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Forscher entschlüsseln, wie das Gehirn auf Überraschungen reagiert

Sydney (LabNews Media LLC) – Das Gehirn reagiert je nach Vorhersehbarkeit eines Ereignisses unterschiedlich: Bei Überraschungen lenkt es Energie darauf, möglichst viele Sinnesinformationen aus der Umgebung aufzunehmen. Bei erwarteten Ereignissen spart es dagegen Energie, indem es weniger tief verarbeitet. Das zeigt eine Studie der University of Sydney, die in der Fachzeitschrift The Journal of Neuroscience veröffentlicht wurde. Die Forschenden um Dr. Reuben Rideaux und die Doktorandin Ziyue Hu untersuchten mit EEG-Messungen, Pupillenreaktionen und Verhaltensaufgaben, wie das Gehirn mit vorhersehbaren und überraschenden visuellen Reizen umgeht. „Bei einem vorhersehbaren Ereignis denkt das Gehirn: ‚Ich weiß schon, was das ist, ich muss es nicht sorgfältig verarbeiten‘“, erklärt Rideaux. „Bei unerwarteten Ereignissen hingegen ist es wie ein Software-Update: Das Gehirn will sein internes Weltmodell aktualisieren und widmet daher Energie darauf, so viele Informationen wie möglich aus der Umgebung zu sammeln.“ Die Studie zeigt, dass… 

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Basler Forscher entwickeln modularen Nanoroboter nach dem Vorbild einer Miniatur-Rakete

Basel (LabNews Media LLC) – Forscher der Universität Basel haben einen modular aufgebauten Nanoroboter entwickelt, der sich selbstständig zusammenfügt und verschiedene Aufgaben übernehmen kann. Das System besteht aus einem magnetisch angetriebenen Antriebsmodul und einer austauschbaren Nutzlastkapsel, die über ein DNA-basiertes „Klettverschluss“-System verbunden werden. Das Team um Prof. Cornelia Palivan und Dr. Voichita Mihali hat den Nanoroboter erfolgreich getestet, indem es ihn mit Enzymen belud, die in lebenden Zellen einen krebshemmenden Wirkstoff produzieren. In Versuchen mit HeLa-Zellen konnte die Zellviabilität innerhalb von 72 Stunden auf 16 Prozent gesenkt werden. Die Module lassen sich nach Gebrauch magnetisch zurückgewinnen, trennen, neu beladen und wiederverwenden. „Bisherige Nanoroboter sind meist für eine einzige Aufgabe konzipiert. Unser modulares System hingegen kann an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden“, erklärt Cornelia Palivan. Die Nutzlastkapsel kann je nach Bedarf mit Enzymen, Wirkstoffen oder anderen bioaktiven Substanzen bestückt werden. Durch zusätzliche… 

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CAR-T-Zellen ermöglichen langanhaltende Remission bei rheumatoider Arthritis nach einmaliger Infusion

Peking (LabNews Media LLC) – Ein Forschungsteam der Tsinghua University in Peking hat CAR-T-Zellen entwickelt, die bei rheumatoider Arthritis mit einer einzigen Infusion eine langanhaltende Remission erzielen können. Die Zellen binden nicht nur den Entzündungsfaktor TNF, sondern nehmen ihn aktiv auf und bauen ihn ab. Die neuartigen TNFR1TIF-CAR-T-Zellen erkennen lösliches TNF und internalisieren es über rezeptorvermittelte Endozytose. In humanen TNF-transgenen Mäusen führte eine einmalige intravenöse Gabe ohne vorherige Lymphodepletion zu einer nachhaltigen Senkung des TNF-Spiegels auf nahezu physiologische Werte und einer anhaltenden Remission der Arthritis – vergleichbar mit wiederholten hochdosierten Gaben des Anti-TNF-Antikörpers Adalimumab. Die Zellen expandierten robust und persistierten im peripheren Blut der immunkompetenten Tiere über mehr als ein Jahr. Ihre Expansion war streng TNF-abhängig. Über einen Beobachtungszeitraum von zwölf Monaten zeigten sich keine Beeinträchtigungen der endogenen T-Zell-Homöostase, der Organfunktion oder der antibakteriellen Immunität. Ein pharmakologischer Sicherheitsschalter (Anti-Thy1.1-Antikörper) ermöglichte… 

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Quantenmechanik-basierte KI verbessert Krebsprognosen bei kleinen Patientengruppen

Salt Lake City (LabNews Media LLC) – Ein neues KI-Verfahren, das auf Prinzipien der Quantenmechanik basiert, kann aus komplexen molekularen Daten selbst bei kleinen Patientengruppen präzisere Prognosen und Therapieempfehlungen für Krebspatienten ableiten. Das zeigt eine Studie der University of Utah, die in der Fachzeitschrift APL Quantum veröffentlicht wurde. Das Team um Orly Alter entwickelte Algorithmen, die auf den quantenmechanischen Konzepten von Superposition und Verschränkung beruhen. Diese sogenannten „multitensor comparative spectral decompositions“ zerlegen mehrere Schichten molekularer Daten – darunter Tumor- und Blut-DNA sowie Tumor-RNA – in zusammenhängende Muster. Bei der Anwendung auf Neuroblastom-Daten von 71 Patienten konnten die Forscher neue Prädiktoren für die Lebenserwartung der Kinder ableiten, die herkömmliche Biomarker übertrafen. Die Vorhersagen ließen sich erfolgreich in unabhängigen Patientengruppen validieren. Zudem lieferten sie interpretierbare Hinweise auf Krankheitsmechanismen und mögliche Angriffspunkte für neue Therapien. „Es geht um viel mehr als nur ein… 

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Schnelleres biologisches Altern bei jüngeren Generationen mit Anstieg früher Krebserkrankungen verbunden

St. Louis (LabNews Media LLC) – Jüngere Generationen altern biologisch schneller als frühere Jahrgänge. Dies könnte ein wesentlicher Grund für den weltweiten Anstieg von Krebserkrankungen bei Menschen unter 55 Jahren sein. Das zeigt eine Studie der Washington University School of Medicine in St. Louis, die in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht wurde. Die Forscherinnen und Forscher analysierten Daten von über 154.000 jungen Erwachsenen aus der britischen UK Biobank und mehr als 10.000 Personen aus dem US-amerikanischen All of Us Research Program. Sie stellten fest, dass bei jedem nachfolgenden Geburtsjahrgang der Abstand zwischen biologischem Alter (wie alt der Körper aufgrund von Biomarkern erscheint) und chronologischem Alter (tatsächliches Lebensalter) größer wird. Personen mit dem stärksten beschleunigten systemischen Altern hatten ein um 15 Prozent erhöhtes Risiko für solide Krebserkrankungen im frühen Alter. Besonders betroffen waren Lungen-, Magen-Darm- und Gebärmutterkrebs. Ein fortgeschrittenes Altern des… 

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Quanten-Maschinelles Lernen (Quantum Machine Learning)

Quanten-Maschinelles Lernen (QML) ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Quantencomputing mit maschinellem Lernen verbindet. Ziel ist es, die besonderen Eigenschaften von Quantencomputern (Superposition, Verschränkung und Interferenz) zu nutzen, um bestimmte Lernaufgaben schneller, effizienter oder mit neuen Fähigkeiten zu lösen als mit klassischen Methoden. 1. Was ist Quanten-Maschinelles Lernen? Im klassischen maschinellen Lernen werden große Datenmengen mit Algorithmen wie neuronalen Netzen, Support Vector Machines oder Clustering-Methoden verarbeitet. Quanten-Maschinelles Lernen versucht, Teile dieser Prozesse auf einem Quantencomputer auszuführen – oder komplett neue, quantenbasierte Modelle zu entwickeln. Es gibt grundsätzlich zwei Hauptansätze: Ansatz Beschreibung Reifegrad (2026) Quanten-unterstütztes klassisches ML Klassische Algorithmen werden durch Quantencomputer beschleunigt (z. B. bei linearen Gleichungssystemen, Kernel-Methoden) Fortgeschritten Quantenmodelle / QNNs Modelle, die nativ auf Quantenhardware laufen (z. B. Variational Quantum Circuits) Frühphase Quanten-Kernel-Methoden Nutzung von Quantencomputern zur Berechnung von Ähnlichkeitsmaßen (Kernels) Forschung Quanten-generative Modelle Quantenversionen von GANs oder Diffusionsmodellen… 

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Quantencomputing in der Medizin

Quantencomputing gilt als eine der vielversprechendsten Zukunftstechnologien für die Medizin. Während klassische Computer bei bestimmten komplexen Problemen an ihre Grenzen stoßen, können Quantencomputer theoretisch bestimmte Berechnungen exponentiell schneller durchführen. Besonders in der Arzneimittelforschung, der personalisierten Medizin und der Analyse biologischer Systeme eröffnen sich dadurch völlig neue Möglichkeiten. Warum Quantencomputing für die Medizin relevant ist Viele medizinische Herausforderungen sind extrem rechenintensiv: Wichtige Anwendungsfelder Anwendungsbereich Potenzial von Quantencomputing Aktueller Reifegrad Wirkstoffentwicklung Simulation molekularer Wechselwirkungen Frühphase (Proof-of-Concept) Proteinstruktur & Faltung Ergänzung zu klassischen Methoden wie AlphaFold Forschung Genomik & Big Data Schnellere Analyse komplexer genetischer Daten Frühphase Medizinische Bildgebung Verbesserte Bildrekonstruktion und -analyse Forschung Optimierungsprobleme Planung von Therapien, Logistik, Ressourcenverteilung Erste Pilotprojekte Quanten-Maschinelles Lernen Neue KI-Modelle für Diagnostik und Prognose Forschung Besonders die Quanten-Simulation für die Wirkstoffentwicklung wurde 2026 vom Weltwirtschaftsforum als eine der zehn wichtigsten aufstrebenden Technologien eingestuft. Aktueller Stand (2026) Quantencomputer… 

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Weltwirtschaftsforum und Frontiers veröffentlichen Top 10 der aufstrebenden Technologien 2026

Genf (LabNews Media LLC) – Das Weltwirtschaftsforum (WEF) und der Wissenschaftsverlag Frontiers haben die zehn wichtigsten aufstrebenden Technologien des Jahres 2026 vorgestellt. Im Mittelpunkt steht nicht mehr ausschließlich Künstliche Intelligenz, sondern Technologien, die direkt in physische Systeme eingreifen – von Energieversorgung über Medizin bis hin zu industrieller Produktion. Acht der zehn Technologien wirken unmittelbar auf reale Infrastrukturen, Materialien oder biologische Prozesse. Sie sollen helfen, Herausforderungen wie den Klimawandel, Ernährungssicherheit und bisher unheilbare Krankheiten zu bewältigen. Zu den Top-Technologien zählen unter anderem: Stephan Mergenthaler vom Weltwirtschaftsforum betonte, dass die Technologien gemeinsam ein neues Muster zeigten: Der Wettbewerbsvorteil verschiebe sich von reiner Software hin zur Kontrolle physischer Infrastrukturen, Materialien und industrieller Daten. Frederick Fenter von Frontiers hob hervor, dass die Technologien mit dem größten Einfluss zunehmend vom Digitalen ins Physische wechselten – auch wenn Künstliche Intelligenz viele Fortschritte weiter unterstütze. Der Bericht… 

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Digitale Gesundheitstools verändern die Gesundheitsversorgung in den USA

New York (LabNews Media LLC) – Digitale Gesundheitstools wie Patientenportale und Gesundheits-Apps sind in den USA zu einem festen Bestandteil der medizinischen Versorgung geworden. Das zeigt eine umfangreiche Studie der NYU Langone Health, die mehr als 140 Millionen Patientendaten und über 8 Milliarden Interaktionen zwischen Patienten und medizinischem Personal ausgewertet hat. Zwischen 2020 und 2025 hat sich die Zahl der Nachrichten, die Patienten über sichere Portale an ihre Behandler schickten, um 153 Prozent erhöht. Gleichzeitig ging die Zahl der Telefonate um 6 Prozent zurück. Mindestens 12 Prozent der Amerikaner nutzen inzwischen Portale und Apps, um Termine zu vereinbaren, Befunde einzusehen oder Behandlungen zu besprechen. Die Studie zeigt jedoch auch, dass digitale Kommunikation die persönlichen Arztbesuche nicht ersetzt, sondern ergänzt. Die Zahl der Vor-Ort-Termine hat sich nach dem Rückgang in der Pandemie wieder stabilisiert. „Unsere Studie zeigt, dass die Nutzung von… 

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Darmkrebszellen können ihre Identität ändern, um Metastasen zu bilden

New York (LabNews Media LLC) – Darmkrebszellen können ihre Identität verändern, um in die Leber zu streuen und dort neue Tumoren zu bilden. Das zeigt eine Studie von Forschenden des Weill Cornell Medicine und des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Im Mittelpunkt steht der Transkriptionsfaktor GATA6. Normalerweise sorgt er dafür, dass die Zellen der Darmschleimhaut ihre stabile Identität behalten. Bei Darmkrebszellen führt der Verlust von GATA6 jedoch dazu, dass sie in einen primitiveren, flexibleren Zustand übergehen. Sie nehmen dabei fetale Genprogramme an und wechseln von LGR5-positiven zu LGR5-negativen Zellen, die besonders gut in der Lage sind, Lebermetastasen zu bilden. In Mausmodellen führte die genetische Ausschaltung von GATA6 zu einer signifikanten Zunahme von Lebermetastasen, ohne dass das Wachstum des Primärtumors wesentlich beeinflusst wurde. Umgekehrt verringerte die Wiederherstellung von GATA6 die Fähigkeit der Krebszellen zur Metastasierung. Die Untersuchung deutet darauf hin, dass… 

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