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Unsere Sinne - Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Tasten - bestimmen wesentlich unser Leben. Alles was wir wissen, wurde uns von unseren Sinnen vermittelt. Aber wie funktionieren unsere Sinne und wie kommt das Wissen über die Welt in unseren Kopf? Nach welchen Kriterien entscheidet unser Gehirn, was zu tun ist?

In diesem Sachbuch wird allgemeinverständlich dargelegt, wie hoch entwickelt die Sinnesorgane bei Tieren und Menschen sind. Oft erreichen Sinnesleistungen die Grenze des physikalisch Möglichen. Das Buch erklärt, wie Sinnesreize erfasst werden, wie sie in die Sprache des Nervensystems übersetzt werden und wie unser Gehirn Sinnesinformation verarbeitet. Das Gehirn setzt dabei auf wohl bewährte Strategien, die ein Ziel verfolgen: die Überlebenschance des Organismus zu erhöhen. Deshalb wird in diesem Buch gezeigt, wie sehr die Sinnesleistungen durch die Evolution geformt und bestimmt wurden. Das Buch zeigt auch, dass viele Tiere ihre Umwelt vollkommen anders wahrnehmen als wir.

Für die Neuauflage haben die Autoren den Text durchgesehen und auf den aktuellen Stand gebracht (Verlagstext).

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Die Sinne - unsere Fenster zur Welt 1 / 1.1 Wahrnehmung findet im Gehirn statt 2 / 1.1.1 Gefangen in der Maskenwelt 2 / 1.1.2 Das Gehirn, das rätselhafte Organ der Wahrnehmung 2 / 1.2 Wie kommt die Welt in unseren Kopf? 4 / 1.2.1 Von der Sinneszelle zur Wahrnehmung 4 / 1.2.2 Wahrnehmung ist ein Urteilsakt des Gehirns 5 / 1.3 Sinneswelten 6 / 1.3.1 Sinneswelt, die erste! 6 / 1.3.2 Sinneswelt, die zweite! 7 / 1.3.3 Sinneswelt, die dritte! 9 / 1.4 Vom Sinn der Sinne 9 // 2 Die Evolution der Sinne 11 / 2.1 Die Sinne des Menschen und wie er dazu kam 12 / 2.1.1 Wie viele Sinne hat der Mensch? 12 / 2.2 Die Evolution der Sinne 14 / 2.2.1 Die Evolution ist der Motor für die Weiterentwicklung des Lebens 14 / 2.2.2 Das Prinzip der Zucht - die künstliche Auswahl 16 / 2.2.3 Das Prinzip der Evolution - die natürliche Auslese 17 / 2.2.4 Die Eigenschaften unserer Sinnessysteme und die Verarbeitungsstrategien unseres Gehirns sind ein Produkt der Evolution 20 / 2.2.5 Kinder der Evolution 24 / 2.2.6 "Wer hat's erfunden?" 26 / 2.3 Jeder auf seine Art - die Leistungen unserer Sinne sind höchst unterschiedlich 27 / 2.3.1 Zwei Sinne im Vergleich 27 / 2.3.2 Vom Sinnesreiz zum Verhalten 29 / Weiterführende Literatur 31 // 3 Die Sprache der Nervenzellen - und wie man sie versteht 33 / 3.1 Labor eines Neurowissenschaftlers 35 / 3.2 Labor 1: Die wunderbare Welt der Nervenzelle 37 / 3.2.1 Nervenzellen sind die Funktionseinheiten des Gehirns 37 / 3.2.2 Aufbau einer Nervenzelle 37 / 3.2.3 Was macht die Nervenzelle zur Nervenzelle? 40 / 3.2.4 Warum können Nervenzellen Signale übertragen? 44 / 3.3 Labor 2: Von Ionen und Membranen - wie Nervenzellen eine elektrische Spannung aufbauen 45 / 3.3.1 Ionen sind die Grundlage für elektrische Signale inNervenzellen 45 / 3.3.2 lonenpumpen bauen Unterschiede zwischen dem Inneren der Zelle und ihrer Umgebung auf 47 / 3.3.3 lonenkanäle sind elektrische Schalter in der Zellmembran 48 / 3.4 Labor 3: Aktionspotenziale sind die Sprache unseres Nervensystems 51 / 3.4.1 Die Membranspannung spiegelt die Aktivität einer Nervenzelle wider 51 / 3.4.2 Aktionspotenziale leiten Signale über lange Strecken 52 / 3.5 Labor 4: Wie Nervenzellen Information austauschen 58 / 3.5.1 Synapsen übertragen die Information chemisch 58 / 3.6 Labor 5: Wie man mit Nervenzellen einen Hochleistungsrechner baut 61 / 3.6.1 Die Grundlagen des neuronalen Rechnens: Konvergenz und Divergenz, Erregung und Hemmung 61 / 3.6.2 Der Rechner in der Nervenzelle 64 / 3.6.3 Die schreckhafte Maus oder die Rückwärtshemmung als Notbremse 66 / Weiterführende Literatur 67 // 4 Von der Sinneszelle zum Gehirn 69 / 4.1 Vom Reiz zum elektrischen Signal - die Signalwandlung 70 / 4.1.1 Eine komplizierte Aufgabe 70 / 4.1.2 Sinneszellen besitzen ein spezialisiertes Außensegment 70 / 4.1.3 Die einfachste Art der Signalwandlung: Rezeptor und lonenkanal sind in einem Protein zusammengefasst 71 / 4.1.4 Signalwandlung mit dem Baukastensystem - die G-Protein-gekoppelte Signalkaskade 72 / 4.2 Adaptation 76 / 4.2.1 Sinneszellen passen sich an die Umgebung an - sie adaptieren 76 / 4.3 Codierung der Sinnesinformation 77 / 4.3.1 Sinnesreize werden in der Abfolge von Aktionspotenzialen codiert und an das Gehirn geschickt 77 / 4.4 Die geordnete Verschaltung der Sinnesinformation 78 / 4.4.1 Ordnung im Strom der Sinnesinformation 78 / 4.4.2 Ordnung auf höchster Ebene - die topografische Abbildung 81 / 4.4.3 Die Sinnesinformation wird gefiltert 81 / Weiterführende Literatur 82 // 5 Schmecken 83 / 5.1 Vom Sinn des Schmeckens 84 / 5.2 Geschmackszellen überprüfen die Nahrung 86 / 5.3 Sauer und salzig: lonenkanäle auf der Zunge 86 / 5.4 Bittere Gifte 91 / 5.5 Köstlicher Geschmack: Süß und umami 94 / 5.6 Der "Scharfgeschmack" ist eigentlich ein Schmerzreiz 96 / 5.7 Die Geschmacksempfindung 98 / 5.8 Andere Lösungen 99 / Weiterführende Literatur 100 // 6 Riechen 101 / 6.1 Die Vielfalt der Gerüche ist grenzenlos 102 / 6.2 Riechzellen in der Nase delektieren Duftstoffe 103 / 6.3 Im Gehirn entstehen Geruchsbilder 110 / 6.4 Bleib jung! Das Riechsystem erneuert sich selbst 112 / 6.5 Das Riechen mit Zilien 112 / 6.6 Pheromone organisieren das Sozialleben 114 / 6.7 Was uns an Gerüchen interessiert 119 / 6.8 Leben, ohne zu riechen 123 / Weiterführende Literatur 123 // 7 Sehen 125 / 7.1 Augen auf - und dann? 128 / 7.1.1 Ball, Satz und Sieg! 128 / 7.1.2 Betrachten wir die Sache mit dem Sehen mal bei Licht 128 / 7.1.3 Was wir in diesem Kapitel sehen werden 130 / 7.1.4 Was ist eigentlich Licht? 131 / 7.2 Das Auge 132 / 7.2.1 "Ich seh dir in die Augen, Kleines!" 132 / 7.2.2 Auf den ersten Blick ähnelt unser Auge einer Kamera 134 / 7.2.3 Nur im winzigen Zentrum unseres Bildfeldes sehen wir wirklich scharf 137 / 7.2.4 Die Verteilung der Photorezeptoren erfolgt als Anpassung an die Lebensweise 142 / 7.2.5 Wer hat die schärfsten Augen? 143 / 7.3 Wie unsere Photorezeptoren Licht in die Sprache des Nervensystems übersetzen - die Phototransduktion 146 / 7.3.1 Das Außensegment ist die lichtempfindliche Antenne des Photorezeptors 146 / 7.3.2 Der erste Schritt beim Sehen: Ein Farbstoffmolekül im Photorezeptor absorbiert das Lichtquant 148 / 7.3.3 Die elektrische Lichtantwort unserer Photorezeptoren ist außergewöhnlich 149 / 7.3.4 Unsere Photorezeptoren - die etwas anderen Zellen 151 / 7.3.5 Ein Stäbchen kann zwar auf ein Lichtquant reagieren, wahrnehmen können wir ein einzelnes Lichtquant aber nicht 154 / 7.3.6 Besser als jeder fotografische Film: Die Anpassungsleistung der Netzhaut 154 / 7.3.7 Immer in Bewegung bleiben - wie Mikrosakkaden unsere Wahrnehmung stabilisieren 157 / 7.4 Farbensehen 158 / 7.4.1 Drei Sehpigmente in den Zapfen ermöglichen uns das Farbensehen 158 / 7.4.2 Die trichromatische Theorie der Farbwahrnehmung 162 / 7.4.3 Farbsehstörungen 162 / 7.4.4 Die Evolution des Farbensehens 163 / 7.5 Die Retina - der Rechner im Auge 166 / 7.5.1 Die Netzhaut besteht nicht nur aus Photorezeptoren 166 / 7.5.2 Die Information wird im retinalen Netzwerk weiterverarbeitet 167 / 7.5.3 Die Sprache der Ganglienzellen 169 / 7.5.4 Vorteil eins: Objekttrennung durch Kontrastverschärfung! 171 / 7.5.5 Vorteil zwei: Die Informationsflut wird reduziert 173 / 7.5.6 Vorteil drei: Unabhängig werden von der Beleuchtung 174 / 7.5.7 Wie die Antwort im Zentrum des rezeptiven Feldes erzeugt wird 178 / 7.5.8 Wie die Retina durch laterale Hemmung rezeptive Felder erzeugt 178 / 7.5.9 Ganglienzellen sind neuronale Filter 180 / 7.5.10 Auf ins Gehirn! 184 / 7.6 Eine Reise durch das Sehsystem 184 / 7.6.1 Von der Retina bis zur primären Sehrinde 184 / 7.6.2 Die Sehrinde ist hochorganisiert 187 / 7.6.3 Die meisten rezeptiven Felder in der primären Sehrinde reagieren auf Kanten und Linien 188 / 7.6.4 Jenseits der primären Sehrinde 192 / 7.6.5 Der dorsale Pfad: Die Wo-wie-wohin-Bahn 193 / 7.6.6 Der ventrale Pfad: die Was-Bahn 194 / 7.6.7 Wo, bitte, geht's zur Großmutterzelle? 196 / 7.6.8 Andere Lösungen: Komplexaugen 198 / Weiterführende Literatur 201 // 8 Hören 203 / 8.1 Bei Nacht im Kreidewald 204 / 8.2 Schall hören 205 / 8.2.1 Von der Schallquelle in das Ohr 205 / 8.2.2 Die Vielfalt des Hörens: Töne, Klänge, Geräusche 207 / 8.3 Cochlea - die tonotope Hörschnecke 208 / 8.3.1 Resonanz und Wanderwellen 208 / 8.3.2 Aufbau der Cochlea 209 / 8.3.3 Der Verstärker des Corti-Organs 211 / 8.3.4 Innere Haarzellen - empfindlicher geht es nicht 213 / 8.3.5 Die mechanoelektrische Transduktion 217 / 8.3.6 Haarzellen übertragen ihr Signal auf Nervenfasern 219 / 8.4 Unsere Hörwelt 221 / 8.4.1 Schallortung 221 / 8.4.2 Die Wahrnehmung von Sprache 225 / 8.4.3 Musik - der direkte Weg zur Emotion 229 / 8.5 Die Hörwelt der anderen: Echoortung 232 / 8.5.1 "Sehen mit den Ohren" 232 / 8.5.2 Die Kunst der Echoortung 234 / 8.5.3 Angewandte Physik - die Fledermaus nutzt den Dopplereffekt 238 / 8.6 Andere Lösungen: Mit den Knochen hören 240 / Weiterführende Literatur 243 // 9 Orientierung und Navigation 245 / 9.1 Wo bin ich? 246 / 9.2 Die Orientierung an chemischen Signalen 247 / 9.3 Visuelle Orientierung 250 / 9.3.1 Sonne und Polarstern dienen als Orientierungshilfe 250 / 9.3.2 Die Detektion von polarisiertem Licht 252 / 9.4 Der magnetische Kartensinn 255 / 9.4.1 Das Magnetfeld der Erde 255 / 9.4.2 Magnetsinn bei Vögeln 259 / Weiterführende Literatur 266 // 10 Tasten und Fühlen 267 / 10.1 Unsere Haut 268 / 10.2 Tasthaare 271 / 10.3 Schmerz - Warnung und Leid 273 / 10.4 Kälte, Wärme, Infrarot 283 / Weiterführende Literatur 287 // 11 Unsere Innenwelt 289 / 11.1 Regelkreise organisieren den Körper 290 / 11.2 Muskelspindeln 292 / 11.3 Der Gleichgewichtssinn 293 / 11.4 Ausleuchtung der Innenwelt: Die Endorezeptoren 296 / Weiterführende Literatur 299 // 12 Wahrnehmung 301 / 12.1 Was ist Wahrnehmung? 303 / 12.1.1 Der erste Schritt: Wahrnehmung ist indirekt - unser Gehirn muss die Umwelt deshalb rekonstruieren 304 / 12.1.2 Der zweite Schritt zur Wahrnehmung: Die Rekonstruktion unserer Umwelt erfolgt nicht "wertfrei" - unser Gehirn stellt eine Hypothese über die Umwelt auf 305 / 12.2 Prinzipien der Objekterkennung 308 / 12.2.1 Das Gehirn nutzt zur Wahrnehmung von Objekten einfache Prinzipien 308 / 12.3 Trennung von Objekt und Hintergrund 313 / 12.3.1 Unser Gehirn "übertreibt" beim Trennen von Objekt und Hintergrund 313 / 12.3.2 Wettstreit der Strategien 314 / 12.3.3 Scheinkonturen - wir sehen etwas, das gar nicht ist 315 / 12.4 Wahrnehmung von Bewegung 316 / 12.4.1 Bewegung ist einer der wichtigsten Parameter in einer belebten Umwelt 316 / 12.4.2 Wer bewegt sich - du oder ich? 317 / 12.5 Wahrnehmung von Tiefe 320 / 12.5.1 Wie erzeugt unser Gehirn eine dreidimensionale Wahrnehmung aus einem zweidimensionalen Retinabild? 320 / 12.5.2 Auch ein zweidimensionales Bild kann Tiefeninformation enthalten 320 / 12.5.3 Erst das Sehen mit zwei Augen erlaubt die optimale Tiefenwahrnehmung 321 / 12.5.4 Die Wunderwelt des Stereogramms 323 / 12.5.5 Zufallspunktbilder - Tiefe aus dem Rauschen 325 / 12.5.6 Das Pulfrich-Pendel - oder: Täuschung ist die Wahrnehmung einer falschen Hypothese 326 / 12.6 Wahrnehmung von Größe 329 / 12.6.1 Das Prinzip der Größenkonstanz - damit aus Riesen keine Zwerge werden 329 / 12.6.2 Wenn Kugeln wachsen und schrumpfen - Größenkonstanz beim Pulfrich-Pendel 332 / 12.7 Wettstreit der Sinne, Körpertausch, Magie und andere Illusionen 333 / 12.7.1 Das Gehirn sucht aktiv nach Information 333 / 12.7.2 Wahrnehmung ist ein Erinnerungsprozess 334 / 12.7.3 Zur lückenlosen, geordneten Wahrnehmung muss das Gehirn unser Zeitempfinden bei der Wahrnehmung manipulieren 335 / 12.7.4 Unser Gedächtnis ist die tragende Säule unserer Wahrnehmung 336 / 12.7.5 "Blinde hören besser als Sehende" - Mythos oder Wirklichkeit? 339 / 12.7.6 Ist die Wahrnehmung des eigenen Körpers auch nur ein Konstrukt unseres Gehirns? 340 / 12.7.7 Wahrnehmung ist abhängig von unserer Aufmerksamkeit 341 / 12.7.8 Selektive Aufmerksamkeit führt zur Blindheit für andere Reize 343 / 12.7.9 Aufmerksamkeit verändert die Physiologie des Gehirns 344 / 12.7.10 Wahrnehmungsexperten der besonderen Art 346 / 12.7.11 Im Gleichschritt zur Wahrnehmung 347 / 12.7.12 Was wir von Patienten mit Wahrnehmungsstörungen lernen können 349 / Weiterführende Literatur 351 // 13 Anhang 353 / 13.1 Herstellung von Masken 354 / 13.2 Die versteckte Maus 354 / 13.3 Die Täuschung nach Koffka 355 / 13.4 Suchbilder 355 / 13.5 Gedankenlesen aus der Ferne 355 // Serviceteil / Glossar 362 / Stichwortverzeichnis 371