurzer Reichweite in einem undichten Medium dominiert werden.

Ein biologisches Gehirn hat sich über Millionen von Jahren entwickelt, indem es viele Male die gleichen Fehler machte und an vielen Stellen Lösungen mit vielen Unterschieden replizierte, die eher das Produkt einer zufälligen Suche als eines intelligenten Designs sind (damit meine ich ein globales Systemdesign, das der tatsächlichen Realisierung vorausging) . lol.

Haben wir die beste digitale Schaltung, die wir haben können? Es kann immer kleiner werden. Transistoren können eines Tages nur aus wenigen Atomen bestehen, wenn wir Wege finden, thermisches Rauschen und Skalierung zu bekämpfen. Und es kommen neue Materialien und neue Silizium-Bauteile auf den Markt. Eines ist sicher: Angesichts unserer Investitionen in den letzten 60 Jahren wird es schwierig sein, von der siliziumbasierten Technologie abzuweichen. Ich habe hier keine Kristallkugel, also wird die Zeit zeigen.

Oft hörten wir diesen Vergleich über Vogelflügel: In der Biologie haben wir Flügelschläge und in Flugzeugen nicht. Die meisten vergessen hier, die Unterschiede in der Größe und auch in den Materialien zu berücksichtigen, die in beiden Systemen verwendet werden. Kleine Flügel aus Federn sind leicht und leicht durch Muskeln zu aktivieren, große Metallflügel sind jedoch nicht leicht zu bewegen und das Material kann den großen Bewegungskräften aufgrund der Materialeigenschaften möglicherweise nicht standhalten. Diese beiden sind in der Tat so unterschiedlich, dass es fast keinen Sinn macht, sie zu vergleichen! Bei Neuronen und Synapsen ist dies tatsächlich dasselbe: Ihre Struktur und Funktionsweise sind in einer Domäne sinnvoll, in anderen jedoch nicht unbedingt.

Zellen und Silizium haben jeweils eigene Pfade


Die Biologie der menschlichen Einzigartigkeit

Als Menschen neigen wir dazu, uns selbst als ziemlich einzigartig in der geschaffenen Ordnung der Dinge zu betrachten. Als Christen verstehen wir uns als Ebenbild und Gleichnis Gottes geschaffen, wie wir in Genesis 1:26 lernen. Aber was bedeutet das wirklich? Nach Gottes Ebenbild gemacht zu sein, bezieht sich sicherlich nicht auf unsere physische Konstruktion, Gott ist Geist und hat daher keinen physischen Körper. Aber Gottes Plan war von Anfang an, uns durch die Menschwerdung von unserer Sünde zu retten, indem Gott Mensch wird. Jesus war und ist der Sohn Gottes, der Messias, der Gottmensch. Daher ist es nicht übertrieben zu behaupten, dass unsere körperliche Verfassung die einzigartige irdische Heimat Jesu und seines Geistes in uns sein soll. Daher schlage ich vor, dass unsere biologische Zusammensetzung im Tierreich einzigartig ist, da kein anderes Tier nach seinem Bild geschaffen wurde.

Aber was bedeutet das wirklich? Ich werde von mehreren Quellen borgen, hauptsächlich von Michael Denton Das Schicksal der Natur , um die biologische Einzigartigkeit des Menschen zu diskutieren. Das Discovery Institute ist auch dabei, eine Filmreihe zu produzieren, die auf Dentons Arbeit basiert, mit dem Titel Privilegierte Arten: Wie der Kosmos für das menschliche Leben entworfen wurde.

Wir können zahlreiche qualitative Fähigkeiten des Menschen aufzeigen, die nirgendwo sonst im Tierreich zu finden sind. Ich werde diese im Folgenden im Detail besprechen, aber ich werde jetzt einen kurzen Überblick geben, um Ihren Appetit anzuregen.

Zuerst werde ich über unsere einzigartige Intelligenz sprechen. Die Fähigkeit des Menschen, abstrakte Gedanken zu denken, scheint absolut einzigartig zu sein. Es ist schwierig, dieser Denkweise im evolutionären Sinne einen selektiven Vorteil zu verschaffen, woher also?

Zweitens, und mit unserer Intelligenz verbunden, ist unsere einzigartige Sprachfähigkeit. Die meisten Tiere kommunizieren mit ihrer eigenen Spezies, aber keine andere Spezies, einschließlich Primaten, verwendet tatsächlich Sprache. Als Kleinkinder sammeln wir Sprache an, indem wir einfach in ihrer Nähe sind. Schimpansen und Gorillas müssen sich mühsamen Versuchen und Irrtümern unterziehen und können sich immer noch nicht wie ein Dreijähriger verständigen.

Drittens erlaubt uns unser ausgezeichnetes Sehvermögen, unsere Intelligenz, Sprache und andere Fähigkeiten zu nutzen, um unsere Umgebung auf präzise und vorteilhafte Weise zu manipulieren.

Viertens ist unser ausgezeichnetes manipulatives Werkzeug, die Hand, bei anderen Primaten unübertroffen. Wir haben sowohl Kraft als auch Feinmotorik in unseren Händen, wodurch wir einen starken Griff und feine Fingerbewegungen kombinieren können, die ein breites Bewegungsspektrum ermöglichen. Dies, kombiniert mit unserer aufrechten Haltung, bietet die Möglichkeit, unsere unmittelbare Umgebung wie keine andere Spezies neu zu strukturieren.

Wir sind auch eine sehr soziale Spezies, die eine schnelle Verbreitung von Ideen zum Vorteil aller ermöglicht. Und all dies kombiniert, um es uns zu ermöglichen, die einzige Spezies zu sein, die Feuer nutzt und manipuliert, was eine Vielzahl einzigartiger Fähigkeiten mit sich bringt.

Menschliche Intelligenz und Sprache

Wie ich oben erwähnt habe, unterscheidet uns unsere Intelligenz von allen anderen Primatenarten. Unser Gehirn ist dreimal so groß wie das Gehirn eines Schimpansen. Aber darüber hinaus übertrifft die Zahl der Neuronen und Verbindungen zwischen den Neuronen bei weitem jedes andere Säugetier. Michael Denton zitiert, dass sich in jedem Kubikmillimeter des menschlichen Kortex 100.000 Zellen, etwa 4 Kilometer axonale Leitungen und 500 Meter Dendriten sowie etwa 1 Milliarde Synapsenverbindungen zwischen Neuronen befinden. Wir haben 10 Millionen mehr dieser Synapsen als ein Rattenhirn.

Größe und Umfang sind das eine, aber unsere mentalen Fähigkeiten sind in der Tat einzigartig. Wie oben erwähnt, ist der Mensch zu abstraktem und konzeptionellem Denken fähig. Kein anderer Primat weist Anzeichen dieser Fähigkeit auf. Darüber hinaus ist unsere mathematische Argumentation vollständig Sonstiges im Vergleich zu anderen Tieren. Sie könnten vermuten, dass einige Tiere zählen können. Aber es ist eine erlernte Reaktion, die mit einer Belohnung verbunden ist. Wir vermuten nicht wirklich, dass die Ratte/das Pferd/der Schimpanse weiß, was sie tun. Der Vergleich der Infinitesimalrechnung mit dem einfachen Bananenzählen ist einfach kein Vergleich.

Wenn Sie innehalten, um über unsere Wertschätzung der Künste nachzudenken, gibt es keinen anderen Ort als den Menschen. James Trefil ist ein Physiker, der von Biologie und Evolution fasziniert ist. Aber wenn er die Künste betrachtet, sagt er: „Egal, wie sehr ich mich bemühe, ich kann mir keinen einzigen evolutionären Druck vorstellen, der die Fähigkeit der Menschen dazu bringen würde, Musik und Tanz zu produzieren und zu genießen. . . . Dies schien mir immer ein ernstes Problem zu sein – vielleicht sogar ein ernsteres Problem, als die meisten meiner Kollegen wahrnehmen.“

Wenn wir uns der Sprache zuwenden, wird unsere Einzigartigkeit noch weiter verstärkt. Pflanzen und Tiere kommunizieren alle in der einen oder anderen Form, aber nicht durch Sprache, wie Menschen kommunizieren. Wir kommunizieren sowohl neue Informationen als auch abstrakte Konzepte, an die sich andere Spezies nicht einmal herantasten. Wir verfügen über die richtige Ausrüstung, um Sprache und Sprache sowohl zu produzieren als auch zu empfangen. Und mit richtiger Ausrüstung meine ich sowohl die Gehirnprozesse als auch die anatomischen Notwendigkeiten für die eigentliche Sprache (z. B. Zähne, Zunge, Stimmbox usw.). Es gibt auch eine soziale Fähigkeit, die diese oberen Kommunikationsebenen nutzen kann.

Aber wir haben von Schimpansen und Gorillas gehört, die Sprachen lernen. Kanzi, ein Bonobo-Schimpanse, lernte Wörter und sogar den symbolischen Gebrauch einer Tastatur. Kanzi lernte auch durch das Hören der Verwendung neuer Wörter. Aber hier hörte es auf.

Um noch einmal James Trefil zu zitieren: „Wenn wir die Forderungen für Kanzi zum Nennwert nehmen, wo sind wir dann? Wir haben ein Mitglied der intelligentesten Primatenart, einen wahren Shakespeare von nichtmenschlichen Tieren, der unter besonderen und ungewöhnlichen Bedingungen aufgewachsen ist und auf dem Niveau eines Menschenkindes von zweieinhalb Jahren auftritt. Aber denken Sie daran, dass die echte Sprache beim Menschen erst nach diesem Alter beginnt. . . . Dann müssen wir schlussfolgern, dass selbst in diesem optimalen Fall andere Tiere als Menschen keine echte menschliche Sprache lernen können.“

Menschliches Sehen und die Hand

Nun möchte ich zwei Eigenschaften vorstellen, die wir leicht als selbstverständlich ansehen können, unsere Hände und unsere Augen.

Normalerweise betrachten wir unsere Hände nicht als etwas Besonderes. Aber versuchen Sie einfach, an ein anderes Lebewesen zu denken, das die vielen und unterschiedlichen Dinge tun kann, die wir mit unseren Händen tun können. Die nächste Übereinstimmung ist die Hand eines Schimpansen. Aber
Schimpansenhände sind größer, stärker und sogar ungeschickt. Einfache Dinge wie das Verwenden aller zehn Finger zum Tippen, Schälen eines Apfels oder Binden eines Knotens sind für Schimpansen nicht möglich.

Die Kraft in unseren Fingern kommt von größeren Muskeln im Unterarm und die feine manipulative Kontrolle kommt von viel kleineren Muskeln in der Hand selbst. Unsere Fähigkeit, unsere Umwelt mit unseren Händen zu manipulieren, ist beispiellos. Mit unserer Intelligenz entwickeln wir sogar zusätzliche Werkzeuge für unsere Hände, um unsere Beherrschung der Welt um uns herum weiter auszubauen. Die volle Nutzung unserer Hände ergibt sich aus unserem aufrechten und zweibeinigen Gang, der unseren Händen die Freiheit lässt, die bei keinem anderen Säugetier zu finden ist.

In seinem Buch Das Schicksal der Natur Michael Denton fragt nach der menschlichen Hand, „ob irgendeine andere Spezies ein Organ besitzt, das ihren Fähigkeiten nahe kommt. Die Antwort muss einfach lauten, dass keine andere Spezies ein manipulatives Organ besitzt, das der universellen Nützlichkeit der menschlichen Hand auch nur annähernd nahe kommt. Even in the field of robotics, nothing has been built which even remotely equals the all-around manipulative capacity of the hand.”

But in order to even use our hands well, we need exceptional vision to be able to detect all the little things our minds notice to manipulate. Given the physics of visible light and the dimensions and molecular process of detecting light in our eyes, the resolving power of the human eye is close to the optimum for a camera-type eye using biological cells and processes.

Some animals such as high-flying hawks and eagles detect motion from far greater distances that we can, and some organisms see much better in the dark than we do, but for all-around color vision, detail and resolution, our eyes seem to be the best there is. Combined with our highly interconnected brain, our upright gait for easily seeing straight ahead, a swiveling neck to see side to side, and our overall size, our eyes open the world to us as for no other species.

Developing science and technology, communicating to thousands and even millions through the written word, and simply exploring the world around us, are only possible through an integrated use of our unique intelligence, social structure and speech, hands and vision.

The Use of Fire

As I have explored the biology of human uniqueness, I have focused on some of our individual capacities such as our intelligence, speech, our marvelous hands, and our unique all-around color vision. I have used throughout, the wonderful book by Michael Denton, Nature’s Destiny. Now I’m looking at one of our key distinguishing characteristics which combine all of these. Humans are the only biological creatures that have mastered the use of fire. If you think for a minute, every other animal has nothing but fear when it comes to fire. We are also fearful of fire and the damage it can do, but we have also managed to harness it and use it.

There are a couple of obvious advantages for the use of fire. First it provides additional light after sundown that extends our activity into the evening. Second, fire provides additional warmth in the evening and allows us to venture into colder climates. Third, fire allows us to cook food, particularly meat which is a very significant source of fat calories and protein. Cooking our food certainly distinguishes us from any other creature and has allowed us to add the necessary energy to fully use that big brain of ours which is a major drain on our energy stores, even at night.

But beyond these, if we never harnessed the energy and power of fire, we would not have been able to develop tools involving metal. Using heat to forge ever more powerful hand tools and weapons revolutionized human culture. Without fire we could not have developed any form of chemistry and especially the use of electricity. Electricity has revolutionized human existence in the last 100 years. Fire is an influential and powerful tool indeed.

But how have we been able to do this? First, we need to take advantage of our intelligent capability for abstract thought and reasoning. As I said earlier, we too fear fire, but we need to be able to think about it and be curious enough to not only rationalize that we might be able to harness its power, but that it would also be useful. This ability to deduce the control and use of fire requires high-level reasoning.

Denton also points out that for a fire to be sustainable it needs to be at least 50 centimeters across (or about a foot and a half). To create a fire of this size we need our upright stance to walk the distance to gather the right amount and size of branches. That means that our upright stance, free arms, the manipulative tools of our hands, and our discerning vision work together to allow us to create a sustainable fire.

Therefore, the control and manipulation of fire requires a combined use of most of our unique biological capacities. Think about this the next time you sit around a campfire or grill your supper on a warm summer day. It’s part of what makes us human!

Human Anatomy and Genome

In this article I have been focusing on aspects of human biology that make us unique in the universe of living organisms. I discussed in some detail our unique intelligence, allowing us complex and abstract thought. We have a unique ability to communicate audibly and through a symbolic written word. These combine with our stereo vision and unique manipulative tool the hand, to allow us sole possession of the ability to use and manipulate fire. All of these capabilities are made possible by several unique aspects of our anatomy.

Humans have the largest brain of any primate species. Whales, dolphins, and elephants have larger brains, but size is not the main distinctive. Our human brain is structured like no other. If you were to open up just one cubic millimeter of our brain you would find over 100,000 cells with 4 kilometers of cell wiring and 1 billion connections between neurons. The structure and organization of our brain is definitely without parallel. Studies of our entire genome compared to chimpanzees indicate vast differences in non-coding sequences that influence the production of brain proteins. These changes are in the thousands.

In 1999, famous MIT linguist Noam Chomsky, reflected that “Thus, in the case of language, . . . (new research) is providing interesting grounds for taking seriously an idea that a few years ago would have seemed outlandish: that the language organ of the brain approaches a kind of optimal design, that it is in some interesting sense an optimal solution to the minimal design specifications the language organ must meet to be usable at all.” Without our unique brain structure, our language ability would not be forthcoming.

When comparing our skeletal structure to those of our supposed closest ancestors according to an evolutionary explanation, there are major changes that would have been needed to be accomplished in a relatively short time. Casey Luskin from the Discovery Institute does an admirable job digging into these differences and makes some sweeping conclusions. Numerous studies indicate that between the lineage of Australopithecus und Homo there would need to be significant changes in shoulders, rib cage, spine, pelvis, hip, legs, arms, hands and feet. But of these major transitions, the fossil record is silent.

Luskin also refers to a study by Durrett and Schmidt in 2007 that estimates that a single-nucleotide mutation in a primate species would take 6 million years to become fixed. But what is needed are multiple mutations in multiple segments of the skeletal system and in the physiology of the brain. Homo sapiens are far more unique than many have suspected. The more we learn, the more unique we become.

Since humans are created in the image of God, we expect human biological uniqueness. Even more significantly, bearing His image indicates an affinity for humans by the Creator we cannot fully comprehend.

1. Michael Denton, Nature’s Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (New York: The Free Press, 1998).

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Dr. Ray Bohlin

Raymond G. Bohlin ist Vice President für Vision Outreach bei Probe Ministries. Er ist Absolvent der University of Illinois (B.S., Zoologie), der North Texas State University (M.S., Populationsgenetik) und der University of Texas at Dallas (M.S., Ph.D., Molekularbiologie). Er ist Mitautor des Buches Die natürlichen Grenzen des biologischen Wandels, diente als Generalherausgeber von Schöpfung, Evolution und moderne Wissenschaft, Co-Autor von Grundlegende Fragen zu Genetik, Stammzellforschung und Klonen (The BioBasics Series), und hat zahlreiche Zeitschriftenartikel veröffentlicht. Dr. Bohlin wurde 1997, 2000 und 2012 zum Research Fellow des Center for the Renewal of Science and Culture des Discovery Institute ernannt.

Was ist Sonde?

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How Many Cells Are In Your Body?

A simple question deserves a simple answer. How many cells are in your body? Unfortunately, your cells can't fill out census forms, so they can't tell you themselves.

A simple question deserves a simple answer. How many cells are in your body?

Unfortunately, your cells can’t fill out census forms, so they can’t tell you themselves. And while it’s easy enough to look through a microscope and count off certain types of cells, this method isn’t practical either. Some types of cells are easy to spot, while others–such as tangled neurons–weave themselves up into obscurity. Even if you could count ten cells each second, it would take you tens of thousands of years to finish counting. Plus, there would be certain logistical problems you’d encounter along the way to counting all the cells in your body–for example, chopping your own body up into tiny patches for microscopic viewing.

For now, the best we can hope for is a study published recenty in Annals of Human Biology, entitled, with admirable clarity, “An Estimation of the Number of Cells in the Human Body.”

The authors–a team of scientists from Italy, Greece, and Spain–admit that they’re hardly the first people to tackle this question. They looked back over scientific journals and books from the past couple centuries and found many estimates. But those estimates sprawled over a huge range, from 5 billion to 200 million trillion cells. And practically none of scientists who offered those numbers provided an explanation for how they came up with them. Clearly, this is a subject ripe for research.

If scientists can’t count all the cells in a human body, how can they estimate it? The mean weight of a cell is 1 nanogram. For an adult man weighing 70 kilograms, simple arithmetic would lead us to conclude that that man has 70 trillion cells.

On the other hand, it’s also possible to do this calculation based on the volume of cells. The mean volume of a mammal cell is estimated to be 4 billionths of a cubic centimeter. (To get a sense of that size, check out The Scale of the Universe.) Based on an adult man’s typical volume, you might conclude that the human body contains 15 trillion cells.

So if you pick volume or weight, you get drastically different numbers. Making matters worse, our bodies are not packed with cells in a uniform way, like a jar full of jellybeans. Cells come in different sizes, and they grow in different densities. Look at a beaker of blood, for example, and you’ll find that the red blood cells are packed tight. If you used their density to estimate the cells in a human body, you’d come to a staggering 724 trillion cells. Skin cells, on the other hand, are so sparse that they’d give you a paltry estimate of 35 billion cells.

So the author of the new paper set out to estimate the number of cells in the body the hard way, breaking it down by organs and cell types. (They didn’t try counting up all the microbes that also call our body home, sticking only to human cells.) They’ve scoured the scientific literature for details on the volume and density of cells in gallbladders, knee joints, intestines, bone marrow, and many other tissues. They then came up with estimates for the total number of each kind of cell. They estimate, for example, that we have 50 billion fat cells and 2 billion heart muscle cells.

Adding up all their numbers, the scientists came up with … drumroll … 37.2 trillion cells.

This is not a final number, but it’s a very good start. While it’s true that people may vary in size–and thus vary in their number of cells–adult humans don’t vary by orders of magnitude except in the movies. The scientists declare with great confidence that the common estimate of a trillion cells in the human body is wrong. But they see their estimate as an opportunity for a collaboration–perhaps through an online database assembled by many experts on many different body parts–to zero in on a better estimate.

Curiosity is justification enough to ponder how many cells the human body contains, but there can also be scientific benefits to pinning down the number too. Scientists are learning about the human body by building sophisticated computer models of lungs and hearts and other organs. If these models have ten times too many cells as real organs do, their results may veer wildly off the mark.

The number of cells in an organ also has bearing on some medical conditions. The authors of the new study find that a healthy liver has 240 billion cells in it, for example, but some studies on cirrhosis have found the disease organ have as few as 172 billion.

Perhaps most importantly, the very fact that some 34 trillion cells can cooperate for decades, giving rise to a single human body instead of a chaotic war of selfish microbes, is amazing. The evolution of even a basic level of multicellularity is remarkable enough. But our ancestors went way beyond a simple sponge-like anatomy, evolving a vast collective made of many different types. To understand that collective on a deep level, we need to know how big it really is.


Wiener (1932) was the first to examine the genetic basis of arm folding by comparing parents and offspring, with the following results:

Each of the three kinds of matings has about the same proportion of R and L offspring, so Weiner (1932) concluded that there is no genetic basis for arm folding preference. If the myth were true, two L parents could not have an R child, but close to half of the children of LxL matings are R. For some reason, people kept doing family studies of arm folding, so that Reiss and Reiss (1998) were able to summarize the numbers from 12 studies:

There is some association between parents and offspring, in that R x R parents have a higher proportion of R offspring than do L x L parents. All studies have found many R offspring of L x L parents and L offspring of R x R parents, so even if there is some genetic influence on arm folding, it is not a simple one-locus, two-allele genetic trait.


Severed Octopus Arms Have a Mind of Their Own

Octopuses are renowned for their smarts (they can open jars!), and most of their 130 million IQ-raising neurons are located not in their brains but along their eight tentacles. Researchers think this allows octopuses to become the ultimate multi-taskers, Katherine Harmon, who’s got a book on octopi coming out soon, writes at Wissenschaftlicher Amerikaner, since each of their arms can busily work away at some pesky mollusk shell or feel around in some new corner of habitat, nearly independent of the brain.

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And these arms can continue reacting to stimuli even after they are no longer connected to the main brain in fact, they remain responsive even after the octopus has been euthanized and the arms severed.

In one experiment, researchers chopped off euthanized octopuses’ tentacles, chilled them in water for an hour, and then still managed to get a split-second response when they probed the severed limbs. Other research found that, when encountering a piece of food, a severed limb will snatch it up and try to move it in the direction of a phantom octopus mouth.

If an octopus’ arm is cut off without the poor guy being euthanized, it’s no sweat for the cephalopod. While cut-off limbs do not regrow a new octopus, à la starfish, the octopus can regenerate tentacles with a far superior quality than, say, a lizard’s oftentimes gimpy replacement tail, Harmon writes.

To do this, octopus use a protein called protein acetylcholinesterase, or AChE. Humans have this protein, too, but our store of the molecule is much less active than an octopus’. Harmon describes what happens when an octopus loses its leg:

Within three days, some cascade of chemical signals cued the formation of a “knob,” covered with undifferentiated cells, where the cut had been made. And further molecular signals were responsible for the “hook-like structure” that was visible at the end of the arm in the second week. Around that time, a mass of stem cells and a hefty amount of blood vessels have arrived at the site. Yet by day 28, these features disappeared. And for the next hundred days or so, the arm tip grew back in to resemble the original one.

AChE rose, peaked and dipped throughout this process, conducting a regrowth orchestra of tissues, nerves and structures until the arm was good as new. The ultimate hope, of course, is to harness the AChE trick for human limb regeneration, although that’s still a distant vision. On the other hand, we probably don’t want to start implanting neurons in our arms: imagine a severed human hand crawling across the floor, creating a real-life Addams Family moment.