Gehirn: Ein Organ, mit dem wir denken – Definition und Funktionen

Das Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ, das unser Denken, Verhalten und Empfinden steuert und beeinflusst. Es ist die Schaltzentrale unseres Körpers, die alle Informationen sammelt, verarbeitet und Befehle an die Organe sendet. Doch was genau ist das Gehirn, wie funktioniert es, und welche Rolle spielt es bei unseren kognitiven Fähigkeiten?

Einführung in die Welt des Gehirns

Seit Jahrtausenden versucht der Mensch, die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln. Erste Zeugnisse für die Beschäftigung mit dem Organ unter der Schädeldecke sind über 7000 Jahre alt. In der jüngeren bis mittleren Steinzeit wurden Schädel mit Faustkeilen, Steinsägen und ähnlichem Gerät geöffnet - sogenannte Trepanationen. Es ist spannend, dass diese Operationen oft überlebt wurden, was darauf hindeutet, dass das Gehirn bereits als zentrales Steuerungsorgan erkannt wurde.

Heute wissen wir, dass das Gehirn weit mehr ist als nur ein Steuerungsorgan. Es ist der Sitz des Bewusstseins, des Denkens und des Gedächtnisses. Nahezu alles, was wir denken, fühlen und machen, geht vom Gehirn aus. Es ist ein gigantisches Netzwerk von Nervenzellen, das all unsere Organe und Körperfunktionen steuert.

Die Anatomie des Gehirns: Ein Überblick

Das menschliche Gehirn wiegt ungefähr 1,5 Kilogramm und ist gut geschützt im Schädel untergebracht. Es besteht aus zwei Arten von Zellen: Nervenzellen und Gliazellen. Die Nervenzellen sind die eigentlichen "Arbeitstiere" im Gehirn, während die Gliazellen ihre Arbeit unterstützen. Das menschliche Gehirn hat ungefähr 100 Milliarden Nervenzellen, die über feine Ausläufer miteinander verbunden sind und ein riesiges Netz bilden. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Nervenzellen nennt man Synapsen.

Das Gehirn wird in vier Hauptbereiche unterteilt:

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• Das Großhirn (Cerebrum): Der größte Teil des Gehirns, der etwa 85% des Gesamtvolumens ausmacht. Es besteht aus zwei Hälften, den sogenannten Hemisphären, die durch eine tiefe Fissur getrennt sind. Jede Hemisphäre besteht aus vier Lappen: dem Frontallappen (Stirnlappen), dem Parietallappen (Scheitellappen), dem Temporallappen (Schläfenlappen) und dem Okzipitallappen (Hinterhauptlappen). Das Großhirn kontrolliert Bewegungen und verarbeitet Sinneseindrücke von außen. Hier entstehen bewusste und unbewusste Handlungen und Gefühle. Es ist außerdem für Sprache und Hören, Intelligenz und Gedächtnis verantwortlich.
• Das Kleinhirn (Cerebellum): Befindet sich unterhalb des Großhirns und ist für die Koordination von Bewegungen und die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zuständig. Neue Studien zeigen, dass es außerdem an Lernprozessen und weiteren kognitiven Prozessen beteiligt ist.
• Das Zwischenhirn (Diencephalon): Liegt zwischen dem Großhirn und dem Hirnstamm. Seine größte Struktur, der Thalamus, filtert eingehende Signale von unseren Sinnesorganen und leitet sie dann an das Großhirn weiter. Der kleinere Hypothalamus liegt darunter und steuert durch Hormone primitive Funktionen wie unsere Körpertemperatur, Sexualverhalten, Hunger, Durst und Schlaf.
• Der Hirnstamm (Truncus cerebri): Befindet sich unterhalb des Zwischenhirns und ist der Übergangsbereich zwischen dem Gehirn und dem Rückenmark. Er umfasst eine Vielzahl von Kerngebieten, die für lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruckregulation verantwortlich sind.

Die Funktionen des Gehirns: Ein komplexes Zusammenspiel

Das Gehirn ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich, die unser Leben ermöglichen und uns zu dem machen, was wir sind. Einige der wichtigsten Funktionen sind:

• Steuerung des Körpers: Das Gehirn steuert alle unsere Bewegungen, von einfachen Handgriffen bis zu komplexen Tanzschritten. Dabei arbeiten die verschiedenen Bereiche des Gehirns nahtlos zusammen. Auch das Rückenmark spielt hierbei eine Schlüsselrolle. Es fungiert als Schnittstelle zwischen dem Gehirn und unserem Körper, leitet Signale an die Muskeln und ist für einfache Reflexe verantwortlich.
• Verarbeitung von Sinneseindrücken: Das Gehirn nimmt Sinneseindrücke aus der Umwelt und dem Körperinneren auf und verarbeitet sie. Der Thalamus ist die wichtigste Schaltstation für Informationen aus den Sinnesorganen. Äußere Sinneseindrücke wie Sehen, Hören oder Tasten gehen hier ein. Hier werden sie verarbeitet und bewertet - jedoch, ohne dass sie uns bereits bewusst sind. Wichtige Informationen werden an das Großhirn weitergeleitet und dort bewusst gemacht.
• Kognitive Funktionen: Das Gehirn ist für eine Vielzahl von kognitiven Funktionen verantwortlich, wie Lernen, Gedächtnis, Sprache und Entscheidungsfindung. Diese kognitiven Funktionen beruhen auf komplexen neuronalen Netzwerken, die sich im Laufe des Lebens entwickeln und verändern.
• Emotionen und Verhalten: Das Gehirn spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Verarbeitung von Emotionen. Das limbische System, das verschiedene Teile im Zentrum des Gehirns umfasst, ist an Gefühlen und triebgesteuertem Verhalten beteiligt.
• Regulation lebenswichtiger Funktionen: Der Hirnstamm reguliert lebenswichtige Systeme wie Herzschlag, Atmung und Blutdruck. Auch wichtige Körperreflexe haben hier ihren Sitz.

Die Plastizität des Gehirns: Ein Leben lang lernfähig

Eine der wichtigsten Eigenschaften des Gehirns ist seine Lernfähigkeit. Bis vor wenigen Jahren galt unter Wissenschaftlern als ausgemacht: Das Gehirn eines Erwachsenen verändert sich nicht mehr. Heute weiß man jedoch, dass das Gehirn bis ins hohe Alter laufend umgebaut wird. Manche Neurobiologen vergleichen es sogar mit einem Muskel, der trainiert werden kann.

Die Plastizität des Gehirns ermöglicht es uns, uns an neue Herausforderungen, Veränderungen und Erfahrungen anzupassen. Das Gehirn kann durch die Bildung neuer Verbindungen zwischen Neuronen und die Modifikation bestehender Verbindungen seine Funktionen verändern und verbessern. Dieser Prozess der Anpassungsfähigkeit findet während der gesamten Lebensspanne statt und wird durch Faktoren wie Lernen, Erfahrung, körperliche Aktivität und Umgebung beeinflusst.

Beispielsweise kann sich das Gehirn nach einem Schlaganfall oder einer Verletzung aufgrund von neuroplastischen Mechanismen regenerieren. Wenn ein Teil des Gehirns beschädigt wird, können andere Teile des Gehirns die Funktionen dieses beschädigten Bereichs übernehmen. Darüber hinaus kann das Gehirn auch in der Lage sein, neue Verbindungen zwischen Neuronen zu bilden, um verlorene Funktionen wiederzugewinnen.

Die Plastizität des Gehirns spielt auch eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis. Wenn wir etwas lernen, werden neue neuronale Verbindungen gebildet und bestehende Verbindungen verstärkt. Durch diese Veränderungen kann das Gehirn Informationen schneller und effektiver verarbeiten, wodurch wir unsere kognitiven Fähigkeiten verbessern.

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Wie die Hirnforschung das Gehirn erforscht

Um den Geheimnissen des Gehirns auf die Spur zu kommen, messen die Hirnforscher, welche Teile des Gehirns unter welchen Umständen besonders aktiv werden. Ein wichtiges bildgebendes Verfahren ist die sogenannte funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT), eine Sonderform der gewöhnlichen MRT. Der Proband liegt dabei in einer langen Röhre, in der ein Magnetfeld erzeugt wird. Bei der fMRT messen die Forscher zusätzlich den Sauerstoffgehalt des Bluts im Gehirn. Dadurch machen sie sichtbar, wie und wo das Gehirn gerade arbeitet. Hebt der Proband zum Beispiel eine Hand, wird eine bestimmte Hirnregion aktiv. Mithilfe der fMRT-Bilder können die Wissenschaftler erkennen, welche Hirnareale bei Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer oder nach einem Schlaganfall betroffen sind.

Bei der Magnetoenzephalographie (MEG) messen Forscher über Sensoren die feinen elektrischen Aktivitäten der Nervenzellen im Gehirn. Auf den dadurch entstehenden Bildern können sie erkennen, wie stark bestimmte Teile des Gehirns beansprucht werden. Auch wenn die zugrunde liegende Technik solcher Messverfahren hoch kompliziert ist, zeigen bei solchen Verfahren schon einfache Experimente, welche Bereiche des Gehirns für bestimmte Aufgaben verwendet werden. So lässt sich schnell feststellen, ob ein Proband bei einem Experiment starke Gefühle entwickelt, ob er sich Bilder vorstellt oder viel nachdenken muss.

Störungen und Krankheiten des Gehirns

Das menschliche Gehirn ist ein empfindliches Organ, das anfällig für verschiedene Störungen und Krankheiten sein kann. Einige der häufigsten Störungen des Gehirns sind:

• Schlaganfall: Ein Schlaganfall tritt auf, wenn die Blutversorgung des Gehirns unterbrochen wird, was zu Schäden an den Gehirnzellen führen kann. Schlaganfälle können zu Lähmungen, Sprachproblemen und Gedächtnisverlust führen.
• Epilepsie: Epilepsie ist eine Störung des Gehirns, die zu wiederholten Anfällen führen kann. Während eines Anfalls können Betroffene Krämpfe, Bewusstseinsverlust und andere Symptome erleiden.
• Demenz: Demenz ist eine Erkrankung, die das Gedächtnis, das Denken und das Verhalten beeinträchtigt. Alzheimer-Krankheit ist die häufigste Ursache für Demenz.
• Psychische Erkrankungen: Psychische Erkrankungen wie Depressionen, Angststörungen und Schizophrenie können ebenfalls das Gehirn beeinträchtigen.

Die Verbindung zwischen Gehirn und Geist: Eine philosophische Frage

Die Frage, wie das Gehirn als materielles Organ mit unserem Geist und Bewusstsein zusammenhängt, ist eine der ältesten und komplexesten philosophischen Fragen. Es gibt zwei grundsätzlich unterschiedliche Sichtweisen:

• Dualismus: Diese Sichtweise versteht Gehirn und Geist als etwas grundlegend Verschiedenes. Das Gehirn ist etwas, das man anfassen kann, die Psyche dagegen etwas, das man erlebt. Dem Dualismus zufolge ist sie mit dem Gehirn zwar verbunden und beeinflusst es, aber davon verschieden und kann im Prinzip vom Gehirn getrennt existieren. Dies entspricht dem traditionellen Konzept einer Seele.
• Monismus: Diese Sichtweise betrachtet Gehirn und Geist dagegen nicht als getrennt, sondern als untrennbare Einheit: Der Geist ist eine Funktion des Gehirns, so ähnlich wie Verdauung eine Funktion des Magen-Darm-Traktes ist. Das würde bedeuten, dass geistige Funktionen mit bestimmten Funktionen des Gehirns identisch sind.

Die Frage nach der Verbindung zwischen Gehirn und Geist ist bis heute nicht abschließend beantwortet und bleibt ein spannendes Feld für philosophische und wissenschaftliche Auseinandersetzung.

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