Jeder kennt sie, die kleinen Faustregeln, an denen wir uns durchs Leben hangeln: „Hör auf dein Bauchgefühl!“, „Wer lügt, schaut zur Seite!“, „Voll hysterisch, typisch Frau!“ Aber wie viel Wahrheit steckt in ihnen? Und was wissen wir wirklich über das komplexeste Organ in unserem Körper, das Gehirn? Die Forschung auf diesem Gebiet ist in vollem Gange, und es vergeht kaum ein Monat, in dem nicht wichtige neue Erkenntnisse zu Tage gefördert werden. Dieser Artikel nimmt Sie mit auf eine Reise in die Welt der Neurowissenschaften und beleuchtet einige faszinierende Aspekte unseres Geistes und Gehirns.
Die Neuroplastizität: Unser Gehirn als Chamäleon
Unser Gehirn ist keine starre Struktur, sondern ein dynamisches Organ, das sich ständig verändert. Die Fähigkeit, sich immer wieder neu zu strukturieren, begleitet uns ein Leben lang. Was passiert aber im Gehirn, wenn wir lernen? Das Gehirn ist ein komplexes Organ und die Schaltzentrale für unser Gedächtnis. 100 Milliarden Nervenzellen kommunizieren miteinander. Beim Lernen setzt man neue Reize. Das neuronale Netz verändert sich, es bilden sich neue Verbindungen unter den Nervenzellen, es wird dichter und größer.
Diese Anpassungsfähigkeit, die sogenannte Neuroplastizität, ermöglicht es uns, uns in unbekannten Umgebungen zu orientieren und mit neuen Situationen zurechtzukommen. Wir können schnell reagieren, abwägen, was neu und wichtig ist, und mit bereits gespeicherten Informationen verbinden.
Ein anschauliches Beispiel für Neuroplastizität ist das Erlernen eines Musikinstruments. Nicolas Schuck, Psychologe und Neurowissenschaftler am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung Berlin, erforscht mit seinem Team, wie das Gehirn Informationen verarbeitet. Gerade beim Geigelernen über Wochen und Monate hinweg, wird die Struktur des Gehirns verändert. Bestimmte Verbindungen zwischen den Nervenzellen und Hirnarealen werden aktiver, besonders diejenigen, die für das Geigespielen notwendig sind. "Wir verstehen vor allen Dingen darunter die wechselseitige Beziehung von Struktur und Funktion. Also, wie ändert sich das Gehirn, wenn ich es benutze und wie verändert das veränderte Gehirn wiederum mein Handeln?
Neurogenese: Die ständige Erneuerung des Gehirns
Wenn Nervenzellen sich neu bilden, dann sprechen Forscher von einer Neurogenese. Diese Neubildung der Nervenzellen findet hauptsächlich im Hippocampus statt. Dieser Bereich im Gehirn ist für das Gedächtnis und Lernen zuständig. Ein Hirnareal, das aber auch zur räumlichen Orientierung notwendig ist. Bis ins hohe Alter können sich im Hippocampus Nervenzellen erneuern. Das ist für Menschen von Bedeutung, die aufgrund eines Schlaganfalls viele Dinge neu lernen müssen.
Lesen Sie auch: Umfassende Informationen zu Demenz
Routinen und Gewohnheiten: Der Autopilot unseres Gehirns
Das Gehirn spielt auch bei Routinen eine wichtige Rolle. "Sind wir einmal an eine Verhaltensweise gewöhnt, schalten wir gewissermaßen auf Autopilot", sagt Lars Schwabe, Professor für Psychologie an der Universität Hamburg. Das menschliche Gehirn spare damit Arbeit. Das zeigt sich auch bei der Ernährung: Essen wir Lebensmittel mit sehr viel Zucker und Fett, gewöhnt sich unser Gehirn daran und verlangt nach mehr. Wissenschaftler fanden heraus, dass Bereiche im Gehirn an Signale des Magens gekoppelt sind, die vermutlich das menschliche Hunger- und Sättigungsgefühl beeinflussen. Die Effekte von Zucker und Fett auf das Gehirn sind sogar auf MRT-Bildern zu sehen.
Zu der Frage, wie lange es dauert, neue, gesunde Gewohnheiten aufzunehmen, gibt es unterschiedliche Positionen: Die Dauer variiert je nach Studie und Routine zwischen 18 und 245 Tagen. Wenn wir diese einfach umsetzbaren Vorhaben konsequent in den Alltag integrieren, lässt sich das Altern verlangsamen. Das ist durch viele Studien gut belegt.
Der Blick ins Gehirn: Moderne Technologien machen es möglich
Mit Hilfe der Neurowissenschaften können die Fähigkeiten unseres Gehirns immer genauer erklärt werden. Ein Blick ins Gehirn ist mit bildgebenden Verfahren, wie der Magnetresonanztomographie (MRT) möglich. Damit kann man Veränderungen von Hirnarealen untersuchen und das neuronale Netz in seiner Dichte erfassen. Es bietet Möglichkeiten immer besser zu verstehen, wie unser Gehirn tatsächlich lernt. Aber die neuronalen Aktivitäten im Detail zu erkennen, dafür reicht das MRT-Verfahren nicht aus.
Am Forschungszentrum Jülich versucht man, unser Gehirn mit einem 3D-Atlas darzustellen. Dafür werden Gehirne aus Körperspenderprogrammen in einer Art Tiefkühltruhe in bis zu 5000 hauchdünne Scheiben zerschnitten, im Mikroskop gescannt und in Supercomputern zu Hirnmodellen zusammengesetzt. 248 Hirnregionen hat das Team von Prof. Katrin Amunts inzwischen kartiert. Ziel des Brain Mappings ist eine Art Google Maps für das Gehirn, also ein Atlas, der Orte mit Funktionen verknüpft.
Moritz Helmstädter, Direktor am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, taucht noch tiefer in das Gehirn ein, bis in die Ebene einzelner Nervenstränge und ihrer Verästelungen. Ein nur sandkorngroßes Stück Hirnrinde, wo höhere Denkleistungen verarbeitet werden, enthält fast eine halbe Million Synapsen, also Kontaktpunkte zwischen den Zellen. Wird es irgendwann möglich sein, einem Gedanken durch dieses Geflecht zu folgen? Wie lernt das Gehirn, und wie entwickelt es Vorstellungen? Helmstädter ist zuversichtlich, dass sich diese Fragen eines Tages beantworten lassen.
Lesen Sie auch: Die Krankheit der tausend Gesichter
Die "Vorhersagemaschine" in unserem Kopf
Auch damit wir uns nahtlos durch die Welt bewegen und sie als zusammenhängende Einheit erleben können, muss unser Gehirn permanent abschätzen, was im nächsten Augenblick geschieht. Unser Denkorgan ist also eine „Vorhersagemaschine“: Was wir wahrnehmen, liegt sozusagen in der Zukunft. Doch wo genau wird dieser lückenlose Bewusstseinsstrom erzeugt? Dieser Frage ist der Neuropsychologe Assaf Breska am Max-Planck-Institut für Biologische Kybernetik in Tübingen mit einer Art Computerspiel und Hirnstrommessungen auf der Spur. Eine Schlüsselrolle scheint das Cerebellum, das Kleinhirn, zu spielen. „Es ist ein geheimnisvoller Teil des Gehirns, der 80 Prozent aller Neuronen ausmacht“, sagt Breska, „dessen Funktion wir aber immer noch nicht vollständig verstehen.“
Wahrnehmungstäuschungen: Wenn das Gehirn uns einen Streich spielt
Mai Thi Nguyen-Kim bringt die grauen Zellen mit Sinnestäuschungen und Aufmerksamkeitstest ans Limit. Wie ist es zu erklären, dass wir manchmal Dinge sehen, die in der Realität gar nicht existieren? „Der Spruch „Das glaub ich erst, wenn ich es mit eigenen Augen sehe“ ist aus neuropsychologischer Sicht fast schon ein bisschen naiv“, sagt die Moderatorin. „Denn unsere Wahrnehmung basiert ganz oft nur auf Annahmen unseres Gehirns. Es wendet Vorwissen an und macht die Welt so vorhersagbar. Nur manchmal gerät es dabei in Konflikte.“ Forschende nutzen solche Wahrnehmungsillusionen, um zu entschlüsseln, wie unser Hirn die Wirklichkeit konstruiert, wie unser Bewusstsein entsteht. Und Mai Thi Nguyen-Kim bringt den Philosophen René Descartes („Ich denke, also bin ich“) auf einer filmischen Zeitreise mit der sogenannten Gummihand-Illusion zur Verzweiflung.
Geist und Gehirn in den Medien: ARD alpha und mehr
Prof. Dr. Dem menschlichen Gehirn und seinen, anscheinend so unergründlichen Geheimnissen widmet sich BR-alpha, der Bildungskanal des Bayerischen Rundfunks, in seiner Sendereihe "Geist und Gehirn". Darin erklärt der Ulmer Hirnforscher Prof. Dr. Dr. Manfred Spitzer wie unser Gehirn konstruiert ist. Oder wie Gefühle wirken und Wahrnehmung und Denken funktionieren. Oder wie man im Schlaf lernt und dass man selbst im Alter noch weise werden kann. Die aktuelle Gehirnforschung kann zu diesem Themen zum Teil verblüffende Antworten geben.
Weitere interessante Sendungen und Beiträge zum Thema Geist und Gehirn sind unter anderem:
- "Richtig motiviert - wie Dopamin unser Gehirn beeinflusst": Quarks
- "Vergessen - Eine elementare Strategie des Gehirns": Nah dran, Bayern 2
- "Erinnern und Vergessen - So funktioniert unser Gedächtnis": Planet Wissen, ARD alpha
- "Das Gehirn": TELEKOLLEG Biologie, ARD alpha
- "Lebenslanges Lernen: Gut für’s Gehirn": Notizbuch, Bayern 2
- "Unser phänomenales Gehirn": Planet Wissen, ARD alpha
Lesen Sie auch: Aktuelle Parkinson-Forschung (SWR Mediathek)