Das Gehirn: Schaltzentrale des Körpers und Wunderwerk der Natur

Das Gehirn ist die lebenswichtige Schaltzentrale unseres Körpers. Es bestimmt, wie wir denken, fühlen, lieben oder hassen. Das Bewusstsein sitzt dort - und vielleicht auch die Seele? Es ist unsere lebenswichtige Schaltzentrale: Das Gehirn. Ohne seine Steuerung läuft nichts in unserem Körper. Fast sechs Millionen Kilometer lange Nervenbahnen mit über 100 Milliarden Nervenzellen sind ständig damit beschäftigt, all die Eindrücke und Reize zu verarbeiten, die auf uns einströmen. Wie das Gehirn funktioniert, weiß die Wissenschaft heute bereits recht genau.

Die Komplexität des Gehirns

„Unser Gehirn ist ein Wunderwerk, das hyperkomplex ist“, sagt der Hirnforscher Gerhard Roth. „All das, was wir sind und erleben, wird in unserem Gehirn produziert.“ Das Gehirn sei „unser großer Inszenator: Freude, Angst, alles wird in unserem Gehirn erzeugt. Seit rund fünf Jahrzehnten erforscht der Professor für Verhaltensphysiologie und Entwicklungsneurobiologie an der Universität Bremen, wie diese Schaltzentrale funktioniert - und wie sie unser Verhalten und unsere Psyche beeinflusst. „Wie ein Mensch sich psychisch entwickelt, das ist von einer verwirrenden Vielfalt. Das geht schon vor der Geburt los - immer im Wechselspiel zwischen individuellen Genen und der ganz individuellen Umwelt. Jeder Mensch ist psychisch einmalig. Den heute 72-Jährigen interessieren auch die großen Rätsel der Hirnforschung: Man wisse mittlerweile sehr gut, wie das Gehirn funktioniert, dies komme zum Beispiel der Therapie von Hirntumoren oder Schlaganfällen zugute. „Aber wie unser Denken entsteht, unser Gedächtnis, unsere geistigen Zustände, das ist ein letzter Schlussstein in der Forschung. Auch die Frage, warum wir überhaupt Gefühle erleben.“ Diesen Fragen widmet er sich in seinem neuen Buch „Wie das Gehirn die Seele macht“, das er gemeinsam mit der Hirnforscherin Nicole Strüber geschrieben hat: "Es gibt einen ganz typischen Bereich, den man `limbisches System´ nennt - und der ist der Sitz der Seele im engeren Sinne.“ All das, was man seit Jahrhunderten mit dem Begriff der Seele in Verbindung bringe, sei im Hirn tief verankert. Und da ist dann noch die Frage des Alterns, die Angst vieler vor Demenz, vor Alzheimer, sie lässt auch ihn nicht unberührt. „Davor haben alle Angst, die halbwegs mit diesem Thema zu tun haben. Es gibt kein Medikament, aber man kann sich schützen.

Das Gehirn verarbeitet Sinneseindrücke, beeinflusst unsere Körperfunktionen, speichert Erinnerungen, koordiniert unser Handeln. Das Organ bildet zusammen mit dem Rückenmark das zentrale Nervensystem (ZNS). Das Hirngewebe besteht aus Nervenzellen und Stützzellen (Gliazellen). Umhüllt wird das Gehirn von Hirnhäuten. Im Durchschnitt wiegt es rund eineinhalb Kilo.

Anatomie und Bereiche des Gehirns

Das Gehirn wird in verschiedene Bereiche unterteilt:

• Großhirn (Cortex): Das Großhirn besteht auf zwei Gehirnhälften. Sie sind durch den sogenannten Balken verbunden. Jede Hälfte wird in Lappen eingeteilt, darunter Frontallappen (Stirnlappen), Parietallappen (Scheitellappen), Temporallappen (Schläfenlappen), Okzipitallappen (Hinterhauptslappen). Bereiche der stark gefurchten Großhirnrinde sind auf bestimmte Funktionen spezialisiert. So liegen zum Beispiel im Frontallappen Regionen, die vor allem für die Motorik zuständig sind. Im Okzipitallappen befindet sich unter anderem die sogenannte Sehrinde, die Sinneseindrücke verarbeitet, die wir über die Augen aufnehmen. Das Großhirn ist zuständig für das Lernen, Denken, Erinnern und Planen. Außerdem steuert es bewusste Bewegungen und Sinneseindrücke.
• Zwischenhirn: Das Zwischenhirn enthält unter anderem den Thalamus. Er ist eine wichtige Schaltzentrale und erfüllt zugleich eine Filter- und Auslesefunktion, indem er nicht alle Reize an das Großhirn weiterleitet. Der Hypothalamus steuert Komponenten des Hormonsystems und des nicht willkürlichen (vegetativen) Nervensystems. Der Thalamus ist einerseits das Haupteingangszentrum für sensorische Informationen, die von dort aus an das Großhirn weitergeleitet werden. Der Hypothalamus ist das Kontrollzentrum des vegetativen Nervensystems. Er steuert Hunger und Durst, die Körpertemperatur und auch das Sexual- und Fortpflanzungsverhalten. Außerdem koordiniert der Hypothalamus rhythmische Verhaltensweisen.
• Kleinhirn (Cerebellum): Das Kleinhirn ist hinten unter dem Großhirn angesiedelt. Es spielt unter anderem eine wichtige Rolle in unserem Gleichgewichssystem und bei der Regulation von Bewegungen. Das Kleinhirn ist zuständig für die Koordination, das Gleichgewicht und die Feinmotorik.
• Hirnstamm: Der Hirnstamm reguliert viele Vitalfunktionen wie Atmung und Kreislauf, sowie wichtige Reflexe, zum Beispiel den Schluck- und Hustenreflex. Der Hirnstamm steuert überlebenswichtige Funktionen wie die Atmung, den Herzschlag und den Kreislauf sowie Reflexe und den Schlaf. Der Hirnstamm stellt die vordere Verlängerung des Rückenmarks dar. Seine Funktion besteht in der Bewegungskoordination und der Weiterleitung von Informationen an höhere Gehirnzentren.
• Hirnhäute: Unser Gehirn ist durch schützende Häute und Flüssigkeit (Liquor) umgeben, die auch als Hirnhäute oder Meningen bezeichnet werden.

Egal, was wir tun: Ob wir denken, essen, reden, lachen, Fahrrad fahren, atmen, sehen, riechen, hören, fühlen, laufen, springen, werfen, reiten, lernen, schreiben, Klavier spielen, schwimmen, rechnen, spazieren gehen … Sogar wenn wir nichts tun und schlafen: Unser Gehirn ist immer beteiligt und immer aktiv.

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Funktionsweise des Gehirns

Unser Gehirn wiegt gerade einmal 1.300 Gramm. Bei Frauen ist es ein kleines bisschen weniger, bei Männern ein kleines bisschen mehr. Wichtig! Das Gewicht hat überhaupt nichts mit der Intelligenz eines Menschen zu tun. Das Gehirn sieht aus, wie eine sehr große, weiche, tief gefurchte graue Walnuss.

Als Steuerzentrale ist das Gehirn mit jedem einzelnen Teil unseres Körpers verbunden. Da gibt es richtige Leitungen, die Nerven. Die bestehen, wie das Gehirn selbst auch, aus vielen einzelnen Nervenzellen und sehen aus wie sehr dünne weiße Kabel. Und eigentlich funktionieren sie auch so: Sie leiten eine Nachricht elektrisch weiter.

Im Kopf gehen diese Leitungen direkt vom Gehirn zu Augen, Mund, Nase, Ohren, Zunge usw. Das sind die Hirnnerven, zwölf sind es insgesamt. Vom Gehirn durch die Wirbelsäule, also vom Kopf in den Körper, führt das Rückenmark - eine dickere Leitung, ungefähr so dick wie ein Bleistift. Über all diese Leitungen steuert unser Gehirn den ganzen Körper. Das geht unvorstellbar schnell. Noch dazu kann das Gehirn auch vieles gleichzeitig. Und das schaffen nicht einmal die besten, größten und leistungsfähigsten Computer auf der ganzen Welt!

Das ist möglich, weil nicht immer das ganze Gehirn arbeiten muss, sondern für verschiedene Aufgaben verschiedene Abteilungen zuständig sind: Das Sprechen und Denken übernimmt zum Beispiel das Großhirn, der obere und größte Teil unseres Gehirns direkt unter der Schädeldecke. Für Bewegungen ist das Kleinhirn im Hinterkopf zuständig. Und all das Lebenswichtige, was nebenbei abläuft, ohne dass wir daran denken müssten - atmen, das Blut durch den Körper schicken, auch husten und niesen -, das regelt der Hirnstamm zwischen Großhirn und Rückenmark. Ohne ihn könnten wir überhaupt nicht leben. Das Zwischenhirn leitet alle eingehenden Signale aus dem Körper an die entsprechende Gehirnregion weiter.

Die ständige Veränderung des Gehirns

Unser Gehirn verändert sich ein Leben lang. Ständig nimmt es neue Informationen auf und verknüpft sie mit bereits vorhandenem Wissen. Immer wenn wir etwas neues lernen, "sprechen" im Gehirn Nervenzellen miteinander und bilden neue Verbindungen. Das Gehirn steuert Organe und Bewegungen des Körpers. Außerdem kann es Gefühle und Erinnerungen erzeugen. Jedes einzelne Gehirn kann dabei mehr Wissen speichern als sämtliche Bibliotheken der Welt. Alles, was jemals auf dieser Welt von Menschen gemacht wurde - gebaut, hergestellt, geschrieben, gedichtet oder komponiert - haben Menschen mit ihren Gehirnen erdacht.

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Bestehend aus circa 100 Milliarden Nervenzellen, die mit über 100 Billionen Synapsen miteinander kommunizieren, ist es die Schaltzentrale unseres Körpers. Über Nervenbahnen steuern diese Nervenzellen im ununterbrochenen Austausch unseren gesamten Körper, indem sie Signale auf komplexe Weise weiterleiten. „Kein Organ ist so vielseitig wie unser Gehirn. Es entwickelt sich bereits in der dritten Schwangerschaftswoche und verändert sich im Laufe unseres Lebens unaufhörlich weiter.“ sagt Dr. Kein Organ ist so vielseitig wie unser Gehirn. Unser Gehirn lässt sich in verschiedene Bereiche unterteilen, die alle ihre eigenen, unfassbar vielseitigen Funktionen erfüllen. Das Großhirn ist der größte und wichtigste Teil unseres Gehirns und verbindet als oberste Instanz des Zentralen Nervensystems die Gesamtheit aller Organe miteinander, sorgt für deren Abstimmung und verarbeitet innere sowie äußere Reize.

Schutzmechanismen des Gehirns

Neben den Hirnhäuten wird das Gehirn auch durch den knöchernen Schädel geschützt. Zusätzlich gewährt die Blut-Hirn-Schranke Schutz, indem sie nur bestimmte Moleküle durchlässt und eine Barrierefunktion zwischen dem Blut und dem zentralen Nervensystem übernimmt. Außerdem gibt es eine Filterfunktion zwischen Blut und Gehirn für Glukose, Blutsalze, Elektrolyte, Hormone und Schadstoffe. Auch Krankheitserreger und bestimmte Medikamente werden dadurch herausgefiltert.

Krankheiten des Gehirns

Stimmt etwas nicht mehr mit unserem Gehirn, so bekommen wir dies auf vielfältige Weise zu spüren. Krankheiten, die unser Gehirn betreffen, sind so vielfältig wie das Organ selbst. So gibt es Erkrankungen, die das Gehirn auf der Zellebene schädigen, wie beispielsweise Demenz, Multiple Sklerose oder Epilepsie. Krankheiten wie Depressionen, Bipolare Störungen oder Schizophrenie hingegen beruhen auf einer gestörten Balance des Gehirns. Verschiedene innere und äußere Einflüsse wie Verletzungen, Stöße, genetisch veranlagte Krankheiten oder Entzündungen im Körper können das Gehirn trotz der Schutzmechanismen schädigen.

Einige der häufigsten Erkrankungen des Gehirns sind:

• Hirnhautentzündung (Meningitis): Viren oder Bakterien können eine Entzündung der Hirn- oder Rückenmarkshäute auslösen. Typische Symptome sind Nackensteifigkeit, hohes Fieber, starke Kopfschmerzen, Lichtempfindlichkeit und Verwirrung.
• Gehirnerschütterung: Die Gehirnerschütterung ist die leichteste Form einer Schädel-Hirn-Verletzung. Anzeichen sind eine meist kurze Bewusstlosigkeit, Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen. Auch kurze Erinnerungslücken bis zu einer Stunde sind möglich.
• Schädel-Hirn-Trauma: Bei einem Schädel-Hirn-Trauma treten teilweise ähnliche Symptome wie bei einer Gehirnerschütterung auf. Typischerweise ist man schläfrig und nur bedingt ansprechbar. Außerdem kann es zu Krampfanfällen, Erbrechen und Problemen beim Öffnen der Augen kommen.
• Schädelprellung: Die Schädelprellung ist eine schwerere Verletzung mit Schädigung der Gehirnsubstanz, bei der bleibende Schäden möglich sind. Die Bewusstseinsstörung kann länger als eine Stunde anhalten. Auch Lähmungen oder epileptische Anfälle sind möglich.
• Epidurales Hämatom: Als epidurales Hämatom wird eine Blutung zwischen der harten Hirnhaut und dem Schädelknochen durch einen Gefäßriss beschrieben. Die Ursache für den Bluterguss ist meist eine Bewusstseinstrübung oder Halbseitenlähmung.
• Subdurale Hämatome: Ein Bluterguss im Subduralraum zwischen der weichen und der mittleren Hirnhaut entsteht meist durch eine stärkere Hirnprellung.
• Hirnblutung (Subarachnoidalblutung): Eine Hirnblutung stellt immer einen Notfall dar, da Lebensgefahr besteht. Oft ist der Auslöser ein Aneurysma. Zu den Symptomen zählen plötzlich auftretende, sehr starke sogenannte Vernichtungskopfschmerzen sowie Übelkeit, Erbrechen und ein steifer Nacken.
• Epileptischer Krampfanfall: Bei einem epileptischen Krampfanfall vor dem 25. Lebensjahr kann die Ursache in einer frühkindlichen Hirnschädigung liegen. Im späteren Lebensalter können Anfälle unter anderem durch Tumore, Hirn- und Gefäßkrankheiten, Hirninfarkte, Traumata oder Infektionen wie eine Herpes-Enzephalitis bedingt sein.
• Multiple Sklerose (MS): Multiple Sklerose ist eine nicht heilbare, chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. Sie kann sich durch vielfältige Symptome wie Muskelschwäche, Lähmungen, Gefühlsstörungen oder Missempfindungen äußern.
• Tumore: Es gibt gutartige und bösartige Hirntumore, die in jedem Lebensalter auftreten können. Zu den häufigsten bösartigen Tumoren zählt das Glioblastom. Die Symptome hängen von der Größe, Art und Lage des Tumors ab.
• Schlaganfall: Ein Schlaganfall tritt durch eine Blockade oder das Platzen eines Blutgefäßes im Gehirn auf, was zu einer Unterbrechung der Sauerstoffversorgung führt. Typische Symptome sind Lähmungen im Gesicht sowie Schwierigkeiten bei Armbewegungen und beim Sprechen.
• Demenz: Demenz ist eine nicht heilbare Durchblutungsstörung im Gehirn, die durch verschiedene Erkrankungen verursacht werden kann. Die häufigste Form der Demenz ist die Alzheimer-Erkrankung. Typische Anzeichen sind Gedächtnisprobleme, verändertes Sozialverhalten und Schwierigkeiten beim Sprechen.

Gedächtnis: Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis

Das Gedächtnis ist eine wichtige Funktion des Gehirns und verfügt über eine Speicherkapazität von mehreren Milliarden Gigabyte. Wenn Dinge mit mehreren Sinnen wahrgenommen werden, können wir sie uns besser einprägen. Die Informationen werden dabei oft mit Bildern oder Geschichten verknüpft.

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• Kurzzeitgedächtnis: Das Kurzzeitgedächtnis hat nur eine begrenzte Speicherkapazität und behält Informationen nur für wenige Sekunden. Um eine Information vom Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis zu übertragen, sind etwa sechs Wiederholungen notwendig.
• Langzeitgedächtnis: Das Langzeitgedächtnis kann unbegrenzt und dauerhaft Informationen aufnehmen. Es speichert alle erlebten Ereignisse und gelernten Informationen. Ohne das Langzeitgedächtnis hätten wir keine Identität, da wir uns nicht an unseren Namen, Wohnort oder Geburtsort erinnern könnten. Ist eine Information einmal im Langzeitgedächtnis gespeichert, wird sie in der Regel nicht vergessen, auch wenn sie manchmal schwer abrufbar ist.

Brain Fog

Als Brain Fog oder Hirnnebel wird ein Zustand der Vergesslichkeit bezeichnet, der für einige Minuten und manchmal auch für Wochen oder sogar Monate anhalten kann. Typische Anzeichen sind unter anderem:

• Konzentrationsschwierigkeiten
• Mentale Erschöpfung und Antriebslosigkeit
• Wortfindungsstörungen, Vergesslichkeit und Verwirrung
• Müdigkeit, Kopfschmerzen und Stimmungsschwankungen

Vor allem der Lebensstil, wie zu wenig Schlaf, Stress oder eine unausgewogene Ernährung, kann sich negativ auf den Zustand auswirken. Auch Flüssigkeits- und Nährstoffmangel, wie zum Beispiel bei Magnesiummangel oder Unverträglichkeiten, sind Einflussfaktoren. Brain Fog tritt jedoch auch häufig in den Wechseljahren oder während der Schwangerschaft und Stillzeit auf. Des Weiteren kann er durch verschiedene Erkrankungen und Infektionskrankheiten wie Covid-19, Autoimmunerkrankungen oder neurodegenerative Krankheiten hervorgerufen werden. In einigen Fällen kann Brain Fog auch auf einen Schlaganfall hinweisen.

Das Gehirn fit halten

Mit zunehmendem Alter schrumpft die Hirnsubstanz, und die Denkleistung nimmt ab. Die Weitergabe von Signalen zwischen Nervenzellen wird langsamer, und die Gehirnblutversorgung nimmt ab. Durch gezielte Denkarbeit soll das Gehirn weiterhin gefordert und gewohnte Denkmuster durchbrochen werden. Doch auch andere Faktoren spielen eine wichtige Rolle:

• Lebensstil: Ausreichend Schlaf, ausgewogene Ernährung und regelmäßige Bewegung sind die Grundlage für einen gesunden Lebensstil.
• Online-Tests und analoge Medien: Online gibt es viele Gehirn-Trainingsprogramme, die Merkfähigkeit, Konzentration und logisches Denken fördern. Diese Aufgaben beinhalten meist Rechenoperationen oder das Merken von Informationen. Wer lieber analog arbeitet, findet auch in Büchern, Logikrätseln oder Suchspielen vielfältige Angebote.
• Neues lernen: Aktivitäten wie Musizieren, Tanzen oder das Erlernen einer neuen Fremdsprache fordern das Gehirn auf besondere Weise heraus. Sie fördern die Neuroplastizität, also die Fähigkeit des Gehirns, sich anzupassen und neue Verbindungen zu bilden. Auf diese Weise lassen sich Gedächtnisleistung und kognitive Fähigkeiten langfristig verbessern.
• Soziales Leben: Auch intensive soziale Kontakte wirken sich positiv auf das Gehirn aus. Bleiben Sie aktiv durch Weiterbildungen, sei es beruflich oder in der Freizeit. Radiohören, Puzzeln und Museumsbesuche sind ebenfalls förderlich.

Neurotransmitter und ihre Bedeutung

Das Gehirn besteht aus Milliarden von Nervenzellen, die mehrere Billionen mal untereinander verknüpft sind. Das Gehirn erfüllt im Wesentlichen seine Funktion, indem es elektrische Signale sendet. Diese elektrischen Signale werden entlang der Ausläufer der Nervenzellen, den sogenannten Nervenfasern, weitergeleitet. Die Übertragung der Signale findet an den Synapsen statt, die die Verknüpfungen zwischen den Nervenzellen darstellen. Zur Signalübertragung auf benachbarte Nervenzellen werden außerdem Neurotransmitter benötigt, die auch als Botenstoffe bezeichnet werden.

Wenn ein elektrisches Signal das Ende einer Nervenzelle erreicht, schüttet diese Nervenzelle einen Neurotransmitter aus. Von dort aus bindet der Neurotransmitter an die Zielzelle, also die Nervenzelle, für die das Signal bestimmt ist. Neurotransmitter ist jedoch nicht gleich Neurotransmitter. Es gibt verschiedene Neurotransmitter, die sich in ihrer Wirkung unterscheiden. Manche Neurotransmitter vermitteln hemmende Signale, andere sorgen dafür, dass die Zielzelle erregt oder aktiviert wird. Da Neurotransmitter für die Funktion von Nervenzellen unerlässlich sind, spielen sie auch eine wichtige Rolle bei allen wesentlichen Gehirnfunktionen. Sie steuern zum Beispiel Aufmerksamkeit, Konzentration, Motivation und Emotionen.

Das Gehirn als Energiefresser

Obwohl es nur circa 2% des Körpergewichts ausmacht, hat das Gehirn einen enormen Energiebedarf. 20% des gesamten Energiebedarfs werden vom Gehirn benötigt. Das ist kein Wunder, denn es ist das zentrale Organ, das den ganzen Körper steuert. Das Gehirn bildet zusammen mit dem Rückenmark das zentrale Nervensystem, das sämtliche Körperfunktionen steuert. Damit das Gehirn optimal funktionieren kann, braucht es zahlreiche Nährstoffe.

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