Ausgangspunkt des Problems

Natürlich hat jeder hier und da bereits von der berühmten Summenformel gehört, mir allerdings hat die persönliche Wiederentdeckung (der Wiederentdeckung) dieses uralten Zusammenhangs [1] im Bezug auf das Verständnis desselben ein wenig die Augen geöffnet.

Abb. 1: Entsprechend gestapelte Kugeln

Ich erinnere mich gut an den Ausgangspunkt meiner Überlegungen, den ich aus meiner Kindheit mitgebracht habe: Wenn ich eine gewisse Anzahl von Bauklötzen, Würfeln, Murmeln, etc. habe, kann ich diese pyramidenförmig bzw. in Form eines Dreiecks übereinander stapeln. Die Frage ist dann, aus wie vielen Elementen ein solches in Abb. 1 dargestelltes gestapeltes Konstrukt besteht, oder was für mich noch interessanter war: Aus wie vielen Elementen muss die erste Reihe bestehen?
Immerhin ist es sehr problematisch, wenn man sich mit dem Aufbau einer solchen „Pyramide“ Mühe gegeben hat und an der Spitze aufgrund von fehlenden Elementen das Konstrukt nicht zu Ende bauen kann, weil man sich beim Bau der untersten, ersten Reihe verschätzt hatte. Oder wenn man beim Abschätzen der Anzahl für die erste Reihe zu vorsichtig war und am so viele Elemente übrig hat, dass eine weitere unterste Reihe noch möglich gewesen wäre.

Was damals nur durch probieren möglich war, sollte nun mathematisch beschrieben werden. Eine bestimmte Anzahl von Elemente so übereinander zu stapeln, dass nur ein geringstmöglicher Rest übrig bleibt – wenn die Regel gilt, dass eine obere Reihe immer ein Element weniger beinhalten soll, als die Reihe darunter.

Herangehensweise

Meine Herangehensweise begann damit, einen Zusammenhang experimentell zu finden. Dazu zeichnete ich aus Kreisen bestehende Dreiecke, deren Reihenzahl von 1 bis 10 anstieg und zählte daraufhin die Gesamtzahl der Kreise pro Dreieck:

Abb. 2: r = Anzahl der Elemente in 1. Reihe, n = Gesamte Anzahl der Elemente

Hierbei ist einfach ersichtlich, dass die Gesamtanzahl n einer Reihe r um r Elemente größer ist, als die Anzahl n aller Elemente bei der vorherigen Reihe r – 1. Ist also bekannt, dass ein Dreieck mit r = 4 eine Gesamtzahl von 10 Elementen aufweist, so ist besitzt das darauf folgende Dreieck (mit r = 5) 10 + 5, also 15 Elemente usw.

Dies ließe sich mathematisch als Reihe beschreiben, allerdings wollte ich den Zusammenhang als Formel erfassen, da das Hauptaugenmerk ja darauf lag, aus einer beliebigen, gegebenen Anzahl von Elementen herauszufinden, aus wie vielen Elementen die erste Reihe bestehen muss. Hilfreich ist die Darstellung in Form einer Tabelle:

Bei genauer Betrachtung lässt sich hierbei erstmals ein Zusammenhang erkennen, der sich mittels zwei Formeln bzw. vereinfacht mit einer Formel allgemein beschreiben lässt: Die Anzahl n für

• alle ungeraden r: [latex]n = \frac{r+1}{2} * r = (\frac{r}{2} + \frac{1}{2}) * r = \frac{r^2}{2} + \frac{r}{2} = \frac{r^2+r}{2}[/latex]
• alle geraden r: [latex]n = \frac{r^2}{2} + \frac{r}{2} = \frac{r^2+r}{2}[/latex]

Unsere Formel ist also identisch mit der Gaußschen Summenformel:

[latex]n = \frac{r^2+r}{2}[/latex]

Berechnung von r

Diese Tatsache war mir zum damaligen Zeitpunkt noch nicht bewusst, ich war weiterhin der Meinung, mich mit einer Art Fakultät für Summen zu beschäftigen. Allerdings hatte ich mein Ziel zu diesem Zeitpunkt auch noch nicht erreicht, weil ich ja ursprünglich, sozusagen umgekehrt, aus einer gegebenen Gesamtanzahl n die Anzahl der Elemente r in der unterste Reihe errechnen wollte. Dazu wird die Formel nach r umgestellt:

[latex]r = \frac{\sqrt{8n + 1} – 1}{2}[/latex]

Dieses Vorhaben (welches sich übrigens als anspruchsvoller als gedacht erwies) liefert uns eigentlich zwei Lösungen, allerdings kann die Lösung mit negativer Wurzel vernachlässigt werden, weil unser Ergebnis positiv sein muss.

Beispiel

Wäre mir dieser Zusammenhang nun bereits als Kleinkind bewusst gewesen, hätte ich folgendermaßen vorgehen müssen, um beispielsweise 85 Bauklötze zur höchstmöglichen Pyramide zu stapeln (wobei die Pyramide eher ein Dreieck im Raum ist):

[latex]\frac{\sqrt{8*85 + 1} – 1}{2} \cong \left \lfloor 12,548 \right \rfloor = 12[/latex]

Das Ergebnis muss in jedem Fall abgerundet werden, da wir davon ausgehen müssen, dass ein Rest übrig bleibt, sofern das Ergebnis Nachkommastellen aufweist (die Abrundungsfunktion wurde übrigens auch von Gauß geprägt). Das abgerundete Ergebnis kann in die ursprüngliche Formel (Gaußsche Summenformel) eingesetzt werden:

[latex]\frac{12^2+12}{2} = 78[/latex]

Daraus lässt sich ablesen, dass wir für das Vorhaben, aus unseren 85 Bauklötzen eine möglichst große Pyramide zu bauen, mit einer untersten Reihe aus 12 Klötzen starten sollten und die gesamte Pyramide am Ende aus 78 Bauklötzen besteht und somit 85 – 78 = 7 Bauklötze übrig bleiben.

Weiterführende Überlegungen

Begeistert diesem Problem endlich auf den Grund gegangen zu sein, habe ich diese Berechnungen für (richtige) Pyramiden im 3-Dimensionalen (Tetraeder) und undefinierte Gebilde im mehrdimensionalen Raum erweitert. Und da es sich (zumindest im 2-Dimensionalen Raum) um gleichseitige Dreiecke handelt kann mittels [latex]A_\bigtriangleup = \lim_{k\rightarrow \infty}\frac{(kr)^2+kr}{2k^2}[/latex] der Flächeninhalt solcher durch unendlich klein werdende Elemente berechnet werden.

Während ich dabei war, diese Formel zur Flächenberechnung beliebiger Dreiecke anzuwenden, indem diese zu gleichseitigen transformiert werden, kam mir zufällig die Gaußsche Summenformel vor die Augen. Wie unschwer zu erkennen ist, lautet diese Formel genau wie jene von mir entdeckte und durch diese Erkenntnis „wach gerüttelt“ stieß ich in weiterer Folge auf figurierte Zahlen, Dreieckszahlen und auch Tetraederzahlen, die sämtliche vermeintlich neue Erkenntnisse bereits dokumentieren.

Gelernt habe ich, dass es sich immer lohnt, im Falle eines mathematischen Problems zuerst Google zu bemühen, weil die Lösung mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits im Internet zu finden ist. Andererseits konnte ich mir die Gaußsche Summenformel durch meinen unorthodoxen Zugang komplett selbst erschließen, was mir persönlich aus mathematischer Sicht völlig neue Erkenntnisse lieferte.

Literatur

[1] Vgl. Neugebauer, Otto: Vorgriechische Mathemathik. In: Eckmann B. u. van der Waerden B. L. (Hg.): Die Grundlehren der mathematischen Wissenschaften. Vorlesungen über Geschichte der antiken mathematischen Wissenschaften. Erster Band. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1969, S. 172

~ Marcus

Spannung oder Stromstärke?

Irrtümlicherweise wird die Spannung oft als alleiniges Merkmal herangezogen, wenn es um die Beurteilung der Gefahr geht, welche von einem stromdurchflossenen Leiter ausgeht. Da man diese Behauptung mittels der elektrostatischen Entladung zum Beispiel auf Teppichen (bei etwa 30kV) einfach widerlegen kann, wird auch vermehrt davon ausgegangen, dass ja dann die Stromstärke als Kriterium herhalten muss. Was passiert also, wenn ich die Elektroden eines Lichtbogenschweißgeräts (ca. 100A) anfasse?

Überhaupt nichts. Warum das so ist und wovon die Gefährlichkeit eines elektrischen Schlags abhängt, soll im Folgenden geklärt werden.

Spannung

Der wesentliche Kerngedanke der Antwort auf die ganze Fragerei ist die Berücksichtigung des Körperwiderstandes. Der Körperwiderstand wird in der Literatur beim Menschen mit im Durchschnitt 1000 Ohm angegeben. Dabei ist der Widerstand natürlich von verschiedenen Faktoren abhängig, zum Beispiel der Hautbeschaffenheit oder dem Feuchtigkeitsgehalt der Haut. Unser Körper ist nämlich so lange ein Isolator, bis der Körperwiderstand von ca. 1kΩ nicht mehr ausreicht, um beispielsweise von einer Anode der rechten Hand den Stromfluss zur Kathode in der linken Hand zu unterbinden. Aus diesem Grund hat die VDE folgende Richtlinien in Deutschland festgelegt:
Die maximale Berührungsspannung liegt bei 50V AC sowie 120V DC (mehr zu AC/DC folgt).

Das ist auch der Grund, weshalb man auch bei noch so großer Stromstärke im Optimalfall (trockene Haut, kein Metallschmuck, …) bei Spannungen unter der angegebenen Grenze davon überhaupt nichts mitbekommt. Während ein zwischen die Pole geklemmter Draht an einer Autobatterie dank dem verhältnismäßig hohem Kurzschlussstrom sofort verglühen würde, könnte man beide Kontakte gefahrlos anfassen (wobei man dies möglichst unterlassen sollte).

Stromstärke

Pauschal lässt sich über die letale Stromstärke keine eindeutige Antwort finden, jedoch werden als Grenze ca. 10mA AC und 300mA DC angesehen, wobei bereits vorher unkontrollierbare Muskelkontraktionen inklusive lebensbedrohlichem Kammerflimmern des Herzens sehr wahrscheinlich auftreten können. Der große Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom kommt daher, dass bei einem Gleichstromunfall dem Körper ein konstanter Reiz zugeführt wird, während bei standardmäßigem Wechselstrom mit 50Hz die Muskeln 100 Mal pro Sekunde gereizt werden. Eine besondere Gefahr stellt auch die sog. „Loslassschwelle“, welche bei 10mA AC liegt, dar. Durch eine Verkrampfung der Muskeln (besonders der stärker ausgebildeten „Beuger“) ist ein Loslassen des Leiters nicht möglich, was die Einwirkzeit noch zusätzlich verlängert.

Werden geringe Spannungen von etwa 9V oder 12V auf mehrere Kilovolt hochtransformiert, so ist durch den Trafo bedingt die Stromstärke am Ausgang so gering, dass sie einen Menschen nicht lebensbedrohlich schaden kann (bspw. Elektroschocker, Weidezaun, …). Die kurze Einwirkdauer zwischen 1ms und 100ms begünstigt dies zusätzlich. Was folgt ist dann der klassische „Stromschlag“, der sich wie eine Art schmerzhafter Schock bemerkbar macht.

Zusätzliche Gefahren des Wechselstroms

Legt man die man die Fakten der Gefahr, ausgehend von Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) dar, so könnte man meinen, dass Gleichstrom in der Summe ungefährlicher als Wechselstrom ist. Allerdings gehen vom Wechselstrom lediglich einige besondere Gefahren aus.

Da wären zum einen die Loslassschwelle, die beim Gleichstrom nicht vorhanden ist, bei einem Wechselstromunfall aber dazu führt, dass der stromdurchflossene Leiter nicht losgelassen werden kann. Außerdem sorgt die schnell wechselnde Polarität dafür, dass die Ionen in den Ionenkanälen ständig einem abwechselnd positiven und negativen elektrischen Feld ausgesetzt sind. Dies bleibt natürlich nicht ohne Folge für die Muskeln, welche von den Ionenkanälen gesteuert werden, schon gar nicht für den Herzmuskel.

Wie oft die Polarität pro Sekunde wechselt wird als Frequenz angegeben, für gewöhnlich hat unser Wechselstrom aus der Steckdose eine Frequenz von 50Hz. Die Frequenz kann, bezogen auf die Gefährlichkeit des Stromschlags, eine entscheidende Rolle spielen: Je höher die Frequenz nämlich ist, desto mehr macht sich der sog. Skin-Effekt bemerkbar. Das bedeutet, dass bei hochfrequentem Wechselstrom an der Oberfläche, durch entstehende Wirbelströme bedingt, eine (exponentiell) höhere Stromdichte vorliegt, als im Inneren des Leiters. Im Umkehrschluss und auf den menschlichen Körper bezogen heißt das, dass das Gewebe kaum stromdurchflossen wird, während das elektrische Feld fast vollständig auf den obersten Hautschichten (an der Oberfläche) abgeleitet wird. Da die Haut ja als verhältnismäßig guter Isolator fungiert, bleibt ein solcher Stromunfall, wie beispielsweise durch einen überspringenden Lichtbogen verursacht, für den Menschen ohne Folgen.
Ab etwa 100kHz – 300kHz führt der Strom zusätzlich zu keinem Polaritätswechsel in den Ionenkanälen mehr, da die Ionenleitungen schlicht zu träge sind, um solch schnellen Wechseln der Polarität zu folgen. Nur so kann beispielsweise das Anfassen der Lichtbögen einer Teslaspule ungefährlich bleiben.

Auswirkungen eines Stromunfalls

Wie wir nun wissen ist die Stromstärke bei einem Stromunfall eher zweitrangig. Erst wenn die Spannung die jeweilige Berührungsspannung übersteigt, ist der Körperwiderstand überwunden und ab diesem Zeitpunkt entscheidet die Stromstärke über Leben und Tod. Das hängt natürlich auch davon ab, welchen Weg der Strom im Körper nimmt bzw. wo Eintritts- und Austrittspunkt sind oder ob man geerdet ist.

Ist der Körperwiderstand erstmal überwunden, werden voraussichtlich die Muskeln als erstes einen „Schlag“ erfahren, bei Wechselstrom greift zusätzlich schon bei geringer Stromstärke die Loslassschwelle. Das wiederum kann bei einer Verkrampfung des Zwerchfells Atemstillstand zur Folge haben oder wenn der Strom über das Herz geleitet wird, auch Herzkammerflimmern als Langzeitfolge, da das Herz kurzzeitig gezwungen wird, sich an die schnelle Frequenz anzupassen. Wichtig ist zusätzlich die Einwirkdauer des Stroms, ist man diesem „längere“ Zeit ausgesetzt, könnten noch weitere Effekte wie die Gasbildung in den Blutbahnen durch Elektrolyse des Blutes auftreten. Dadurch dass der Körper auch bei überwundenem Körperwiderstand noch immer als Widerstand fungiert, wird außerdem nicht gerade Wenig Leistung an diesem Abfallen, was sich in Form von starken Erwärmungen besonders an den Ein- und Austrittsstellen bemerkbar macht und insbesondere dem Gewebe durch innere Verbrennungen schadet.

Letztendlich nehmen also Spannung, Stromstärke und eventuell die Frequenz am meisten direkten Einfluss darauf, wie gefährlich elektrischer Strom für den Menschen ist. Zusätzlich können die Umgebungsbedingungen den Ausgang eines Stromunfalls drastisch beeinflussen.

Quellen

• hea.de
• vbg.de
• wikipedia.org

~ Marcus

Geschichte des Rizin

Rizinussamen

Allgemeine Bekanntheit erlangte Rizin bereits 1978 mit dem berüchtigten „Regenschirmattentat“. Hierbei wurde dem bulgarischen Schriftsteller Georgi Markow, wohlmöglich im Auftrag den bulgarischen Geheimdienstes, 40 Mikrogramm Rizin injiziert, was drei Tage später zum Tod des Opfers führte.
Dass bei den auftretenden Symptomen wie Fieber, Durchfall und Blutdruckabfall (und später Herzstillstand) niemand Rizin als Ursache sah, ist nicht verwunderlich. Doch selbst wenn, wäre jede Hilfe zu spät gekommen: Bis heute gibt es kein wirksames Antidot gegen eine Vergiftung mit Rizin.

Vorfinden lässt sich das Gift in des Samen des Wunderbaums. Diese Pflanze lässt sich besonders in den tropischen Klimazonen vorfinden und wird unter anderem dazu genutzt, um Rizinusöl zu gewinnen, welches eine abführende Wirkung besitzt und frei erhältlich ist. Es wird aus den Rizinussamen gepresst, enthält jedoch kein Rizin, weil das Gift nicht fettlöslich ist. Da bereits 22µg pro Kilogramm Körpergewicht als mittlere letale Dosis angenommen wird (andere Quellen berichten sogar von nur ca. 3-5µg), gelten schon wenige Samen (etwa 1-5) als tödlich.

Wirkung

Biochemisch gesehen ist Rizin ein pflanzliches Eiweißgift und stellt dank seiner Funktion im Körper ein besonderes Gefahrenpotential dar. Rizin verhält sich im Körper bzw. in der Zelle wie ein körpereigenes Enzym. Doch was ist die Aufgabe von Enzymen?

Enzyme (ein gesonderter Artikel zu Enzymen folgt in Kürze) sind besondere Proteine, welche die Aufgabe im Körper haben, bestimmte Reaktionen zu katalysieren, also zu begünstigen, oder gar erst zu ermöglichen. Dabei bestehen Enzyme in der Regel aus einem aktiven Zentrum, wo das passende Substrat umgesetzt wird und einem allosterischen Zentrum, an welches sich spezielle Moleküle binden können, zum Beispiel um das Enzym in seiner Tätigkeit zu hemmen oder zu aktivieren.

Rizin besteht als Protein selbst nun aus zwei gesonderten Teilen. Nachdem der eine Teil seine Aufgabe, an die Zelle anzudocken und den zweiten Teil ins Cytoplasma, also das Innere der Zelle, einzuschleusen erledigt hat, tritt nun dieser in Aktion.
Folgendes Szenario ist demnach für die außerordentliche Giftigkeit von Rizin verantwortlich: Es gelangt zum Ribosom, einer Zellorganelle, welche für die Proteinbiosynthese zuständig ist und spaltet dort die Base Adenin von der RNA ab. Die RNA ist sozusagen der Bauplan für Eiweiße, welche im Ribosom hergestellt werden. Wie es für Katalysatoren üblich ist, werden diese bei der Reaktion nicht selbst umgesetzt, sodass ein Molekül Rizin von neuem beginnt und die gesamte Zelle lahmlegen kann, da die Proteinbiosynthese mit der Zeit nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren kann.
Ribosomen finden sich in sämtlichen eukaryotischen Zellen – genug Angriffsfläche für das Gift ist also vorhanden.

Gebrauch als Biowaffe

Geschätzt wird Rizin bei Attentaten nicht nur wegen seiner Wirkung, sondern auch, weil es sich schwer nachweisen lässt. Nachweisen lässt sich Rizin in forensischen Untersuchungen durchaus – nur sind Rizinvergiftungen nicht allzu üblich, bei Symptomen wie Fieber und Durchfall würde wohl auch ein Arzt zuerst auf eine gewöhnliche Magen-Darm-Grippe oder ähnliches tippen.
Dadurch, dass die Aufnahme von Rizin nicht nur oral, sondern auch nasal oder über die Haut resorbiert erfolgen kann, lassen sich keine pauschalen Symptome festlegen, an denen man eine Rizinvergiftung ausmachen kann. Denn je nach Applikationsweg sind unterschiedliche Zellen betroffen, deren Fehlfunktionen sich mit verschiedenen Symptomen auf die Vergiftung auswirken.

Medizinische Bedeutung

Wirklich von Belang ist die Tatsache, dass eine Rizinvergiftung oft erst post mortem, wenn es leider bereits zu spät ist, festgestellt wird nicht, denn auch wenn eine solche Vergiftung rechtzeitig erkannt wird, muss das Opfer in wenigen Tagen nach der Verabreichung einer tödlichen Dosis unweigerlich sterben, da es derzeit kein Gegengift auf dem Markt gibt.
Verfügbar sind heute Gegenmittel, die eine Vergiftung verhindern können, sofern diese vor der Rizinaufnahme verabreicht werden. Allerdings ist die Forschung zurzeit bereits in der Lage zu wissen, dass das Protein Gpr107 in der Zelle ein Ansatzpunkt für Rizin ist, bevor es seine toxische Wirkung entfaltet; es ist also direkt daran beteiligt. Weil Zellen ohne besagtem Protein eine Immunität gegenüber Rizin aufweisen, liegt es auf der Hand, dass der Wirkstoff eines neuartigen Gegenmittels ein „kleines Molekül“ sein wird, welches als Inhibitor wirkt, also die Funktion des Proteins Gpr107 hemmt bzw. es gänzlich deaktiviert.

Im Gespräch ist Rizin derzeit als experimentelles Antibiotikum gegen Krebs – sofern es möglich wäre, dass sich das Eiweißgift, zum Beispiel wie die neuartigen Endiin-Antibiotika, gezielter triggern ließe, sodass ausschließlich Krebszellen von Rizin zerstört werden.

Unberechtigtes Medieninteresse?

Außer dem populären Regenschirmattentat sind nur noch eine Handvoll weiterer Vergiftungen mit Rizin bekannt, bei denen die meisten nicht als Mordfälle eingestuft werden können, da die Vergiftung durch die Samen des Wunderbaums durch Unachtsamkeit selbst zugezogen wurde. Rizin ist also wirklich kein Mordgift, das man überall zu fürchten hättte.

Rizinusschrot dagegen ist nach fachgerechter Verarbeitung ein zugelassenes Düngemittel und der Rückstand, der bei der Rizinusölproduktion zurückbleibt. Er enthält also das Eiweißgift Rizin. Da Eiweiße bei Hitze denaturieren, soll der Dünger auf diese Weise unschädlich gemacht werden, was aber nicht immer gelingt. Vor noch nicht allzu langer Zeit erlitten einige Hunde eine tödliche Rizinvergiftung, da sie versehentlich vom fehlerhaft verarbeiteten Dünger gegessen hatten.

Quellen

• n-tv.de
• chemie.de
• orf.at
• wikipepdia.org

~ Marcus

Der Wirkstoff von Ritalin, Medikinet & Co. nennt sich Methylphenidat. Chemisch gesehen ist er, ähnlich wie viele andere stimulierende Substanzen (zB. MDMA, Ephedrin, Methamphetamin), nah mit den Amphetaminen verwandt, da diese Stoffe alle Derivate der Stammverbindung Phenylethylamin sind.

v.l.n.r.: Jeweils ein Molekül Amphetamin, Phenylethylamin und Methylphenidat zum Vergleich

Wirkung auf an ADHS erkrankten Personen

Als Aufmerksamkeitsdefizit/Hyperaktivitätsstörung oder kurz ADHS, bezeichnet man eine psychische Störung, die meist im Kindesalter auftritt. Die hauptsächlichen Symptome sind bereis im Namen enthalten, eine Behandlung erfolgt heutzutage vorwiegend mit Methylphenidatpräperaten.

Dopamin

Die Frage, welche Anomalien bei erkrankten Patienten für ADHS verantwortlich sind, ist bis heute nicht übereinstimmend geklärt. Die vorherrschende Theorie ist jedoch, dass der Haushalt der körpereigenen Botenstoffe Dopamin, Serotonin und Noradrenalin im Gehirn gestört ist, bzw. diese eine überaus hohe Aktivität aufweisen.

Methylphenidat wirkt nun in erster Linie als Inhibitor (Hemmstoff) für die Transportsysteme dieser Botenstoffe, was zum Beispiel zu einem etwa 10fachem Anstieg der Dopaminkonzentration führt. Der Körper „bemerkt“ diese Veränderung und schränkt die körpereigene Freisetzung von Dopamin entsprechend ein.
Dadurch wird es dem Patienten ermöglicht, sich ruhiger auf bestimmte Dinge zu konzentrieren, ohne Gefahr zu laufen, leicht von unerwünschten Reizen abgelenkt zu werden.

Der geringe Anstieg der Dopaminkonzentration (ca. um das 10fache) wirkt dabei längst nicht euphorisierend, selbst starke, emotionale Aufregung kann die Konzentration von Dopamin auf das 1000fache ansteigen lassen.
Außerdem die Abhängigkeitsgefahr bei fachgerechter Behandlung (besonders bei Kindern) äußerst niedrig.
Lediglich das unsachgemäße, schlagartige Absetzen von Methylphenidat stellt, besonders nach langfristiger Einnahme, eine große Gefahr dar: Heißhungerattacken, Depressionen, suizidale Psychosen und nicht zuletzt Dauererektionen können ernstzunehmende Folgen sein.

Wirkung als Rauschmittel

Im Gegensatz zur konventionellen Einnahme (peroral) wird Methylphenidat bei missbräuchlicher Verwendung meist nasal oder intravenös appliziert, was noch einige, zusätzliche Gefahren birgt. Durch die hohe Dosis wird die Wirkung als Dopamin-Wiederaufnahmehemmer massiv verstärkt, was zu einer regelrechten Anhäufung von Dopamin und so zu einer Überflutung der entsprechenden Rezeptoren im Gehirn führt.

Was folgt, ist das hauptsächlich dopaminbedingte „High“, vergleichbar mit dem stimulierenden Effekt von Kokain oder Amphetaminen – stark euphorisierend und antriebssteigernd. In mäßigerer Dosierung kann der von Studenten gewünschte Effekt der besseren Konzentrationsfähigkeit eintreten, wenngleich auch in geringerer Intensität als bei an ADHS erkrankten Personen. Auch das Bestreben, schlafen zu gehen, wird unter anderem kurzzeitig verringert.
Obwohl das Abhängigkeitspotential vergleichsweise gering ist, sind die Folgeschäden und die Ausweitung der Toleranz dennoch beachtlich.

Auch wenn die Langzeitwirkung noch nicht vollständig untersucht wurde, soll Methylphenidat neueren Studien zufolge, allerdings dazu beitragen, dass weitere Synapsen, also Verbindungsstellen im Gehirn, geschaffen werden. Damit würde es sogar aktiv am Lernvorgang teilhaben – aber bei unsachgemäßer Anwendung und den zahlreichen, damit verbundenen Nebenwirkungen, dennoch gefährlich bleiben.

Quellen

• Handbuch Medikamente, 8. Auflage
• wikipedia.com
• heise.de
• ads-kritik.de
• webmart.de

~ Marcus

Einleitung

Gemäß unserer konventionellen Lehre der Thermodynamik, existieren folgende, für uns bedeutsame Energieformen: Innere Energie und „äußere“, mechanische Energie. Um also ein überschaubares Ergebnis zu erhalten, sollten wir unsere Überlegungen in mehrere Teilberechnungen splitten; wir werden uns auf vier Energieformen beschränken:

Thermische & chemische (innere) Energie und kinetische & potentielle (mechanische) Energie.
Als Grundlage für unsere Berechnungen soll ein durchschnittlicher Mann aus Deutschland mit einem Gewicht von 80 kg dienen.

Abgesehen von Sprung in einen Brunnen voll von Antimaterie, um unsere gesamte Masse in Form von Energie freizusetzen – der für uns sicherlich kein Vergnügen wäre – wollen wir doch mal sehen, welche Möglichkeiten uns sonst bleiben, Energie schlagartig an unsere Umwelt abzugeben. Dazu betrachten wir uns, mit welchen Formen von Energie es der Durchschnittsmensch im Alltag zu tun hat:

1. Potentielle Energie eines Menschen

Die Potentielle Energie eines Systems ist abhängig von dessen Lage, folgende Parameter sind zu berücksichtigen: Masse m, Erdbeschleunigung g und die Höhe h. Daraus ergibt sich die Formel für die potentielle Energie:

[latex]E_{pot} = m*g*h[/latex]

Ganz so einfach können wir aber in unserem Fall keine Berechnung anstellen, da uns die Höhe sprichwörtlich einen Strich durch die Rechnung macht. Wenn wir also die tatsächliche potentielle Energie, die ein Körper aufweist, berechnen wollen, müssen wir den Erdmittelpunkt als Bezugspunkt verwenden.

Da aber die Erdbeschleunigung im Mittelpunkt 0 ist und, näherungsweise, linear bis knapp unter die Erdoberfläche zunimmt sind wir gezwungen, das Problem per Integralrechnung zu lösen:

Lineare Funktion, in der wir die Erdbeschleunigung in Abhängigkeit zum Erdradius von ca. 6371km setzen:

[latex]f(x) = \frac{9.81}{6371000}[/latex]

Integration der Funktion, wobei die obere Grenze r, der Erdradius ist:

[latex]E_{pot} = \int_{0}^{r}f(x)dx[/latex]

Nachdem auch die Masse berücksichtigt wurde, kommen wir auf ein Ergebnis von 2499980400J oder ca. 2,50GJ, was etwa einer halben Tonne TNT entsprechen würde.

Bleibt also weiterhin die Frage, wie wir unsere potentielle Energie theoretisch schlagartig freisetzen könnten.
Da wir uns hierbei wieder auf die konventionelle Formel beziehen können, stehen nur drei Möglichkeiten zur Auswahl:

• Masse m verlieren – Da nach dem Massenerhaltungsgesetz die Masse erhalten bleibt, lässt sich in dieser Richtung nichts machen. Mit der Umwandlung von Masse in ihr Äquivalent Energie, würden wir der Sache schon näher kommen aber da dies ja, wie bereits beschrieben, ein ganz anderes Problem ist, können wir auch davon absehen.
• Erdbeschleunigung g außer Kraft setzen – Da die Erbeschleunigung (mehr oder weniger) eine Naturkonstante ist, muss sie von uns, auf der Erde, ebenfalls außen vor gelassen werden.
• Höhe h verringern – Um genügend Höhe zu verlieren sollten man in ein Loch springen, das mindestens bis zum Erdkern reicht. Sofern man dort nicht schon flüssig ankommt, wandelt sich die potentielle Energie im Fall zu kinetischer Energie um, die sich letztendlich in Form von Wärmeenergie äußern wird.

Schaffen wir es jedoch nicht – was auch anzunehmen ist – einen dieser drei Faktoren auf 0 zu bringen, schaffen wir es leider auch nicht, unsere gesamte potentielle Energie zu an unsere Umwelt abzugeben.

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