Unser Gehirn ist ein faszinierendes Organ, dessen ständige Wandlungsfähigkeit uns ein Leben lang begleitet. Es ist die Schaltzentrale unseres Gedächtnisses, in der etwa 100 Milliarden Nervenzellen miteinander kommunizieren. Doch was genau geschieht in diesem komplexen Netzwerk, wenn wir lernen, Erfahrungen sammeln oder uns mit unserer Umwelt auseinandersetzen? Die Antwort liegt in der engen Verflechtung von Psychologie und Biologie, die unser Gehirn auf einzigartige Weise vereint.
Neuroplastizität: Die Formbarkeit des Gehirns
Das Gehirn ist keine starre Struktur, sondern ein dynamisches System, das sich ständig neu organisiert. Diese Fähigkeit zur Anpassung wird als Neuroplastizität bezeichnet. Wenn wir lernen, setzen wir neue Reize, die das neuronale Netz verändern. Es bilden sich neue Verbindungen zwischen den Nervenzellen, wodurch das Gehirn dichter und größer wird.
Ein anschauliches Beispiel hierfür ist das Erlernen eines Musikinstruments wie der Geige. Nicolas Schuck, Psychologe und Neurowissenschaftler am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung Berlin, erforscht, wie das Gehirn Informationen verarbeitet. Er und sein Team haben herausgefunden, dass das Geigelernen über Wochen und Monate hinweg die Struktur des Gehirns verändert. Bestimmte Verbindungen zwischen den Nervenzellen und Hirnarealen, die für das Geigespielen notwendig sind, werden aktiver.
Neuroplastizität beschreibt also die wechselseitige Beziehung von Struktur und Funktion im Gehirn. Wie sich das Gehirn verändert, wenn wir es benutzen, und wie das veränderte Gehirn wiederum unser Handeln beeinflusst. Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht es uns, uns in unbekannten Umgebungen zu orientieren, mit neuen Situationen zurechtzukommen und komplexe Zusammenhänge zu durchschauen. Wir können schnell reagieren, abwägen, was neu und wichtig ist, und diese Informationen mit bereits gespeicherten Erfahrungen verbinden.
Neurogenese: Die Neubildung von Nervenzellen
Neben der Neuroplastizität spielt auch die Neurogenese, die Neubildung von Nervenzellen, eine wichtige Rolle für die Anpassungsfähigkeit des Gehirns. Diese findet hauptsächlich im Hippocampus statt, einem Hirnareal, das für das Gedächtnis, das Lernen und die räumliche Orientierung zuständig ist.
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Bis ins hohe Alter können sich im Hippocampus Nervenzellen erneuern. Dies ist besonders wichtig für Menschen, die beispielsweise nach einem Schlaganfall viele Dinge neu lernen müssen. Die Neurogenese trägt dazu bei, dass sich das Gehirn von Schädigungen erholen und neue Funktionen erlernen kann.
Routinen und Gewohnheiten: Der Autopilot des Gehirns
Das Gehirn spielt auch bei der Ausbildung von Routinen und Gewohnheiten eine entscheidende Rolle. "Sind wir einmal an eine Verhaltensweise gewöhnt, schalten wir gewissermaßen auf Autopilot", erklärt Lars Schwabe, Professor für Psychologie an der Universität Hamburg. Das Gehirn spare dadurch Arbeit.
Dies zeigt sich auch bei der Ernährung. Essen wir regelmäßig Lebensmittel mit viel Zucker und Fett, gewöhnt sich unser Gehirn daran und verlangt nach mehr. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Bereiche im Gehirn an Signale des Magens gekoppelt sind, die vermutlich unser Hunger- und Sättigungsgefühl beeinflussen. Die Auswirkungen von Zucker und Fett auf das Gehirn sind sogar auf MRT-Bildern sichtbar.
Wie lange es dauert, neue, gesunde Gewohnheiten aufzunehmen, ist individuell verschieden. Studien zeigen, dass die Dauer je nach Routine zwischen 18 und 245 Tagen variiert.
Blick ins Gehirn: Neurowissenschaftliche Methoden
Mit Hilfe der Neurowissenschaften können die Fähigkeiten unseres Gehirns immer genauer erklärt werden. Bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglichen einen Blick ins Gehirn. Damit können Veränderungen von Hirnarealen untersucht und das neuronale Netz in seiner Dichte erfasst werden.
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Das MRT bietet die Möglichkeit, immer besser zu verstehen, wie unser Gehirn tatsächlich lernt. Allerdings reicht das Verfahren nicht aus, um die neuronalen Aktivitäten im Detail zu erkennen.
Zwischenmenschliche Beziehungen: Der soziale Einfluss auf das Gehirn
Prof. Dr. Joachim Bauer betont, dass zwischenmenschliche Beziehungen das Gehirn maßgeblich beeinflussen. Beziehungserfahrungen formen neuronale Strukturen und legen neuroendokrinologische Reaktionsmuster des gesamten Organismus fest.
"Gene formen die grobe Struktur des Gehirns, doch die Erfahrungen des Kindes sind es, welche die Feinregulierung bei den Nervenverbindungen bestimmen, wovon die Funktionsweise des Gehirn abhängt. Diese Feinregulierung durch Erfahrungen in der Umwelt geht auch im Erwachsenenalter weiter", so Bauer.
Erfahrungen mit der Umwelt bestimmen unser seelisches Erleben und Verhalten. Sie spielen bereits bei der prä- und postnatalen Hirnentwicklung eine entscheidende Rolle und determinieren späteres Erleben und Verhalten. Das genetische Programm beschränkt sich beim Gehirn auf die Bereitstellung der anatomischen Hirnanteile mit ihren jeweiligen Kerngebieten und spezifischen Transmittersystemen. Für die innere Repräsentation der Welt, für den Erwerb neuropsychologischer Programme sowie seelischer Interpretations- und Reaktionsmuster werden seitens des genetischen Apparates jedoch keine festinstallierten neuronalen Schaltkreise vorgegeben.
Im Kortex ist lediglich ein Überschuss an zunächst weitgehend funktionslosen neuronalen Verschaltungen (Synapsen) der Nervenzellen untereinander vorgegeben. Die Nervenzell-Anatomie verändert sich unter jeweiligen Erfahrungen mit der Umwelt. Nach dem Prinzip "Benütze es oder Du verlierst es" (Use it or lose it) kommt es unter dem prägenden Einfluss individueller Umwelterfahrungen zum "Imprinting", d.h. zur Herausbildung und Stabilisierung von Nervenzell-Netzwerken.
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"Die neuro-anatomischen Feinstrukturen im Gehirn werden durch seelische Aktivität festgelegt. Nervenzell- Verbindungen entstehen durch sozial vermittelte Erfahrungen in der Umwelt, Nervenzell- Verbindungen geben diese Erfahrungen wieder bzw. enthalten sie", erklärt Bauer.
Störungen zwischenmenschlicher Beziehungen können Seele und Gehirn krank machen. Zwischenmenschliche Beziehungen haben über ihre psychobiologischen Effekte klinische Folgen. Stimulusdeprivation, wie sie z. B. Säuglinge erleiden, deren Mütter an einer postpartalen Depression erkrankt sind, hat bei den betroffenen Kindern psychobiologische Beeinträchtigungen zur Folge, die nicht nur in einer späteren Einengung der seelischen Erlebnisbreite, sondern auch in neuropsychologischen Defiziten zum Ausdruck kommen können.
Kinder, die unter benachteiligten Bedingungen aufgewachsen sind oder von manifesten Misshandlungen betroffen waren, zeigen gegenüber Kontrollgruppen nicht nur Beeinträchtigungen des seelischen Erlebens und Verhaltens, sondern auch testpsychologisch sowie elektro-enzephalographisch (im EEG) nachweisbare Störungen biologischer Hirnfunktionen.
Traumatisierungen in der Kindheit können verheerende Gesundheitsschäden verursachen. Studien belegen, dass mindestens 10 % der Bevölkerung während Kindheit und Jugend von massiven und anhaltenden Gewalterfahrungen betroffen sind. Deren Folgen sind empirisch belegt: Depressive Erkrankungen (Prävalenz 10%), körperliche Beschwerden ohne organischen Befund (Prävalenz 10%), dissoziative Störungen (Prävalenz 6%) und Borderline-Störungen (Prävalenz 1-2%).
Psychotherapie: Heilung für Seele und Gehirn
Psychotherapie kann seelische Erkrankungen heilen und positive Effekte auf Gehirn und Körper haben. Seelische Erkrankungen bilden sich keineswegs von selbst zurück. Die empirische Datenlage darüber, dass Psychotherapie wirksam ist, ist erdrückend.
Psychotherapie hilft nicht nur der Seele, sondern auch dem Körper, denn in einem lebenden Organismus sind alle biologischen Funktionen zutiefst "beseelt".
Die zwei Ebenen des Denkens: Psychologie und Biologie
Onur Güntürkün, Professor für Biopsychologie an der Ruhr-Universität Bochum, betont die Bedeutung der Kombination von Psychologie und Biologie für das Verständnis des Denkens. Er erklärt, dass sich das Denken aus zwei Richtungen erkunden lässt:
- Die abstrakte Ebene (Psychologie): Hier geht es um die Entdeckung der Mechanismen und Regelhaftigkeiten des Denkens.
- Die biologische Ebene: Hier wird untersucht, wie das Denken im neuralen Substrat generiert wird.
Güntürkün ist überzeugt, dass man das Denken gleichzeitig auf diesen zwei verschiedenen Ebenen analysieren muss, um es vollständig zu verstehen. Die Kombination dieser zwei Ebenen macht die Stärke der neurowissenschaftlichen Psychologie aus.
Früher wurden Psychologen auf großen Kongressen der Hirnforscher kaum ernst genommen. Das hat sich grundlegend geändert. Hirnforscher brauchen heute umfassendere Erklärungen und eine fundiertere Theorie, mit der sich die Teilaspekte zu einem größeren Bild kombinieren lassen. Sie müssen in ihrer Forschung die verschiedenen Aspekte kombinieren können, und deshalb wächst der Wunsch, über die Disziplinen hinweg zusammenzuarbeiten.
Güntürkün arbeitet im Bereich der experimentellen Psychologie viel mit Tauben. Er erklärt, dass Psychologen weiche Fragen mit harten Methoden untersuchen. Man kann zum Beispiel fragen: Wie erkenne ich einen Gegenstand? Das ist eine weiche Frage, auf die man nicht sofort antworten kann. Aus dem Blickwinkel der experimentellen Psychologie kann man aber zuerst sehr viele Teilfragen stellen, die sich experimentell überprüfen lassen.
Neurowissenschaften und Gesundheitsförderung
Die Neurowissenschaften beschäftigen sich mit dem Zentralnervensystem und insbesondere mit dem Gehirn. Sie sind in den 1970er-Jahren aus Bereichen der Medizin, Psychologie, Biologie, Chemie, Physik, Informatik und verwandten Wissenschaften entstanden. Disziplinäre Ansätze allein waren zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht mehr ausreichend, um das Gehirn in seiner Komplexität zu untersuchen, so dass die Neurowissenschaften als neues interdisziplinäres Forschungsfeld entstanden.
Zu den Neurowissenschaften gehören:
- Neurophysiologie
- Neuroanatomie
- Kognitive Neurowissenschaften
- Computational Neuroscience
- Molekulare Neurowissenschaften/Neurobiologie
- Neurologie
- Neuropsychologie
- Neuropharmakologie
Die Neurowissenschaften haben in den vergangenen Jahrzehnten grundlegende Fortschritte bezüglich des Wissens über das Gehirn und seine Funktionsweise gemacht, die sowohl für das Behandeln von Krankheiten als auch für deren Prävention von Relevanz sind. Angestoßen durch Innovationen in der Medizintechnik konnte die Hirnforschung wichtige Erkenntnisse über neuronale Prozesse gewinnen. Vorgänge im Gehirn können heute präziser beschrieben werden, als dies noch vor wenigen Jahren der Fall war.
Zu den technischen Fortschritten gehören insbesondere neue und verbesserte Verfahren der neuronalen Bildgebung, wie die Magnetresonanztomographie (MRT), die Computertomographie (CT) und die Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Auch die Elektroenzephalographie (EEG) und die Magnetenzephalographie (MEG) tragen zu den verbesserten Analysemöglichkeiten neuronaler Prozesse bei.
Mittels dieser neuen Methoden ist es möglich, pathologische Veränderungen im Gehirn frühzeitig zu erkennen und, soweit möglich, geeignete Behandlungsmaßnahmen zu ergreifen.
Probleme der Neurowissenschaften
Trotz der beeindruckenden Möglichkeiten der Neurowissenschaften gibt es auch eine Reihe von Problemen.
Erstens ist bis heute noch nicht genau bekannt, wie sich verschiedene neuronale Erkrankungen im Gehirn manifestieren. Zwar gibt es verschiedene Anhaltspunkte dafür, welche Funktionen im Gehirn bei einer psychischen Erkrankung gestört sind, aber es gibt keine einzige Störung, die sich eindeutig auf der Basis eines Hirnbildes oder eines anderen Biomarkers diagnostizieren ließe. Dies hängt nicht zuletzt damit zusammen, dass gerade psychische Störungen in hohem Maße sozial vermittelt und konstruiert sind.
Zweitens ist problematisch, dass selbst bei einer frühen Diagnose für viele neuronale Erkrankungen zurzeit noch die Behandlungsmethoden fehlen. Somit stellt sich die Frage nach dem Wert und den Nebenwirkungen der Diagnose, wenn eine sinnvolle Intervention nicht möglich ist.
Neuropharmakologie
In der Neuropharmakologie werden Psychopharmaka eingesetzt, um in den Neurotransmitter-Haushalt des Gehirns einzugreifen. Dies ist vor allem bei Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer, anderen demenziellen Erkrankungen und psychischen Störungen wie Schizophrenie und Depression eine wichtige Behandlungskomponente. Eine wichtige Rolle spielen in diesem Zusammenhang im Gehirnstoffwechsel die Substanzen Serotonin, Noradrenalin und Dopamin.
Zwar gibt es bis heute keine Medikamente, die insbesondere neurodegenerative Erkrankungen heilen könnten, doch zumindest lassen sich diese Prozesse verlangsamen, und die Lebensqualität kann für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Die Bedeutung der Neurowissenschaften liegt also bisher vor allem darin, dass bei neuronalen Erkrankungen gesundheitsbeeinträchtigende Erscheinungen und Auswirkungen früh erkannt, therapiert und gelindert werden können.
Ähnlich wie die diagnostischen Verfahren steht die Neuropharmakologie aber noch vor großen Herausforderungen. Bis heute basiert trotz aller Fortschritte in diesem Bereich sowohl die Forschung als auch die richtige Einstellung von Patientinnen und Patienten mit entsprechenden Medikamenten zu einem bedeutenden Anteil auf dem Prinzip von Versuch und Irrtum.
Neuroethik und Gehirn-Computer-Schnittstellen
Weitere für die tertiäre Prävention relevante Bereiche sind die Neuroprothetik und Gehirn-Computer-Schnittstellen. In der Neuroprothetik werden Prothesen für Menschen mit körperlichen Einschränkungen entwickelt, die diese mittels ihrer Gedanken steuern. Über Neurofeedback lernen Patientinnen und Patienten, ihre Gedanken gezielt einzusetzen, um mit einer Prothese ganz unterschiedliche Operationen auszuführen.
Neurowissenschaften und Prävention
Die Neurowissenschaften haben nicht nur den Anspruch, neuronale Krankheiten zu erklären, zu lindern und zu heilen, sondern auch menschliche Entwicklungsprozesse zu beschreiben und damit auch allgemein zur primären Prävention und Gesundheitsförderung beizutragen.
Die Neuropädagogik versucht diese Erkenntnisse zu nutzen und Bildung sowie Rehabilitation zu verbessern und zu fördern. Es ist unstrittig, dass beispielsweise frühkindliches Lernen durch optimale Bedingungen und Faktoren, die unter anderem auch von der Hirnforschung herausgearbeitet wurden, entscheidend verbessert werden und damit langfristig Gesundheit gefördert werden kann.
Neurowissenschaften und das Konzept von Gesundheit
Die Neurowissenschaften tragen jedoch nicht nur zur Prävention und Gesundheitsförderung bei, sondern stellen das Konzept von Gesundheit und dem, was als „normal“ angesehen wird, grundlegend in Frage. Besonders deutlich wird dies mit Blick auf das sogenannte Cognitive Enhancement (Gehirndoping).
Biopsychologie: Die Verbindung von Körper und Psyche
Die Biopsychologie ist ein Teilgebiet der Psychologie und umfasst das Zusammenspiel zwischen dem menschlichen Körper und seinen psychologischen Vorgängen. Genauer gesagt wird untersucht, wie das Verhalten, die Emotionen und das Denken von Lebewesen durch den Körper beeinflusst werden.
Die Biopsychologie ist heute vorrangig geprägt durch die neuen technologischen Entwicklungen der letzten Jahrzehnte. Dadurch wurde es unter anderem möglich, das Gehirn zu untersuchen, ohne Eingriffe vorzunehmen, indem Vorgehensweisen, wie die Fluoreszenzmikroskopie oder die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT), angewendet werden.
Die Biopsychologie basiert auf der Vorstellung, dass physiologische Vorgänge das Verhalten von Menschen beeinflussen. Diese biologischen Prozesse und Vorgänge spielen sich dabei insbesondere im menschlichen Gehirn ab, weshalb sich in der Biopsychologie auch auf Erkenntnisse aus der Neurowissenschaft bezogen wird.
Zudem wird in der Biopsychologie davon ausgegangen, dass Lernprozesse das menschliche Verhalten beeinflussen. Das menschliche Erleben und Verhalten wird somit durch Informationsübertragung im Nervensystem erklärt.
Biopsychologische Persönlichkeitstheorien
Die menschliche Persönlichkeit wird in der Biopsychologie durch die anatomischen Unterschiede von Personen erklärt. Viele der biopsychologischen Persönlichkeitstheorien basieren auf der Persönlichkeitstheorie des deutsch-britischen Psychologen Hans Eysenck aus dem Jahr 1974. So auch die Persönlichkeitstheorien von Jeffrey Gray und Marvin Zuckerman.
Eysenck: Psychophysiologische Aktivierungstheorie
Hans Eysenck entwickelte seine Persönlichkeitstheorie im Jahr 1974. Sie wird auch PEN-Modell, Drei-Faktoren-Modell oder psychophysiologische Aktivierungstheorie genannt. Die Theorie betrachtet drei Aspekte der Persönlichkeit als physiologische Voraussetzungen, die durch Unterschiede im Gehirn zustande kommen:
- Introvertiertheit
- Extravertiertheit
- Neurotizismus
Diese Persönlichkeitseigenschaften werden dadurch beeinflusst, wie stark das Gehirn auf äußere Reize reagiert.
Gray: Verhaltenshemmungssystem und Verhaltensaktivierungssystem
1970 stellte der britische Psychologe Jeffrey Alan Gray seine Theorie auf, in der er sich mit der Grundlage und Struktur der Persönlichkeit beschäftigte. Dabei handelt es sich um eine Erweiterung der Persönlichkeitstheorie von Hans Jürgen Eysenck. Zudem basiert Grays Theorie auf den Überlegungen des operanten Konditionierens.
Der bedeutendste Teil der Persönlichkeitstheorie nach Gray liegt in seiner Theorie zur Entstehung und Aufrechterhaltung von Emotionen. Dies soll von drei Systemen im menschlichen Gehirn gesteuert werden:
- Behavioral Inhibition System (BIS)
- Behavioral Activation System (BAS)
- Fight-Flight-System (FFS)
Zuckerman: Sensation Seeking
Auch die Theorie des amerikanischen Psychologen Marvin Zuckerman ist eine Weiterentwicklung der Persönlichkeitstheorie von Hans Eysenck. Zuckerman stellte bei einer seiner Studien zu sensorischer Deprivation (dem Entzug von Sinneseindrücken) fest, dass einige seiner Proband*innen die Isolation von anderen Menschen besser ertrugen als andere. Angesichts dessen entwickelte er die Sensation-Seeking-Skala.
Die Sensation-Seeking-Skala geht davon aus, dass jedes Individuum versucht, einen idealen Zustand zwischen Stress und Langeweile herzustellen, das sogenannte optimale Erregungslevel (eng. optimal level of arousal, kurz: OLA). Die Suche nach diesem OLA wird auch als Sensation Seeking bezeichnet und gilt als Persönlichkeitsmerkmal, das unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann. Zuckerman unterscheidet in diesem Fall zwischen: