Bereitschaftspotential und Druck (Physik): Unterschied zwischen den Seiten

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[[Datei:Bereitschaftspotential.gif|mini|500px|Das [[Bereitschaftspotential]] nach der Publikation von [[Wikipedia:Hans Helmut Kornhuber|H. H. Kornhuber]] und [[Wikipedia:Lüder Deecke|L. Deecke]] (1965; Abb. 1, S. 4)]]
[[Datei:Pressure force area.svg|mini|Druck entsteht durch eine senkrecht auf eine Fläche ''A'' einwirkende Kraft '''F'''.]]


Das '''Bereitschaftspotential''' oder kurz '''BP''' ({{EnS|''readiness potential''}}, kurz '''RP''') ist ein mittels [[EEG]] von der Kopfhaut ableitbares negatives [[elektrisches Potential]], das kurz vor [[willkürlich]]en [[Bewegung]]en in bestimmten [[Hirnareal|Arealen]] der [[Großhirnrinde]] erregt wird, vor allem im [[Prämotorischer Cortex|prämotorischen]] und [[Supplementär-motorischer Cortex|supplementär-motorischen Cortex]] und im [[Wikipedia:Gyrus cinguli|Gyrus cinguli]].
Als '''Druck''' mit dem Formelzeichen <math>p</math> (von [[lat.]] ''pressio'') wird in der [[Physik]] eine [[skalar]]e [[intensive Größe]] bezeichnet, die sich aus dem [[Quotient]] des Betrages einer senkrecht auf eine Fläche <math>A</math> einwirkenden [[Kraft]] <math>\vec F</math> ergibt:


Das Bereitschaftspotential wurde 1964 von dem deutschen Hirnforscher [[Wikipedia:Hans Helmut Kornhuber|Hans Helmut Kornhuber]] (1928-2009) gemeinsam mit seinem damaligen Dissertanten [[Wikipedia:Lüder Deecke|Lüder Deecke]] (* 1938) entdeckt und im folgenden Jahr publiziert<ref name="Kornhuber">[[Wikipedia:Hans Helmut Kornhuber|Hans H. Kornhuber]], [[Wikipedia:Lüder Deecke|Lüder Deecke]]: ''Hirnpotentialänderungen bei Willkürbewegungen und passiven Bewegungen des Menschen: Bereitschaftspotential und reafferente Potentiale.'' In: ''[[Wikipedia:Pflügers Arch|Pflügers Arch]]'' 284, 1965, S. 1–17; {{doi|10.1007/BF00412364}} [https://www.researchgate.net/publication/36191975_Hirnpotentialanderungen_be_Willkurbewegungen_und_passiven_Bewegungen_des_Menschen_Bereitschaftspotential_und_reafferente_Potentiale online]</ref>.
:<math>p = \frac{|\vec F|}{A}</math>


Da das BP mit etwa 10-15 µV verglichen mit anderen Gehirnaktivitäten relativ schwach ist, musste es aus einer großen Reihe von Versuchen durch ''Rückwärtsanalyse'' per [[Computer]] ermittelt werden. Dazu wurden die auf Magnetband gespeicherten Daten in umgekehrter Zeitfolge in den Computer eingespeist und analysiert. Dieses rückläufige Verfahren war notwendig, da nur so der Beginn der eigentlichen Bewegung als Referenzmarke verwendet werden konnte.  
Nach dem von [[Blaise Pascal]] formulierten '''Pascalschen Prinzip''' breitet sich der Druck in ruhenden [[Fluid]]en, also in [[Gas]]en und [[Flüssigkeit]]en, gleichmäßig nach allen Richtungen aus, wirkt aber immer senkrecht auf die Wände des Gefäßes, in dem sie enthalten sind.


Kurz zuvor hatte schon [[Wikipedia:William Grey Walter|William Grey Walter]] (1910-1977) bei EEG-Untersuchungen an [[Autismus|autistischen]] Kindern im Jahre 1962 die sog. ''kontingente negative Variation'' ({{EnS|''[[WikipediaEN:Contingent Negative Variation|Contingent Negative Variation]]''}}, '''CNV''') entdeckt und 1964 veröffentlicht<ref name="Walter1964">{{Literatur |Autor=[[Wikipedia:William Grey Walter|W. Grey Walter]], R. Cooper, V. J. Aldridge, W. C. McCallum, A. L. Winter |Titel=Contingent Negative Variation: An Electric Sign of Sensori-Motor Association and Expectancy in the Human Brain |Sammelwerk=[[Nature]] |Band=203 |Nummer=4943 |Datum=1964-07-25 |Seiten=380–384 |DOI=10.1038/203380a0}}</ref>. Dabei arbeitete er mit zwei innerhalb von 3-10 sec aufeinanderfolgenden Signalen, mit denen er die Kinder wiederholt so trainierte, dass sie durch das erste Signal bereits eine entsprechende Erwartungshaltung für das kurz drauf folgende Signal aufbauten. Diese Erwartungshaltung spiegelte sich dann im EEG zwischen den beiden Signalen als negatives Potential von durchschnittlich 20 µV wider, gefolgt von einem positiven Potential als Reaktion auf das zweite Signal. Da bereits mit dem ersten Signal eine eindeutige Referenzmarke gegeben war, konnte hier die statistische Mittelung in der regulären Zeitrichtung erfolgen.
Ist der '''relative Druck''' in einem Raumbereich geringer als in seiner Umgebung, so wird er als '''Unterdruck''' bezeichnet. Ist er hingegen größer, handelt es sich um einen '''Überdruck'''. Die Vergleichsbasis ist dabei zumeist der [[Luftdruck]]. Als Vergleichsbasis für den '''absoluten Druck''' dient das [[Absolutes Vakuum|absolute Vakuum]].


Kornhuber und Deecke führten 94 Versuche mit 12 gesunden Versuchspersonen durch und mittelten die an drei Elektroden gemessenen Werte. Bei jedem Versuch wurden zwischen 100 bis 500 Einzelbewegungen registriert. Die Versuchsperson wurde meist aufgefordert, die Bewegungen nicht rhythmisch, sondern in unregelmäßigen Abständen mit Pausen von mehr als 15 Sekunden auszuführen. Das BP beginnt etwa 0,4 bis 4 Sekunden ''vor'' der Bewegung flach anzusteigen und erreicht seinen Höhepunkt auf der zur Bewegungshand ''kontralateralen'' Seite meist etwa 50 msec (zwischen 30-90 msec) ''nach'' Beginn der Bewegung. Das ''ipsilaterale'' Potential erreicht durchschnittlich nur 75% des kontralateren.
== Einheiten ==


{{LZ|Die typischen corticalen Potentialschwankungen
Im [[SI-System]] wird der Druck in '''Pascal''' ('''Pa''') angegeben (benannt nach [[Blaise Pascal]]):
(Abb. 1-5) sind manchmal schon nach 20 Willkürbewegungen wenigstens
andeutungsweise zu sehen. Oft findet man erst bei mehr als
100 Bewegungen einen genügend glatten Null-Versuch und eine verwertbare
Kurve. Willkürbewegungen der Hand oder des Fußes geht regelmäßig ein langsam anwachsendes Oberflächen-negatives Potential voraus,
das durchschnittlich (mit großer Streuung) 1-1,5 sec vor der Muskelaktivitiät beginnt und eine Höhe von durchschnittlich etwa 10 bis
15 v erreicht. Diese flach ansteigende negative Welle vor der Bewegung wird im folgenden auch „Bereitschaftspotential“ genannt.|Kornhuber/Deeker, S. 4<ref name="Kornhuber />}}


== Einzelnachweise ==
:<math>\mathrm{1 \, Pa = 1 \, \frac{N}{m^2} = 1 \, \frac{kg}{m \cdot s^2}}</math>


<references />
In der [[Technik]] bzw. im [[Ingenieurwesen]] ist das '''Megapascal''' ('''MPa'''):


[[Kategorie:Neurowissenschaften]]
:<math>1 \, \mathrm{MPa} = 1 \, \frac{\mathrm{N}}{\mathrm{mm}^2}</math>
 
=== Umrechnungstabelle ===
 
Verwendet werden oft auch folgende [[Maßeinheit]]en:
 
{| class="wikitable" style="text-align:right"
|-
! colspan="3"| Einheit
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! at
! atm
! Torr
! psi
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! style="border-right: 0pt; text-align:left"| Pascal
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| 9,8692&nbsp;·&nbsp;10<sup>−6</sup>
| 7,5006&nbsp;·&nbsp;10<sup>−3</sup>
| 1,4504&nbsp;·&nbsp;10<sup>−4</sup>
|-
! style="border-right: 0pt; text-align:left"| Bar
! style="border-right: 0pt; text-align:left"| 1&nbsp;bar
! style="border-left: 0pt| =
| 1,0000&nbsp;·&nbsp;10<sup>5</sup>
| 1
| 1,0197&nbsp;·&nbsp;10<sup>0</sup>
| 9,8692&nbsp;·&nbsp;10<sup>−1</sup>
| 7,5006&nbsp;·&nbsp;10<sup>2</sup>
| 1,4504&nbsp;·&nbsp;10<sup>1</sup>
|-
! style="border-right: 0pt; text-align:left"| Technische Atmosphäre
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! style="border-left: 0pt| =
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! style="border-right: 0pt; text-align:left"| 1&nbsp;atm
! style="border-left: 0pt| =
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| 1,0133&nbsp;·&nbsp;10<sup>0</sup>
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! style="border-right: 0pt; text-align:left"| Torr (mmHg)
! style="border-right: 0pt; text-align:left"| 1&nbsp;Torr
! style="border-left: 0pt| =
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| 1,3332&nbsp;·&nbsp;10<sup>−3</sup>
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|-
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! style="border-left: 0pt| =
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| 5,1715&nbsp;·&nbsp;10<sup>1</sup>
| 1
|}
 
=== Normaldruck ===
 
Der '''Normaldruck''' ist nach [[w:Normenliste_DIN_1000_bis_DIN_1499#DIN_1343|DIN&nbsp;1343]]<ref>DIN 1343 „Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe, Werte“, Ausgabe Januar 1990.</ref><ref>{{Literatur |Autor=U. Grigull |Titel=Normvolumen und Normkubikmeter |Sammelwerk=Brennstoff, Wärme, Kraft |Band=19 |Nummer=12 |Datum=1967 |Seiten=561–563 |Online=[https://www.td.mw.tum.de/fileadmin/w00bso/www/Forschung/Publikationen_Grigull/037.pdf PDF] |Abruf=2016-08-18}}</ref> einen Druck von 101,325&nbsp;[[Pascal (Einheit)|kPa]] = 1,01325&nbsp;[[Bar (Einheit)|bar]] = 1&nbsp;[[Physikalische Atmosphäre|atm]] festgelegt.
 
== Siehe auch ==
 
* {{WikipediaDE|Druck (Physik)}}
 
[[Kategorie:Thermodynamische Zustandsgröße]]
[[Kategorie:Physikalische Größenart]]
[[Kategorie:Klassische Mechanik]]
[[Kategorie:Thermodynamik]]
 
 
{{Wikipedia}}

Version vom 10. August 2019, 18:42 Uhr

Druck entsteht durch eine senkrecht auf eine Fläche A einwirkende Kraft F.

Als Druck mit dem Formelzeichen (von lat. pressio) wird in der Physik eine skalare intensive Größe bezeichnet, die sich aus dem Quotient des Betrages einer senkrecht auf eine Fläche einwirkenden Kraft ergibt:

Nach dem von Blaise Pascal formulierten Pascalschen Prinzip breitet sich der Druck in ruhenden Fluiden, also in Gasen und Flüssigkeiten, gleichmäßig nach allen Richtungen aus, wirkt aber immer senkrecht auf die Wände des Gefäßes, in dem sie enthalten sind.

Ist der relative Druck in einem Raumbereich geringer als in seiner Umgebung, so wird er als Unterdruck bezeichnet. Ist er hingegen größer, handelt es sich um einen Überdruck. Die Vergleichsbasis ist dabei zumeist der Luftdruck. Als Vergleichsbasis für den absoluten Druck dient das absolute Vakuum.

Einheiten

Im SI-System wird der Druck in Pascal (Pa) angegeben (benannt nach Blaise Pascal):

In der Technik bzw. im Ingenieurwesen ist das Megapascal (MPa):

Umrechnungstabelle

Verwendet werden oft auch folgende Maßeinheiten:

Einheit Pa bar at atm Torr psi
Pascal 1 Pa = 1 1,0000 · 10−5 1,0197 · 10−5 9,8692 · 10−6 7,5006 · 10−3 1,4504 · 10−4
Bar 1 bar = 1,0000 · 105 1 1,0197 · 100 9,8692 · 10−1 7,5006 · 102 1,4504 · 101
Technische Atmosphäre 1 at = 9,8067 · 104 9,8067 · 10−1 1 9,6784 · 10−1 7,3556 · 102 1,4223 · 101
Physikalische Atmosphäre 1 atm = 1,0133 · 105 1,0133 · 100 1,0332 · 100 1 7,6000 · 102 1,4696 · 101
Torr (mmHg) 1 Torr = 1,3332 · 102 1,3332 · 10−3 1,3595 · 10−3 1,3158 · 10−3 1 1,9337 · 10−2
Pounds per square inch 1 psi = 6,8948 · 103 6,8948 · 10−2 7,0307 · 10−2 6,8046 · 10−2 5,1715 · 101 1

Normaldruck

Der Normaldruck ist nach DIN 1343[1][2] einen Druck von 101,325 kPa = 1,01325 bar = 1 atm festgelegt.

Siehe auch


Dieser Artikel basiert (teilweise) auf dem Artikel Druck (Physik) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons Attribution/Share Alike. In Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
  1. DIN 1343 „Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe, Werte“, Ausgabe Januar 1990.
  2.  U. Grigull: Normvolumen und Normkubikmeter. In: Brennstoff, Wärme, Kraft. 19, Nr. 12, 1967, S. 561–563 (PDF).