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led_gehirn [2023/04/20 14:13] – annika_s | led_gehirn [2023/05/14 22:28] (aktuell) – Schaltplan eingefügt rusg | ||
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- | **Titel des Projekts**\\ | + | ====== |
- | **LED Gehirn**\\ | + | |
- | + | **TeilnehmerInnen | |
- | **Teilnehmer | + | |
Annika\\ | Annika\\ | ||
Angélique\\ | Angélique\\ | ||
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Das Ziel des Projektes besteht darin die komplizierten Abläufe im menschlichen Gehirn auf eine einfach, innovative Art zu visualisieren.\\ | Das Ziel des Projektes besteht darin die komplizierten Abläufe im menschlichen Gehirn auf eine einfach, innovative Art zu visualisieren.\\ | ||
\\ | \\ | ||
+ | |||
+ | ==== Zum Projekt ==== | ||
**Kommunikation**\\ | **Kommunikation**\\ | ||
//Art der Kommunikation/ | //Art der Kommunikation/ | ||
Das Gehirn wird als interaktives, | Das Gehirn wird als interaktives, | ||
+ | |||
//Wo und wie wird das Projekt ausgestellt?// | //Wo und wie wird das Projekt ausgestellt?// | ||
Das Modell wird am 22.4.2023 im Motion Lab ausgestellt | Das Modell wird am 22.4.2023 im Motion Lab ausgestellt | ||
- | Anpassung an die Zuhörerschaft (folgt)\\ | ||
- | Zielgruppen (folgt) | ||
- | an wen ist euer Projekt gerichtet? | ||
- | Wieso ist es an diese Zielgruppe gerichtet? | ||
+ | //Anpassung an die Zuhörerschaft (folgt)//\\ | ||
+ | |||
+ | //An wen ist euer Projekt gerichtet?// | ||
+ | Jugendliche und Erwachsene Laien\\ | ||
+ | |||
+ | //Wieso ist es an diese Zielgruppe gerichtet?// | ||
+ | Vorausgesetzt werden Lesefähigkeiten (für die Texte), welche für Kinder zu schwierig sein werden. Wir hoffen außerdem, dass sich Leute, welche vielleicht nicht so viel zum Gehirn wissen, durch unser Modell inspirieren lassen, selbst weiter zum Gehirn zu recherchieren. | ||
- | \\**Kommunikationsziel/ | + | **Kommunikationsziel/ |
Welches Ziel verfolgt ihr mit dem Projekt?\\ | Welches Ziel verfolgt ihr mit dem Projekt?\\ | ||
Darstellung eines wissenschaftlichen Sachverhalts auf eine ansprechende, | Darstellung eines wissenschaftlichen Sachverhalts auf eine ansprechende, | ||
+ | |||
+ | \\ | ||
+ | **Bauanleitung** (folgt)\\ | ||
+ | // | ||
+ | * Holz für die Kiste\\ | ||
+ | * Kunststoff für den 3D-Druck\\ | ||
+ | * Arduino Nano\\ | ||
+ | * Platine (/ | ||
+ | * diverse Kabel\\ | ||
+ | * Stecksockel\\ | ||
+ | * programmierbare LED-Streifen (WS2812B)\\ | ||
+ | * Druckknöpfe\\ | ||
+ | * Kunststoffrohr\\ | ||
+ | * Netzteil\\ | ||
+ | * sonstiges Bastelmaterial: | ||
+ | * Kleber um die Hirnhälften zusammenzukleben (in unserem Fall Heißklebepistole); | ||
+ | * Klebeband um die LEDs innerhalb des Hirns ein wenig zu befestigen; | ||
+ | * Doppelseitiges Klebeband, Papier und Folie für die QR Codes; | ||
+ | * Styropor/ | ||
+ | |||
+ | // | ||
+ | * die Recherche dafür, was wir darstellen wollten, zog sich durch das ganze Semester nebenbei. Kriterien für die Recherche waren:\\ | ||
+ | * bevorzugte Methodik: fMRT (häufig verwendet für die Lokalisation von aktiven Hirnarealen während spezifischer Prozesse)\\ | ||
+ | * am besten Meta-Analysen; | ||
+ | * publiziert in einer wissenschaftlichen Publikation (idealerweise peer reviewed)\\ | ||
+ | * schließlich entschieden wir uns für jene Prozesse, von denen wir dachten, dass sie für die BesucherInnen am interessantesten wären, und welche sich am besten im Modell darstellen lassen würden\\ | ||
+ | |||
+ | - Das Gehirn wurde als Hohlkörper in zwei Hälften (horizontal) 3D gedruckt\\ | ||
+ | - Der LED-Streifen wurde durch die Öffnung an der unteren Hälfte eingesetzt und gleichmäßig auf die zu beleuchtenden Areale aufgeteilt\\ | ||
+ | - {{: | ||
+ | - Das Gehirn und die Knöpfe wurden wie folgt an den Arduino angeschlossen und alles auf der Platine befestigt: | ||
+ | - \\ dabei haben wir den Arduino auf Stecksockeln platziert, um ihn im Falle des Falls austauschen zu können | ||
+ | - Das Holz wurde zu einer Kiste zusammengebaut, | ||
+ | - Die Kabel für das Gehirn wurden durch das Rohr verlegt\\ | ||
+ | - Das Rohr mit dem Gehirn und die Knöpfe wurde auf der Kiste montiert\\ | ||
+ | - Die Platine mit dem Arduino wurde an der Kiste befestigt und die Kabel mit dem Arduino verbunden\\ | ||
+ | |||
+ | Die Verkabelung erfolgt nach folgendem Schema (Anmerkung: die LEDS sollen den LED Streifen symbolisieren): | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | * ab dem Punkt, ab welchem wir das Gehirn erfolgreich an den Arduino angeschlossen hatten, wurde am Code gearbeitet\\ | ||
+ | - zuerst haben wir einfach ein paar Effekte ausprobiert um zu schauen, welche sich später für die Ausstellung eignen würden, und um sich mit der Programmiersprache vertraut zu machen\\ | ||
+ | - schließlich haben wir die LEDs so verlegt, dass alle Hauptareale (siehe Theorie) ungefähr gleichmäßig beleuchtet werden\\ | ||
+ | - nachdem die Aufteilung in die 5 Regionen unseres Modells geklappt hat, haben wir mithilfe der Literatur die LEDs lokalisiert, | ||
+ | - zuletzt mussten wir die Knöpfe und den Effekt des flackernden Lichts in den Code einbauen\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | //Wie baut man das Projekt auf Veranstaltungen auf?//\\ | ||
+ | Da sich das Gehirn mit dem Rohr von der Kiste separieren lassen, müssen vor Ort nur diese Teile wieder zusammengefügt werden, und die jeweiligen Kabel verbunden werden.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | //Probleme, Tipps & Verbesserungsvorschläge?// | ||
+ | Anders als zuvor gedacht, war der 3D-Druck das geringste Problem – das schwierigste waren der Code für die LEDs und die Verkabelung mit dem Arduino. Der Code war insofern schwierig, da wir den Speicherplatz des Arduino im Hinterkopf behalten mussten. Da wir bisher auch keine Erfahrungen mit der Programmierung für Arduinos und all seinen Eigenheiten hatten, ist unser finaler Code sicherlich noch verbesserungsdürftig. Da er für uns aber so funktioniert hatte, und einigermaßen frei von Bugs war, hatten wir uns schließlich entschieden, | ||
+ | Des Weiteren hatten wir während der Testphase mit mit zu kurzen Kabeln und einer Steckplatine gearbeitet, was zu ein wenig Stress kurz vor der Präsentation/ | ||
+ | \\ | ||
+ | |||
+ | //Was muss beachtet werden, wenn man das Projekt weitermachen will?//\\ | ||
+ | Unsere derzeitige Verkabelung ist sehr sporadisch, und die Funktionen durch den Code bisher limitiert. Dort gibt es sicherlich Ausbaumöglichkeiten, | ||
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+ | |||
+ | nützliche Tipps zur Wartung des Projekts\\ | ||
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+ | \\ | ||
+ | |||
+ | **Fazit**\\ | ||
+ | |||
+ | Erkenntnisse & Ausblick: \\ | ||
+ | Das Modell hat durch sein Leuchten definitiv das Interesse verschiedener Leute geweckt. Es kam zu ein paar wunderbaren Gesprächen, | ||
+ | Gelegentlich waren BesucherInnen ein wenig zögerlich und betrachteten das Gehirn nur, ohne einen der Knöpfe zu drücken.\\ | ||
+ | Die QR Codes funktionierten nur bedingt gut. Einerseits sicherlich, da oft eine Person aus unserer Gruppe in der Nähe war, um Fragen schnell zu beantworten und das Modell zu erklären, andererseits war es vielleicht auch zu umständlich, | ||
+ | Zu unserer im Voraus gesetzten Zielgruppe lässt sich sagen, dass das Gehirn BesucherInnen ab dem Jugendalter angesprochen hat. Zwar haben sich kleinere Kinder auch von dem Leuchten beeindrucken lassen, aber sie konnten mit dem Modell doch nur wenig anfangen. Interessanterweise gab es auch eine Besucherin, welche einen neurowissenschaftlichen Hintergrund hatte, und sich ebenfalls für das Modell begeisterte. Das Gespräch mit ihr war besondern interessant, | ||
+ | |||
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+ | \\ | ||
+ | ==== Theorie ==== | ||
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- | **Theorie**\\ | ||
**Die fünf Zonen unseres Hirnmodells**\\ | **Die fünf Zonen unseres Hirnmodells**\\ | ||
- das **limbische System** (rot) – es befindet sich unter dem Kortex und besteht aus mehreren Strukturen, weshalb diese auch als subkortikale Strukturen bezeichnet werden können. Aktivität hier bedeutet oftmals, dass wir Angst haben, uns auf etwas freuen, oder auch, dass wir traurig sind; die Strukturen haben also oft mit Emotionen zu tun\\ | - das **limbische System** (rot) – es befindet sich unter dem Kortex und besteht aus mehreren Strukturen, weshalb diese auch als subkortikale Strukturen bezeichnet werden können. Aktivität hier bedeutet oftmals, dass wir Angst haben, uns auf etwas freuen, oder auch, dass wir traurig sind; die Strukturen haben also oft mit Emotionen zu tun\\ | ||
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- der **Parietallappen** (gelb) – die Aktivität hier hängt oft mit Empfindungen zusammen, da sich hier der Teil des Kortex für unseren Tastsinn und die Koordination unserer Bewegungen befindet; außerdem kommen auch Informationen aus dem Okzipitallappen hier entlang, die mit dem Sehen zu tun haben\\ | - der **Parietallappen** (gelb) – die Aktivität hier hängt oft mit Empfindungen zusammen, da sich hier der Teil des Kortex für unseren Tastsinn und die Koordination unserer Bewegungen befindet; außerdem kommen auch Informationen aus dem Okzipitallappen hier entlang, die mit dem Sehen zu tun haben\\ | ||
- der **Frontallappen** (lila) – oft sind die Zellen hier aktiv, wenn es um kontrollierte kognitive Prozesse oder Belohnung geht; außerdem findet sich hier der primäre Kortex für Bewegungen\\ | - der **Frontallappen** (lila) – oft sind die Zellen hier aktiv, wenn es um kontrollierte kognitive Prozesse oder Belohnung geht; außerdem findet sich hier der primäre Kortex für Bewegungen\\ | ||
- | - in der Falte zwischen Temporal- und Frontallappen, | + | - in der Falte zwischen Temporal- und Frontallappen, |
+ | London: W.W. Norton & Company.))\\ | ||
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**Musik hören, die man mag**\\ | **Musik hören, die man mag**\\ | ||
- | Wenn man Musik hört, wird logischerweise zuerst unser Hörsystem aktiviert, welches sich im **Temporallappen** (blau) befindet. Des Weiteren werden auch Neuronen aus dem **limbischen System** (rot) und **Frontallappen** (lila) aktiv – diese signalisieren oft, dass man sich belohnt fühlt oder dass man glücklich ist! \\ | + | Wenn man Musik hört, wird logischerweise zuerst unser Hörsystem aktiviert, welches sich im **Temporallappen** (blau) befindet. Des Weiteren werden auch Neuronen aus dem **limbischen System** (rot) und **Frontallappen** (lila) aktiv – diese signalisieren oft, dass man sich belohnt fühlt oder dass man glücklich ist! ((Koelsch, S. (2020). A coordinate-based meta-analysis of music-evoked emotions. // |
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Sprache ist natürlich eine komplexe Fähigkeit, doch sie lässt sich in verschiedene Prozesse aufteilen. In den meisten Fällen nehmen wir Sprache über unsere Ohren wahr. Deshalb sind Neuronen im **Temporallappen** (blau) aktiv. Da Sprache unser Bewegungssystem benötigt, sind auch Teile des **Frontallappens** (lila) aktiviert. In Hinblick darauf, wie wir die Bedeutung von Wörtern speichern, gibt es die Idee, dass relevante neuronale Netzwerke diese Informationen speichern. Zum Beispiel: Wörter wie “treten”, | Sprache ist natürlich eine komplexe Fähigkeit, doch sie lässt sich in verschiedene Prozesse aufteilen. In den meisten Fällen nehmen wir Sprache über unsere Ohren wahr. Deshalb sind Neuronen im **Temporallappen** (blau) aktiv. Da Sprache unser Bewegungssystem benötigt, sind auch Teile des **Frontallappens** (lila) aktiviert. In Hinblick darauf, wie wir die Bedeutung von Wörtern speichern, gibt es die Idee, dass relevante neuronale Netzwerke diese Informationen speichern. Zum Beispiel: Wörter wie “treten”, | ||
Wichtig zu erwähnen, auch wenn im Modell nicht dargestellt: | Wichtig zu erwähnen, auch wenn im Modell nicht dargestellt: | ||
- | Es gibt auch weitere feine Unterschiede, | + | Es gibt auch weitere feine Unterschiede, |
+ | Emmorey, K. (2021). New Perspectives on the Neurobiology of Sign Languages [Review]. //Frontiers in Communication, | ||
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**Schmerzen**\\ | **Schmerzen**\\ | ||
Schmerz ist ebenfalls eine komplexe Sache – es gibt einen akuten Schmerz, wenn man z.B. barfuß auf einen Legostein tritt, aber es gibt auch Schmerzen, welche chronisch sind und damit immer im Hintergrund existieren. Außerdem gibt es Schmerzen, die keiner spezifischen körperlichen Ursache entstammen, sondern durch soziale oder emotionale Situationen entstehen, wie z.B. bei der Trauer um einen Verstorbenen.\\ | Schmerz ist ebenfalls eine komplexe Sache – es gibt einen akuten Schmerz, wenn man z.B. barfuß auf einen Legostein tritt, aber es gibt auch Schmerzen, welche chronisch sind und damit immer im Hintergrund existieren. Außerdem gibt es Schmerzen, die keiner spezifischen körperlichen Ursache entstammen, sondern durch soziale oder emotionale Situationen entstehen, wie z.B. bei der Trauer um einen Verstorbenen.\\ | ||
- | Dargestellt wird der akute Schmerz, wobei Neuronen in unserem **limbischen System** (rot) aktiv sind, da wir auch in dieser Situationen Emotionen empfinden. Außerdem sind jene, welche das betroffene Körperteil betreffen, im **Parietallappen** (gelb) aktiv. In dem Fall des Lego-Beispiels sollte dann der Teil des Empfindungs-kortex für den Fuß aktiviert werden. Zuletzt werden auch einige Neuronen im **Frontallappen** (lila) aktiv; diese haben mit der Kontrolle von Emotionen zu tun, und auch mit der Kontrolle von Bewegungen – wenn man z.B. vor Schmerz auf und ab springt.\\ | + | Dargestellt wird der akute Schmerz, wobei Neuronen in unserem **limbischen System** (rot) aktiv sind, da wir auch in dieser Situationen Emotionen empfinden. Außerdem sind jene, welche das betroffene Körperteil betreffen, im **Parietallappen** (gelb) aktiv. In dem Fall des Lego-Beispiels sollte dann der Teil des Empfindungs-kortex für den Fuß aktiviert werden. Zuletzt werden auch einige Neuronen im **Frontallappen** (lila) aktiv; diese haben mit der Kontrolle von Emotionen zu tun, und auch mit der Kontrolle von Bewegungen – wenn man z.B. vor Schmerz auf und ab springt.((Tanasescu, |
+ | Khera, T., & Rangasamy, V. (2021). Cognition and Pain: A Review [Review]. //Frontiers in Psychology, 12//. [[https:// | ||
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**Schokolade essen**\\ | **Schokolade essen**\\ | ||
- | Beim Essen von Schokolade werden Neuronen in unserem **limbischen System** (rot) aktiviert, da wir oftmals dabei positive Emotionen empfinden. Ebenso spielt für diese Emotionen die **Insula** (blau; zwischen Temporal- und Frontallappen) eine wichtige Rolle. Um diese Empfindungen zu kontrollieren, | + | Beim Essen von Schokolade werden Neuronen in unserem **limbischen System** (rot) aktiviert, da wir oftmals dabei positive Emotionen empfinden. Ebenso spielt für diese Emotionen die **Insula** (blau; zwischen Temporal- und Frontallappen) eine wichtige Rolle. Um diese Empfindungen zu kontrollieren, |
+ | Alonso-Alonso, | ||
+ | Iannetti, G. D., & Mouraux, A. (2010). From the neuromatrix to the pain matrix (and back). // | ||
+ | Lee, M. C., & Tracey, I. (2013). Imaging pain: a potent means for investigating pain mechanisms in patients. //British Journal of Anaesthesia, | ||
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Bei genauerem Hinsehen könnte auffallen, dass die Aktivität für das Schokolade Essen der von Schmerz sehr ähnelt. Hierbei ist wichtig anzumerken, dass Funktion und Struktur nicht 1:1 übereinstimmen. Nicht immer steht eine Struktur für ausschließlich eine Funktion. | Bei genauerem Hinsehen könnte auffallen, dass die Aktivität für das Schokolade Essen der von Schmerz sehr ähnelt. Hierbei ist wichtig anzumerken, dass Funktion und Struktur nicht 1:1 übereinstimmen. Nicht immer steht eine Struktur für ausschließlich eine Funktion. | ||
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- | **Bauanleitung** (folgt)\\ | ||
- | Materialliste\\ | ||
- | Zusammenbau\\ | ||
- | Wie wurde das Projekt zusammengebaut? | ||
- | Aufbauanleitung\\ | ||
- | wie baut man das Projekt auf Veranstaltungen auf?\\ | ||
- | Probleme, Tipps & Verbesserungsvorschläge.\\ | ||
- | Was muss beachtet werden, wenn man das Projekt weitermachen will?\\ | ||
- | nützliche Tipps zur Wartung des Projekts\\ | ||
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- | **Fazit**\\ | ||
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- | Erkenntnisse & Ausblick: (folgt)\\ | ||
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- | **Quellen: | ||
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- | <fs small> | ||
- | London: W.W. Norton & Company.\\ | ||
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- | Koelsch, S. (2020). A coordinate-based meta-analysis of music-evoked emotions. // | ||
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- | Pulvermüller, | ||
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- | Emmorey, K. (2021). New Perspectives on the Neurobiology of Sign Languages [Review]. //Frontiers in Communication, | ||
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- | Tanasescu, R., Cottam, W. J., Condon, L., Tench, C. R., & Auer, D. P. (2016). Functional reorganisation in chronic pain and neural correlates of pain sensitisation: | ||
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- | Khera, T., & Rangasamy, V. (2021). Cognition and Pain: A Review [Review]. //Frontiers in Psychology, 12//. [[https:// | ||
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- | Frankort, A., Roefs, A., Siep, N., Roebroeck, A., Havermans, R., & Jansen, A. (2015). Neural predictors of chocolate intake following chocolate exposure. //Appetite, 87,// 98-107. [[https:// | ||
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- | Alonso-Alonso, | ||
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- | Iannetti, G. D., & Mouraux, A. (2010). From the neuromatrix to the pain matrix (and back). // | ||
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- | Lee, M. C., & Tracey, I. (2013). Imaging pain: a potent means for investigating pain mechanisms in patients. //British Journal of Anaesthesia, | ||
+ | **Quellen: |