Das menschliche Gehirn, ein Wunderwerk der Natur, ist das komplexeste Organ, das wir kennen. Seine Fähigkeit, Informationen zu verarbeiten, Sinneswahrnehmungen zu koordinieren, Bewegungen und Verhaltensweisen zu steuern und komplexe Informationen zu speichern, ist beispiellos. Doch wie viele Verbindungen existieren in diesem komplexen Netzwerk wirklich? Und wie beeinflussen diese Verbindungen unsere Fähigkeit zu lernen, uns zu erinnern und zu funktionieren?
Die Anzahl der Nervenzellen: Eine Annäherung an die Wahrheit
Lange Zeit galt die Annahme, dass unser Gehirn aus etwa 100 Milliarden Nervenzellen besteht. Diese Zahl findet sich noch immer in vielen Fachartikeln und Vorlesungen, obwohl sie inzwischen als veraltet gilt. Prof. Dr. Leo Peichl vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung erklärt, dass es in der Wissenschaftswelt manchmal etwas dauert, bis sich neue Erkenntnisse durchsetzen.
Aktuelle Schätzungen gehen von etwa 86 Milliarden Nervenzellen aus. Diese Zahl wurde von der brasilianischen Neurowissenschaftlerin Suzana Herculano-Houzel und ihren Kollegen im Jahr 2009 ermittelt. Ihre Untersuchungsmethode war deutlich genauer als frühere Berechnungen. Sie homogenisierte Gehirne von Männerleichen, wodurch sämtliche Hirnstrukturen gleichmäßig miteinander vermischt wurden. So verfügten die entnommenen Proben über eine durchschnittliche Verteilung von Zellen und Zelldichten und waren damit repräsentativ für das gesamte Gehirn. Herculano-Houzel und ihr Team mussten die in den Proben gewonnenen Zellzahlen nur noch aufs gesamte Hirnvolumen hochrechnen.
Frühere Untersuchungen hatten die Hirnareale nicht vermischt, sondern von jedem Areal kleine Schnitte entnommen und dort die Zellzahlen ermittelt. Diese wurden dann auf das Gesamtvolumen des jeweiligen Areals hochgerechnet und mit den Ergebnissen aus den anderen Arealen addiert. Diese Methode ist jedoch ungenauer, da die Zelldichte innerhalb jedes Hirnareals variiert.
Prof. Dr. Stefan Liebau, Leiter des Instituts für Neuroanatomie und Entwicklungsneurobiologie der Universität Tübingen, betont, dass auch die Zahl von 86 Milliarden eine Annäherung ist. Er vergleicht die Schätzung mit der Messung des Salzgehalts im Ozean: Nimmt man an verschiedenen Stellen Proben, erhält man unterschiedliche Ergebnisse. Auch im Gehirn variiert die Dichte der Nervenzellen in verschiedenen Regionen. Zwar wurden diese Unterschiede bei den neuen Schätzungen stärker berücksichtigt, dennoch bleibt es eine Annäherung.
Lesen Sie auch: Wie viele Neuronen hat welches Tier?
Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese Zahlen nur auf das Gehirn beziehen. Im Körper befinden sich noch viel mehr Nervenzellen, beispielsweise im enterischen Nervensystem im Darm oder im Rückenmark.
Nervenzellen sind nicht alles: Aufgaben und Funktionen
Die reine Anzahl der Nervenzellen ist nicht der alleinige entscheidende Faktor für Intelligenz oder bestimmte Fähigkeiten. Es kommt vielmehr darauf an, wofür die Zellen genutzt werden. Manche Tiere haben beispielsweise einen sehr guten Geruchssinn oder viele Sinneszellen auf der Haut oder an den Pfoten. Dies spiegelt sich in ihrem Gehirn wider, wo ein großer Teil des Gehirns dem entsprechenden Sinnessystem gewidmet ist. Beim Menschen nimmt der Geruchssinn beispielsweise nur einen kleinen Teil des Gehirns ein.
Letztendlich ist die Frage, wofür die Nervenzellen genutzt werden, entscheidender als ihre reine Anzahl.
Synapsen: Die Schaltstellen des Gehirns
Die etwa 86 Milliarden Nervenzellen im menschlichen Gehirn sind über Synapsen miteinander verbunden. Jede Nervenzelle bildet bis zu zehntausend Synapsen, was zu einer enormen Anzahl von Verbindungen führt. Diese Synapsen sind darauf spezialisiert, Signale elektrochemisch umzuwandeln und weiterzuleiten.
Beim Lernen werden Informationen aus der Umwelt im Gedächtnis gespeichert. Dies geschieht durch die Verstärkung bestimmter Synapsen, an denen die Signalübertragung durch biochemische und strukturelle Modifikationen erleichtert wird. Dieser Prozess wird als synaptische Plastizität bezeichnet und ist die Grundlage für Lern- und Gedächtnisprozesse. Manchmal bilden sich beim Lernen neue Synapsen, während nicht mehr benötigte Synapsen abgebaut werden.
Lesen Sie auch: Die erstaunliche Anzahl menschlicher Nervenzellen
Wie gut wir lernen und uns etwas merken können, hängt von Faktoren wie Aufmerksamkeit, Motivation und Belohnung ab. Im Gehirn gibt es keinen zentralen Ort, an dem Informationen gespeichert werden, aber der Hippocampus ist eine zentrale Schaltstelle für viele Gedächtnisinhalte.
Gliazellen: Die unterschätzten Helfer
Neben den Nervenzellen gibt es im Gehirn auch Gliazellen. Diese Zellen befinden sich zwischen den Neuronen und ummanteln die Synapsen. Lange Zeit wurden Gliazellen als bloße "Stützzellen" betrachtet, doch inzwischen hat die Forschung gezeigt, dass sie eine wichtige Rolle bei der Bildung und Funktion von Synapsen spielen.
Dr. Karl Nägler hat in seinen Forschungen gezeigt, dass Gliazellen die Anzahl und Effizienz der Synapsen positiv beeinflussen. In Abwesenheit von Gliazellen bilden Neurone nur wenige und ineffiziente Synapsen. Werden Neurone jedoch zusammen mit Gliazellen kultiviert, verzehnfacht sich die Zahl der Synapsen.
Die von Gliazellen freigesetzte Substanz, die für diesen Effekt verantwortlich ist, wurde als Cholesterin identifiziert. Diese Erkenntnis eröffnet neue Perspektiven bei der Suche nach den Ursachen neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer.
Die Plastizität des Gehirns: Ein Leben lang lernfähig
Das Gehirn ist nicht statisch, sondern unterliegt ständigen Veränderungen. Diese Fähigkeit zur Veränderung wird als Plastizität bezeichnet. Das Gehirn kann neue Verbindungen zwischen Nervenzellen bilden, bestehende Verbindungen stärken oder schwächen und sogar neue Nervenzellen bilden.
Lesen Sie auch: Kliniken und Therapieansätze in Deutschland
Die Plastizität des Gehirns ermöglicht es uns, ein Leben lang zu lernen und uns an neue Situationen anzupassen. Sie ermöglicht es dem Gehirn auch, Schäden, beispielsweise nach einem Schlaganfall, zumindest teilweise zu reparieren.
Die Erforschung des Gehirns: Ein Blick in die Zukunft
Die Erforschung des Gehirns ist ein komplexes und faszinierendes Feld. Dank neuer Technologien und Forschungsmethoden gewinnen wir immer tiefere Einblicke in die Funktionsweise dieses komplexen Organs.
Ein wichtiger Schritt ist die Erstellung eines umfassenden Zellatlas des menschlichen Gehirns. Mehrere Forscherteams haben zusammen den bislang umfangreichsten Zellatlas des menschlichen Gehirns erstellt und unter anderem mehr als 3000 Typen von Hirnzellen ermittelt. Dieser Atlas ist für alle Wissenschaftler frei zugänglich und soll dazu beitragen, die Entwicklung, Alterung und Erkrankungen des Gehirns besser zu verstehen.
Die Wissenschaftler in Magdeburg arbeiten an der Entschlüsselung der neuronalen Ressourcen der Kognition. Sie wollen herausfinden, welches Potenzial das menschliche Gehirn hat und welche neurobiologischen Prinzipien uns daran hindern, die kognitiven Fähigkeiten zu erweitern bzw. voll auszuschöpfen.
Die Fortschritte in der Hirnforschung versprechen nicht nur ein besseres Verständnis des Gehirns, sondern auch neue Therapien für neurologische und psychische Erkrankungen.
tags: #anzahl #vwrknupfung #menschlicjes #gehirn