Das Gehirn ist ein komplexes und faszinierendes Organ, das eine zentrale Rolle in unserem Körper spielt. Es steuert nicht nur lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzschlag, sondern ist auch für Kognition, Gedächtnis und Emotionen verantwortlich. Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau und die Funktion des Gehirns und geht darauf ein, wie geistige Aktivität die Leistungsfähigkeit des Gehirns verbessern und möglicherweise vor neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer schützen kann.
Aufbau des Gehirns
Das Gehirn ist ein weiches, druckempfindliches Organ, das durch die Schädelknochen vor äußeren Einflüssen geschützt wird. Das Gehirn eines Erwachsenen wiegt etwa 1500 Gramm und enthält schätzungsweise 10 bis 14 Milliarden Nervenzellen. Es lässt sich in fünf Hauptabschnitte unterteilen:
- Nachhirn (verlängertes Rückenmark): Das Nachhirn ist das Reflexzentrum des Körpers. Hier werden lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Kreislauf gesteuert.
- Kleinhirn: Das Kleinhirn macht etwa ein Achtel der gesamten Hirnmasse aus und wölbt sich nach hinten aus. Seine beiden Hälften sind stark gefurcht. Die äußere graue Hülle, die Kleinhirnrinde, besteht aus Nervenzellen, die über zahlreiche Verknüpfungsmöglichkeiten miteinander verbunden sind. Der innere Teil, das Kleinhirnmark, wird von den Nervenfasern gebildet.
- Mittelhirn: Das Mittelhirn ist eine "Umschlagstelle" für Nervenbahnen, die vor allem von den Augen und Ohren zum Gehirn führen.
- Zwischenhirn: Das Zwischenhirn ist eine Schaltstation für Nervenbahnen aus dem gesamten Körper zum Gehirn und vom Gehirn in den Körper. In diesem Gehirnabschnitt befindet sich auch eine Zentrale, die z.B.
- Großhirn: Das Großhirn besteht aus zwei Hälften, die durch eine Längsspalte voneinander getrennt sind. Die Hirnrinde, die aus Nervenzellkörpern besteht, ist die graue Substanz und durchschnittlich 6 mm dick. Bestimmten Bereichen der Großhirnrinde sind bestimmte Funktionen zugeordnet, z. B. Sehen und Sprechen.
Funktion des Gehirns
Das Gehirn ist das Kontrollzentrum des Körpers und steuert eine Vielzahl von Funktionen, darunter:
- Motorische Funktionen: Steuerung von Bewegungen und Koordination
- Sensorische Funktionen: Verarbeitung von Informationen aus den Sinnesorganen (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Tasten)
- Kognitive Funktionen: Denken, Lernen, Gedächtnis, Problemlösen, Sprache
- Emotionale Funktionen: Verarbeitung und Regulation von Emotionen
- ** vegetative Funktionen:** Steuerung automatischer Körperfunktionen wie Atmung, Herzschlag und Verdauung
Wortfindung und Worterkennung
Wortfindung und Worterkennung sind essentielle Verarbeitungsschritte in der sprachlichen Kommunikation. Es gibt verschiedene Vorstellungen davon, wie das Wörterbuch oder Lexikon in uns aussieht, das hierfür aufgeschlagen werden muss. Einerseits gibt es Vorstellungen, nach denen es sehr ökonomisch kodiert ist, z.B. die lexical underspecification hypothesis, andererseits kann dieses Lexikon als ein riesiges Netzwerk verstanden werden, in dem Wortformen mit einer Vielzahl von Objekt-, Handlungs- und Erlebens-Repräsentationen vernetzt sind. Diese Vernetzung betrifft einerseits die Projektion von Wörtern auf Syntaktisch-artikulatorische Sprach- und Sprech-Handlungsstrukturen, andererseits aber auch die Projektionen auf die durch die Sprache bezeichneten Objekte und Vorgänge.
Geistige Aktivität und die Leistungsfähigkeit des Gehirns
Wer geistig aktiv ist, kann die Leistungsfähigkeit seines Gehirns verbessern. Durch Anregung der Nervenzellen können sich diese besser vernetzen und sich die Verbindungen besser festigen. Die kognitive Reserve ist einer von mehreren Aspekten, die den Verlauf einer Alzheimer-Erkrankung beeinflussen können. So zeigen sich typische Alzheimer-Symptome nachweislich später bei Menschen, die ihr Leben lang geistig aktiv waren - zum Beispiel im Beruf oder im sozialen Leben. Auch wer schon älter ist, kann seine geistigen Reserven positiv beeinflussen. Wichtig ist, das Gehirn zu fordern und so die Neuronen zur Vernetzung anzuregen.
Lesen Sie auch: "Zehrt an den Nerven" – Eine Erklärung
Welche geistigen Aktivitäten fordern das Gehirn besonders gut?
- Musik: Musik hören oder machen
- Lesen: Bücher, Zeitschriften, Zeitungen
- Spiele: Kartenspiele, Gesellschaftsspiele, Puzzles, Computer- und Videospiele
- Neues lernen: Eine Fremdsprache, eine Sportart, ein Hobby
Dabei gilt: Je komplexer die Tätigkeit, desto anregender fürs Gehirn. Wer zum Beispiel tanzt, trainiert gleichzeitig Gedächtnis, Motorik und Koordination - und profitiert zudem vom sozialen Miteinander als Paar oder in der Gruppe.
Die Bedeutung von Musik für das Gehirn
Es gibt wenige Dinge, die das Gehirn so anregen wie Musik. So regt Musik neue Verbindungen zwischen den Nervenzellen im Gehirn an und hilft so bei der Vorbeugung gegen Alzheimer. Ähnlich wie das Tanzen hat das Musizieren dabei einen der größten Trainingseffekte. Das Erlernen und Üben feinmotorischer Bewegungen, das Lesen von Noten und die Schulung des Gehörs stärken das Gehirn und tragen zur geistigen Fitness bis ins hohe Alter bei. Und es ist nie zu spät, um anzufangen. So fand eine Musikprofessorin der University of South Florida in einer Studie heraus, dass selbst Menschen, die erst im Seniorenalter ein Instrument erlernen, in relativ kurzer Zeit ihre kognitiven Fähigkeiten, wie Gedächtnis und Problemlösen verbessern können. Auch das bloße Musikhören trainiert das Gehirn - vor allem, wenn die Musik für uns neu ist. Ungewohnte Klänge, Melodien oder Akkorde bringen Abwechslung auf die Ohren.
Mikroabenteuer im Alltag
Neben gezielten Aktivitäten, die die Hirngesundheit verbessern, sind auch kleine Abwechslungen im Alltag eine gute Maßnahme, um das Gehirn nebenbei zu trainieren. Ein Trend, der durch Corona so richtig an Fahrt aufgenommen hat, sind kleine "Mikroabenteuer", die direkt vor der eigenen Haustür starten, und die ohne große Vorbereitung funktionieren.
Gedächtnistraining bei Demenz
Gedächtnistraining ist auch für Menschen mit einer bestehenden Demenz sinnvoll. Aktivierende Übungen können die kognitiven Funktionen des Patienten länger erhalten, das Langzeitgedächtnis trainieren, soziale Kompetenzen erhalten sowie Sinneswahrnehmungen, Lebensfreude und Selbstwertgefühl stärken.
Sprache als evolutionäres System
Was für jeden einzelnen Organismus auf dieser Erde gilt, könnte auch in einem gänzlich anderen Bereich seine Hand im Spiel haben, vermutete schon Darwin höchstpersönlich: Auch Sprachen könnten einer fortwährenden Mutation und Selektion und damit einem evolutionären Prozess unterliegen. Doch in der Linguistik selbst wurden solche Ideen bis vor Kurzem eher vernachlässigt. Kann man Sprache überhaupt als evolutionäres System ansehen? Und wenn ja, welche Selektionsfaktoren würden eine Rolle spielen? Der interdisziplinäre Workshop "Sprache als evolutionäres System" am Institut für Linguistik der University of Edinburgh versammelte kürzlich die Protagonisten dieses Forschungsfelds, um genau diesen Fragen nachzugehen.
Lesen Sie auch: Oberstufenwissen: Nervensystem & Sinnesorgane
Sicher ist, dass eine Sprache - schaut man sich beispielsweise die Geschichte des Deutschen oder Englischen an - keinen völlig zufälligen Entwicklungsweg nimmt. Lange Wörter werden kürzer, schwierige Lautkombinationen verschmelzen, Unklarheiten und Unregelmäßigkeiten werden beseitigt - zumindest in einigen Fällen; auf der anderen Seite entstehen neue Wörter beträchtlicher Länge oder Komplexität, und Irregularitäten schleichen sich in die Grammatik. Diese Entwicklungspfade als Ergebnis des freien Spiels einiger weniger gestaltender Kräfte zu verstehen, die aus einer Auswahl zufälliger Variationen die brauchbaren herauspicken, ist der Reiz der evolutionären Sicht auf den Sprachwandel. Auch das Deutsche wird von Generation zu Generation "vererbt" und wandelt sich dabei langsam. Aus einem einzelnen Vorfahren entstehen durch Abspaltung Tochteridiome - ein Stammbaum der Sprachen ähnlich dem Stammbaum der Arten.
Die Rolle des Dudens
Was entspricht in der linguistischen Welt einem "Gen"? Was der "Umwelt" oder dem "Organismus"? Ist der Duden die "DNA" des Deutschen? Dieser am nächsten liegenden Analogie stehen zahlreiche Varianten gegenüber. Man könnte auch die tausenden, leicht verschiedenen Grammatikregeln, die in den Köpfen der Sprecher beheimatet sind, als Organismen auffassen, die miteinander um ihr Überleben wetteifern. Oder man könnte, wie Croft dies tut, jede einzelne Äußerung als das sich fortpflanzende Individuum betrachten, das einem gewissen Selektionsdruck unterworfen ist und sich in der sprachlichen Umwelt behaupten muss: Jeder Satz eine neue Generation.
Sprachkontakte und Netzwerktheorien
Unter Verwendung von Netzwerktheorien nahm sich der Linguist daher eine Auswahl von Sprachen vor, deren Nähe zueinander er nicht allein aus Abstammungslinien, sondern auch aus dem horizontalen Austausch zwischen ihnen rekonstruierte. Auf der Konferenz sorgten seine Ergebnisse für Überraschungen: Die indoeuropäische Familie ist kaum vernetzt, die austronesische hingegen erstaunlich stark. Über Gründe kann derzeit nur spekuliert werden. Evolutionäre Vorgänge und Veränderungen spielen sich nicht allein auf der Ebene ganzer Sprachen ab, sondern betreffen auch deren einzelne Strukturelemente.
Sprache und Gehirn: Eine komplexe Beziehung
Dass wir überhaupt sprechen können, verdanken wir unserem Gehirn, doch wie hängen dessen Aufbau und die Strukturen unserer Sprache miteinander zusammen? Nach einer weit verbreiteten Ansicht, die vor allem mit den Arbeiten eines Noam Chomsky verbunden ist, existiert im Hirn ein angeborenes System, das direkt auf bestimmte grammatische Formen eingespielt ist. Demnach wären die Gehirnstrukturen direkt oder "transparent" in der Sprache "abgebildet". Eine Universalgrammatik müsste allen Sprachen der Welt zu Grunde liegen. Simon Kirby, Inhaber des Lehrstuhls für Sprachevolution an der University of Edinburgh und Ausrichter des Symposiums, vertritt mit seinem Kollegen Kenny Smith dagegen eine alternative Sicht. Sie nehmen eine "komplexe Abbildung" zwischen Gehirn und Sprache an: Die kognitiven Voraussetzungen liefern die Rahmenbedingungen der Übertragung von Mensch zu Mensch. Doch dann würden evolutionäre Prozesse auf den Plan treten, die der Sprache eine geeignete Struktur aufprägen.
Experimente zum iterativen Lernen
Wie dies ablaufen könnte, zeigen ihre Experimente zum Iterativen Lernen. Versuchspersonen sollten dazu eine "Außerirdischensprache" mit völlig zufälligen Worten erlernen: Ein blaues rotierendes Dreieck hieß "namola", ein schwarzes rotierendes Dreieck "luki" und so fort. Insgesamt 27 Ausdrücke für je drei mögliche Farben, Formen und Bewegungen gaben die Forscher den Probanden vor, dann wurde eine Art kollektiver stille Post gespielt. Denn was die einen gelernt hatten, mussten sie an eine weitere Versuchsperson weitergeben, die von ihnen lernte und ihr Wissen an eine dritte weitergab. Es zeigte sich, dass die Kunstsprache mit der Zeit immer systematischer wurde. Smith und Kirby zufolge könnte dies ein Modell dafür abgeben, wie sich aus einfachen Äußerungen unsere heutigen kompositionellen Sprachen entwickelt haben, in denen wir einzelne Worte nach grammatischen Regeln zu immer neuen Sätzen zusammenfügen und so auch sehr komplexe, abstrakte Gedanken ausdrücken können.
Lesen Sie auch: Was Sie über Demenz wissen sollten
Grenzen der Komplexität
Doch auch der Komplexität solcher Strukturen sind Grenzen gesetzt, die sich in einem so einfachen Modell nicht abzeichnen. In realen Situationen können dagegen ganz andere Faktoren die Oberhand gewinnen, wie Monica Tamariz, ebenfalls aus Edinburgh, zeigte. Anhand spanischer Wörter unter anderem für Küchengeräte wies sie nach: Systematischere Begriffe sind zwar leichter erlernbar, werden in einer lauten Küche aber auch schneller verwechselt.