Einführung
Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ, das die Grundlage für unser Denken, Fühlen und Handeln bildet. Es steuert nicht nur lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzschlag, sondern ermöglicht uns auch, zu lernen, uns zu erinnern und kreativ zu sein. Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau und die Funktionsweise des Gehirns und geht dabei auf verschiedene Aspekte ein, die von neurophysiologischen Grundlagen bis hin zu ethischen Fragen der Hirnstimulanz reichen.
Der Aufbau des Gehirns
Das Gehirn besteht aus verschiedenen Arealen, die jeweils spezifische Aufgaben erfüllen. Zu den wichtigsten Bestandteilen gehören:
Hirnhälften
Das Gehirn ist in zwei Hälften unterteilt, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Jede Hirnhälfte steuert vorwiegend die gegenüberliegende Körperseite und ist für bestimmte Funktionen stärker zuständig. Ein Experiment aus der australischen Tageszeitung ʺHerald Sunʺ verdeutlicht die unterschiedlichen Aufgaben der Hirnhälften.
Kleinhirn
Das Kleinhirn, eine tennisballgroße Struktur, ist an verschiedensten Gehirnfunktionen wie dem Zeit- und dem Tastempfinden beteiligt. Hirnforscher haben erkannt, dass das Kleinhirn eine größere Rolle spielt als bisher angenommen und womöglich sogar bei Autismus und Schizophrenie eine wichtige Rolle spielt.
Interaktives Tafelbild
Ein interaktives Tafelbild im Powerpoint-Format veranschaulicht den Aufbau des Gehirns ohne Erklärungen. Die einzelnen Abschnitte sind durchnummeriert und können im Unterrichtsverlauf selbst beschriftet oder auch die vorgegebenen Beschriftungen einzeln eingeblendet werden.
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Die Funktionsweise des Gehirns
Das Gehirn verarbeitet Informationen mithilfe von Nervenzellen (Neuronen), die über Synapsen miteinander kommunizieren. Diese Kommunikation ermöglicht es uns, Sinneseindrücke wahrzunehmen, zu lernen und uns zu erinnern.
Neurophysiologische Grundlagen, Lernvorgänge und Gedächtnistypen
Anhand von Arbeitsblättern können neurophysiologische Grundlagen, Lernvorgänge und Gedächtnistypen in einem Gruppenpuzzle erarbeitet werden. Die sehr ausführlichen Unterrichtsmaterialien von ʺWissenschaft in die Schuleʺ können als PDF heruntergeladen werden.
Nervensysteme: Optimierung der Informationsverarbeitung
Nervensysteme optimieren die Informationsverarbeitung durch Zentralisation. Der Bau und die grundlegende Funktionsweise von Nervenzelle und Synapse sind dabei von zentraler Bedeutung. Erkrankungen des Nervensystems können diese Prozesse beeinträchtigen.
Wie das Gehirn lernt
Das Gehirn lernt durch die Bildung neuer Verbindungen zwischen Neuronen und die Stärkung bestehender Verbindungen. Informationen zu diesem Thema finden sich in der PDF-Datei "Was jeder über das Gehirn wissen sollte" und im "Kleinen ABC der Neuronen".
Neuroenhancement und Hirnstimulanz
Die Möglichkeiten, das Gehirn durch Neuroenhancement und Hirnstimulanz zu beeinflussen, werfen ethische Fragen auf.
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Doping für das Gehirn
Neuroenhancement wirft die Frage auf: Das optimierte Gehirn oder Die schöne neue Doping-Welt? Anhand von Arbeitsblättern werden neurophysiologische Grundlagen, Lernvorgänge und Gedächtnistypen in einem Gruppenpuzzle erarbeitet.
Hirnstimulanz am Beispiel der Parkinson-Krankheit
Arbeitsblatt 3 fordert die Schüler auf, sich mit den Möglichkeiten der Hirnstimulanz schriftlich auseinanderzusetzen am Beispiel der Parkinson-Krankheit. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau des Gehirns kennen, eigenen sich Wissen an über die komplexen Gehirnfunktionen und erfahren etwas über die Behandlung von neurologischen Krankheiten, (z. B. Parkinson). Damit tauchen sie in das spannende Feld der verschiedenen Möglichkeiten der Hirnstimulanz ein. Sie sollen verstehen, mit welchen Mitteln und Methoden das Gehirn bzw. einzelne Areale, beeinflusst und Gehirnleistungen somit verbessert werden können. Bei diesem Thema treffen verschiedene Wissenschaftsbereiche aufeinander von der Neurologie über die Psychiatrie bis hin zur Ethik.
Ethische Fragen
Im weiteren Verlauf des Unterrichts bietet es sich an mit der Klasse über ethische Fragen zu diskutieren, die durch medizinische Fortschritte aufkommen - Stichwort "gläserner Mensch" beim Thema Gedankenlesen oder Persönlichkeitsveränderung durch Hirnschrittmacher.
Lernen und Gedächtnis
Das Gehirn ermöglicht es uns, Informationen aufzunehmen, zu speichern und wieder abzurufen.
Training von Gedächtnis und Aufmerksamkeit
Das Internet-Projekt zur Stärkung der kognitiven Fähigkeiten enthält neun wissenschaftlich fundierte Übungen, um Gedächtnis, Aufmerksamkeit und problemlösendes Denken (ʺExekutivfunktionenʺ) zu trainieren.
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Gedächtnistraining mit G. Staub
Der Schweizer Gedächtnistrainer Gregor Staub zeigt in seinem online verfügbaren Kurzvortrag an einem Elternabend (38 min), wie wir uns Lerninhalte besser merken können und sogar noch Spaß haben dabei. Einen weiteren Vortrag finden Sie hier. Gregor Staub sagt von sich, dass er Volksschulkindern das 1x1 binnen einer Stunde beibringen kann.
Unterrichtsmaterialien und Experimente
Es gibt zahlreiche Materialien und Experimente, die den Aufbau und die Funktion des Gehirns veranschaulichen.
Split Brain Experiments
Split Brain Experiments verdeutlichen die unterschiedlichen Funktionen der beiden Hirnhälften. Der von der Webseite benutzte Adobe Flash Player wird nach dem 31.12.2020 vom Hersteller nicht mehr unterstützt.
ʺDein Gehirnʺ - dreiteilige Reihe
Die Produktion zeigt in einem Mix aus aufwändigem Realfilm, humorvollen Comics und gut verständlichen Animationen, wie drei Jugendliche die großen und kleinen Hürden des Tages nehmen. Die Filme erklären, welche Teile des Gehirns diese Aufgaben bewältigen und was passiert, wenn dabei Ablenkung oder Gefühle ins Spiel kommen - wie Glück, Angst oder Stress. Der Gehirnforscher Prof.
Das Gehirn
Der Film beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise unseres Gehirns. Es wird außerdem gezeigt, wie es sich im Laufe der Evolution verändert hat und wie Neurobiologen heute die Vorgänge im Gehirn untersuchen. Zahlreiche Grafiken, Fotos und Texte können zur Vertiefung des Themas im Unterricht genutzt werden.
Unser Gehirn - das Wunderorgan
ʺFast 1.5 kg Nervengewebe - das erstaunlichste Stück Materie, die komplexeste Struktur des Universums, das faszinierendste Organ. Keine Maschine der Welt kann das, was sich in unserem Gehirn abspielt, nachvollziehen.ʺ Hier finden Sie fünf kostenlos herunterladbare ältere Arbeitsblätter von ʺSimply Scienceʺ zum Thema. Zum Herunterladen einfach den Link unter der jeweiligen Abbildung anklicken.
Das menschliche Gehirn - Werner Stangls Arbeitsblätter
Diese Homepage bietet fast wie ein Lehrbuch umfangreiche Informationen zu allen möglichen (nicht nur psychologischen) Aspekten rund ums Gehirn.
Onlineangebot zur Zeitschrift ʺGehirn und Geistʺ
In Gehirn&Geist berichten Wissenschaftler/innen und Journalist/innen über neue Erkenntnisse aus Psychologie und Hirnforschung.
Arbeitsblätter zur Visualisierung der Anatomie des Gehirns
Arbeitsblatt 1 sollte bereits vor dem Hören des Radiobeitrags verteilt werden. Es dient der Visualisierung der Anatomie des Gehirns anhand einer Grafik mit sieben Arealen, über die in der Sendung berichtet wurden. Arbeitsblatt 2 dient der Vertiefung des Wissens einzelner Hirnteile und deren Funktionen anhand von vier Fotos, auf denen unterschiedliche Tätigkeiten und Gefühle gezeigt werden.
Lehrplanbezug
Das Thema "Bau und Funktion des Gehirns" ist in verschiedenen Lehrplänen verankert.
Lehrplan für die bayerische Realschule
Biologie7. JahrgangsstufeB7.2 Kommunikations/- und InformationsverarbeitungWahrnehmung und Reaktion beim Menschen Subjektive Wahrnehmung als das Zusammenwirken von Sinnesorganen und GehirnSignale im Körper und ihre Übertragung, Bau und Arbeitsweise von Nervenzellen (vereinfachte Darstellung)Zusammenarbeit von Sinnesorgan, Muskulatur und Gehirn, Beteiligung von Hormonen
Lehrplan für das bayerische Gymnasium
Biologie9. JahrgangsstufeB 9.1 Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung durch Nerven- und HormonsystemDie Schüler setzen sich vorwiegend am Beispiel des Menschen mit Vorgängen der Informationsaufnahme und Verarbeitung auseinander und lernen dabei das sich ergänzende Zusammenspiel von Sinnesorganen, Nerven- und Hormonsystem kennen. Evolutionäre Zusammenhänge werden den Schülern vor allem bei der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Gehirns und Nervensystems deutlich. Nervensysteme: Optimierung der Informationsverarbeitung, z.B. ZentralisationBau und grundlegende Funktionsweise von Nervenzelle und SynapseErkrankung des Nervensystems, Z.B.
Neuroscience for Kids (englisch)
Neuroscience for Kids has been created for all students and teachers who would like to learn about the nervous system.
Hinführung zum Thema
Es dürfte nicht schwer sein, die Schülerinnen und Schüler für das Thema Gehirn zu begeistern, sind sie doch in ihrem Schulalltag ständig mit Aufnehmen, Speichern und Reproduzieren von Informationen beschäftigt. In der 8. Klasse spielt auch das Thema sanfte und weiche Drogen sowie Dopingmittel eine Rolle, anhand derer u.a. veranschaulicht werden kann, wie sie im Gehirn eingreifen und die Gehirnleistung verändern können.
Nachbearbeitung
Ebenfalls wäre ein Besuch bei einem Neurochirurgen interessant, der ein echtes (totes) Gehirn zeigen könnte, um die Anatomie zu veranschaulichen.
Grenzen der Erforschbarkeit
Die Schülerinnen und Schüler merken auch, dass es Grenzen in der Erforschbarkeit dieses Organs gibt - beispielsweise was die Ich-Identität und die Frage nach der Entstehung von Gefühlen anbelangt.