Noch bevor man eine übersehene Stufe bewusst wahrnimmt, bemerkt man ein Stolpern, das einen vor dem Sturz schützt. Diese automatische Reaktion des Körpers ist einem angeborenen Reflex zu verdanken: in diesem Fall dem Kniesehnenreflex. Reflexe sind blitzschnelle Reaktionen unseres Körpers, die wir nicht steuern können und die damit unwillkürlich ablaufen. Sie werden ausgelöst von einem Reiz aus der Umwelt, wobei auf einen bestimmten Reiz unter ähnlichen Bedingungen immer die gleiche Reaktion folgt.
Was sind Reflexe? Eine Definition
Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen des Körpers auf einen bestimmten Reiz. Diese Reaktionen laufen automatisch ab, ohne dass wir sie bewusst steuern können. Sie dienen oft dem Schutz des Körpers vor Schäden und ermöglichen schnelle Reaktionen in Gefahrensituationen. Prinzipiell kann man zwischen angeborenen und erlernten Reflexen unterscheiden. Wenn von Reflexen die Rede ist, sind jedoch meist die angeborenen Reflexe gemeint. Ein Beispiel dafür ist der Kniesehnenreflex: Nach einem leichten Schlag mit einem Hammer auf die Kniesehne, wippt der Unterschenkel nach vorne.
Arten von Reflexen
Reflexe lassen sich in verschiedene Kategorien einteilen, basierend auf ihrer Entstehung, ihrer Funktion und den beteiligten neuronalen Schaltkreisen.
Unbedingte Reflexe
Unbedingte Reflexe sind angeboren und haben häufig eine Schutzfunktion für den Körper. Zum Beispiel schützt Dich der Lidschlussreflex, wenn ein Insekt auf Dein Auge zufliegt. Als Reaktion schließt Du unwillkürlich die Lider.
Frühkindliche Reflexe
Eine Unterkategorie von unbedingten Reflexen bilden die so genannten frühkindlichen Reflexe. Diese treten bei Säuglingen in bestimmten Lebenswochen und -monaten auf und verschwinden im Laufe der Entwicklung wieder. Nicht selten sind die Reaktionen frühkindlicher Reflexe von essenzieller Wichtigkeit für das Überleben oder die Entwicklung von Neugeborenen. Ein Beispiel für einen frühkindlichen Reflex ist der Saugreflex: Als Reaktion auf eine Berührung der Lippen, spitzen Neugeborene diese und beginnen zu saugen. Dieser Reflex sorgt dafür, dass Babys Nahrung von der Brust der Mutter aufnehmen können.
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Ein weiteres Beispiel ist der Babinski-Reflex. Ein Bestreichen des äußerem Fußrandes löst die folgende Reaktion aus: Der große Zeh wird unwillkürlich angehoben und die übrigen Zehen werden gespreizt. Im ersten Lebensjahr ist der Babinski-Reflex notwendig, um zum Beispiel Laufen zu lernen. Bei gesunden Erwachsenen sollte dieser Reflex jedoch verschwunden sein und der oben beschriebene Reiz am Fußrand sollte keine Reaktion mehr auslösen. Andernfalls ist der Reflex pathologisch und kann auf Erkrankungen des Nervensystems hinweisen. Deshalb wird der Babinski-Reflex bei Verdacht im Rahmen von ärztlichen Untersuchungen getestet. Wie Du in folgender Abbildung 1 erkennen kannst, können Ärzt*innen zum Beispiel mit einem stumpfen Nagel am äußeren Rand der Fußsohle entlangfahren. Damit testen sie, ob die für den Babinski-Reflex typische Zehenbewegung auftritt.
Bedingte Reflexe
Anders als unbedingte Reflexe, sind bedingte Reflexe nicht angeboren, sondern werden im Laufe des Lebens erlernt. Dieses Erlernen von bedingten Reflexen geschieht durch das Prinzip der klassischen Konditionierung. Zur Erläuterung dieses Prinzips kann es hilfreich sein, zunächst noch einmal den Vorgang bei einem unbedingten Reflex zu betrachten: Wie oben beschrieben, folgt bei einem unbedingten Reflex auf einen (unbedingten) Reiz eine (unbedingte) Reaktion.
Für das Erlernen eines bedingten Reflexes wird ein neutraler Reiz, der zunächst keine Reflexhandlung auslöst unmittelbar vor dem unbedingten Reiz dargeboten. Auf diese Weise wird der neutrale mit dem unbedingten Reiz verknüpft. Nach mehrmaliger Wiederholung dieses Vorgangs löst schon die Darbietung des neutralen Reizes allein die Reflexreaktion aus - ohne dass der unbedingte Reiz vorausgehen muss. Auf diese Weise wird ein bedingter Reflex erlernt. Dann wird auch nicht mehr von einem neutralen Reiz gesprochen, sondern von einem bedingten Reiz. Denn dieser Reiz löst jetzt auch eine Reflexreaktion aus - die bedingte Reaktion.
Ein Beispiel: Ein Luftstoß ist ein unbedingter Reiz, der automatisch das Schließen der Augenlider als unbedingte Reaktion zur Folge hat. Ein bedingter Reflex kann folgendermaßen erlernt werden: Ein neutraler Reiz, zum Beispiel ein Glockenton, wird unmittelbar vor dem Luftstoß dargeboten. Auf den Luftstoß folgt wie gewohnt automatisch das Schließen der Augenlider. Wird dieser Vorgang mehrmals wiederholt, wird der Glockenton mit dem Luftstoß vernüpft. Infolgedessen wird die Lidschlussreaktion irgendwann auf den Glockenton allein ausgelöst. Der ursprünglich neutrale Glockenton wird in diesem Beispiel zum bedingten Reiz und die vom Glockenton ausgelöste Lidschlussreaktion wird zur bedingten Reaktion.
Bedingte Reflexe werden wieder verlernt bzw. gelöscht, wenn kein erneutes Koppeln mit dem unbedingten Reiz stattfindet. Diese Löschung nennt sich Extinktion.
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Eigenreflexe und Fremdreflexe
Je nachdem, wo sich Rezeptor und Effektor befinden, unterscheidet man zwischen Eigenreflexen und Fremdreflexen. Liegen Rezeptor und Effektor im selben Organ, spricht man von Eigenreflexen. Die meisten Eigenreflexe sind monosynaptisch. Der eingangs beschriebene Kniesehnenreflex, der Dich vor dem Fallen schützt, ist ein solcher monosynaptischer Eigenreflex.
Anders als bei Eigenreflexen, liegen bei Fremdreflexen der Ort der Reizaufnahme und der Reaktion in unterschiedlichen Organen. Fremdreflexe sind immer polysynaptisch verschaltet. Das im Rahmen des Reflexbogens beschriebene Beispiel des Rückziehreflexes ist ein solcher Fremdreflex: Beim Berühren der Herdplatte kontrahieren die Armmuskeln, wodurch die Hand weggezogen werden kann. Weitere Beispiele für Fremdreflexe sind der bereits erwähnte Lidschlussreflex, der Niesreflex und der Hustenreflex. Die beiden letzteren helfen Dir dabei, Fremdkörper aus Deinen Atemwegen zu transportieren.
Monosynaptische und Polysynaptische Reflexe
Je nachdem wie der Reflexbogen aufgebaut ist, kann man zwischen verschiedenen Reflexarten unterscheiden: Einerseits zwischen monosynaptischen und polysynaptischen Reflexen. Bei monosynaptischen Reflexen erfolgt die Umschaltung von afferenten auf efferente Nervenbahnen in einer einzelnen Synapse im vorderen Teil des Rückenmarks (dem Vorderhorn). Damit sind sie auch die am schnellsten ablaufenden Reflexe.
Erfolgt die Umschaltung über ein oder mehrere Interneurone, spricht man von polysynaptischen Reflexen. Interneurone sind Nervenzellen des zentralen Nervensystems, die zwei andere Neurone (genauer: afferente und efferente Nervenzellen) miteinander verschalten. Man bezeichnet sie deshalb auch als Schalt- oder Zwischenneurone.
Der Reflexbogen: Die neuronale Grundlage von Reflexen
Reflexe laufen blitzschnell und ohne unser bewusstes Zutun ab. Dies wird durch den Reflexbogen ermöglicht, einem neuronalen Schaltkreis, der eine direkte Verbindung zwischen Rezeptor und Effektor herstellt.
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Beim Reflexbogen trifft zunächst ein Reiz (hier: die heiße Herdplatte) auf einen Rezeptor (zum Beispiel die Sinneszellen auf der Haut). Je nach Reizstärke werden im Rezeptor eine Reihe von Aktionspotenzialen ausgelöst, wodurch der Reiz in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieses Signal wird anschließend vom Rezeptor über sensorische Nervenfasern an das Rückenmark weitergeleitet. Im Rückenmark, unserem Reflexzentrum, wird die Erregung von den sensorischen auf motorische Nervenfasern umgeschaltet. Die motorischen Nervenfasern transportieren den Reiz weiter zum Erfolgsorgan (dem Effektor) - in unserem Beispiel die Armmuskeln. Am Effektor findet dann die Reaktion statt: Die Hand wird weggezogen.
Sensorische (oder afferente) Nervenfasern leiten Signale von den Sinneszellen hin zum zentralen Nervensystem (Hirn und Rückenmark). Motorische (oder efferente) Nervenfasern leiten Signale vom zentralen Nervensystem weg zu den Erfolgsorganen (Muskeln).
Die Nervenzellen vieler Reflexbögen liegen im Rückenmark, wodurch das Gehirn von der Steuerung stereotyper Bewegungen entlastet wird. Zudem können die Schaltwege bei Reflexen ohne den Umweg ins Gehirn möglichst kurz gehalten werden. Das ermöglicht, beispielsweise in Gefahrensituationen, eine blitzschnelle Reaktion.
Die Reiz-Reaktions-Verknüpfung, die schematisch immer gleich abläuft, ist der Reflex. Die neuronale Verschaltung zwischen Rezeptor und Effektor, die dieser Reaktion physiologisch zugrunde liegt, ist der Reflexbogen.
Die Rolle des Gehirns bei Reflexen
Vielleicht ist Dir aufgefallen, dass beim oben beschriebenen Beispiel für einen Reflexbogen, das Gehirn nicht beteiligt ist. Die Nervenzellen vieler Reflexbögen liegen im Rückenmark, wodurch das Gehirn von der Steuerung stereotyper Bewegungen entlastet wird. Zudem können die Schaltwege bei Reflexen ohne den Umweg ins Gehirn möglichst kurz gehalten werden. Das ermöglicht, beispielsweise in Gefahrensituationen, eine blitzschnelle Reaktion.
Das Signal wird zusätzlich auch an das Gehirn weitergeleitet, wo es in der Regel erst kurze Zeit später ankommt. Deshalb hat ein Reflex häufig schon eine unwillkürliche Reaktion ausgelöst, bevor der Reiz bewusst registriert wird. Wenn Du stolperst, ist das der Moment, in dem Du Dir möglicherweise denkst: Gerade noch einmal gut gegangen.
Klinische Bedeutung von Reflexen
Die Überprüfung von Reflexen ist ein wichtiger Bestandteil neurologischer Untersuchungen. Abnorme Reflexe können auf Schädigungen des Nervensystems hinweisen. Beispielsweise kann ein fehlender Kniesehnenreflex auf eine Schädigung der peripheren Nerven hindeuten, während ein pathologischer Babinski-Reflex auf eine Schädigung des zentralen Nervensystems hinweisen kann.
Das Gehirn: Struktur und Entwicklung
Um die komplexen Funktionen des Gehirns und seine Rolle bei Reflexen vollständig zu verstehen, ist es wichtig, seine Struktur und Entwicklung zu betrachten.
Struktur des Gehirns
Das Gehirn ist das übergeordnete Steuerorgan aller wichtigen Lebensvorgänge. Es besteht aus drei Pfund intelligentem Nervengewebe sowie rund 100 Milliarden grauer Zellen, die zu tausenden miteinander verschaltet sind. Wenn das Gehirn seine Funktionen vollständig verliert, gilt der Mensch als hirntot und damit gestorben. Nur in diesem Fall dürfen Ärzte die Organe entnehmen und transplantieren.
Das Gehirn hat ein mittleres Gewicht von 1.245 g bei Frauen und von 1.375 g bei Männern. Den meisten Platz nimmt das Großhirn ein, das aus zwei Hälften (Hemisphären) besteht, die durch den Balken miteinander verbunden sind. In der linken Hirnhälfte sind z.B. Sprache, Umgang mit Symbolen und Sequenzen (Mathematik, Musik) sowie Denkprozesse verankert, in der rechten Hemisphäre visuell-räumliche Wahrnehmung, Gefühle, Kreativität, Fantasie und Körperkoordination. Zum Großhirn gehört ferner das limbische System, das gefühlsmäßige Reaktionen wie z.B.
Das Kleinhirn, das ebenfalls aus zwei Hemisphären besteht, steuert unbewusst Muskulatur, Motorik und Körperhaltung (Gleichgewicht), ermöglicht die Orientierung im Raum und erhält über die Brücke willkürliche Bewegungsimpulse aus dem Großhirn. Das Zwischenhirn umfasst - paarig angelegt - den Thalamus ("sortiert" Input und leitet ihn an spezialisierte Teile des Gehirns weiter) und den Hypothalamus (steuert lebenswichtige vegetative Funktionen wie den Wärme-, Wasser- und Energiehaushalt). Der Hirnstamm kontrolliert Atmung, Blutkreislauf, Aufmerksamkeit und Schlaf, das verlängerte Mark automatisch ablaufende Vorgänge wie den Herzschlag sowie verschiedene Reflexe.
Das Gehirn besteht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die über 100 Billionen Synapsen (Kontaktstellen) mit anderen Neuronen kommunizieren. Dazu hat jede Nervenzelle ein Axon, das bis zu den Zehen - oder auch nur bis zum nächsten Neuron - reichen kann und über das sie Nachrichten versendet (Output) sowie viele Dendriten, über die sie mit 1.000 und mehr (Nerven-)Zellen verbunden ist und über die sie Botschaften empfängt (Input). Die Kommunikation zwischen den Neuronen erfolgt durch den Austausch von Neurotransmittern (komplexe Aminosäuren wie Serotin, GABA, Dopamin, Adrenalin usw.) bzw. von Ionen (elektrisch positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle) in den Synapsen. Das Gehirn produziert hierzu jederzeit rund 20 Watt an Elektrizität. Für all diese Aktivität benötigt es viel Energie - beim Erwachsenen rund 18% seines täglichen Kalorienbedarfs, bei Kleinkindern sogar bis zu 50%.
Entwicklung des Gehirns
Beim Fötus entwickelt sich im Gehirn zunächst eine Unmenge von Neuronen, von denen ein Großteil noch vor der Geburt wieder abgebaut wird. So startet ein Neugeborenes mit 100 Milliarden Neuronen (gleiche Anzahl wie bei Erwachsenen), die aber noch klein und wenig vernetzt sind. Dementsprechend beträgt das Gewicht seines Gehirns nur ein Viertel von dem eines Erwachsenen. In den ersten drei Lebensjahren nimmt die Zahl der Synapsen rasant zu - eine Gehirnzelle kann bis zu 10.000 ausbilden. Mit zwei Jahren entspricht die Menge der Synapsen derjenigen von Erwachsenen, mit drei Jahren hat ein Kind bereits doppelt so viel. Die Anzahl (200 Billionen) bleibt dann bis zum Ende des ersten Lebensjahrzehnts relativ konstant. Bis zum Jugendalter wird rund die Hälfte der Synapsen wieder abgebaut, bis die für Erwachsene typische Anzahl von 100 Billionen erreicht wird.
Verbunden mit diesem rasanten Wachstum von Synapsen ist eine rasche Gewichtszunahme des Gehirns: von 250 g bei der Geburt über 750 g am Ende des 1. Lebensjahrs bis 1.300 g im 5. Lebensjahr. In der Pubertät wird schließlich das Endgewicht erreicht. Die doppelt so hohe Zahl von Synapsen erklärt auch, wieso das Gehirn eines Dreijährigen mehr als doppelt so aktiv ist wie das eines Erwachsenen. Außerdem enthalten die Gehirne von (Klein-) Kindern größere Mengen bestimmter Neurotransmitter. Sie haben einen fast doppelt so hohen Glukoseverbrauch (Traubenzuckerverbrauch) wie die Gehirne von Erwachsenen, benötigen also mehr Energie (s.u.).
Die Ausbildung von doppelt so viel Synapsen wie letztlich benötigt werden ist ein Zeichen für die große Plastizität des Gehirns - und die enorme Lern- und Anpassungsfähigkeit des Säuglings bzw. Kleinkinds. Das Neugeborene fängt geistig praktisch bei Null an: Abgesehen von ein paar Instinkten ist es weitgehend auf Wahrnehmung und Reaktion beschränkt. Die Regionen des Gehirns, die später für komplexe Funktionen wie Sprechen oder Denken zuständig sind, liegen weitgehend brach. Aber das ist genau die große Chance des Menschen: Der Neugeborene ist praktisch für ganz unterschiedliche Kulturen und Milieus offen - für einen Indianerstamm bestehend aus Jägern und Sammlern in den Tiefen der Dschungel Brasiliens, für eine Bauern- und Hirtengemeinschaft in Westafrika wie auch für eine hoch technisierte Wissensgesellschaft in Westeuropa oder Ostasien. Die Überproduktion von Synapsen in den ersten wenigen Lebensjahren ermöglicht das schnelle Erlernen ganz unterschiedlicher Verhaltensweisen, Sprachen, Lebensstile usw. Ein großer Teil der weiteren Gehirnentwicklung bei Kindern besteht dann darin, die für ihre Lebenswelt nicht relevanten Synapsen abzubauen und die benötigten Bahnen zwischen Neuronen zu intensivieren. So bestimmt letztlich die Umwelt - das in ihr Erfahrene, Gelernte, Erlebte, Aufgenommene - zu einem großen Teil die Struktur des Gehirns.
Die skizzierte Entwicklung setzt sich dann bis zum Tode des Menschen fort: Unbenötigte Synapsen werden eliminiert, häufig benutzte verstärkt. Zugleich werden aber immer wieder neue Synapsen gebildet, insbesondere im Rahmen von Gedächtnisprozessen. Die Überproduktion und Selektion von Synapsen erfolgen in verschiedenen Regionen des Gehirns mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Intensität; sie erreichen ihren Höhepunkt zu jeweils anderen Zeiten. Beispielsweise wird in den Hinterhauptslappen, die für die visuelle Wahrnehmung zuständig sind, die höchste Dichte von Synapsen schon in den ersten Lebensmonaten erreicht. Hingegen ist das Wachstum in den Stirnlappen (Planen von Handlungen, Urteilsvermögen, Aufmerksamkeit) zwischen dem 3. und 6. Lebensjahr am größten.
In diesem Zusammenhang wird oft von "Entwicklungsfenstern" oder "kritischen Phasen" gesprochen, in denen das Gehirn für bestimmte Lernerfahrungen besonders empfänglich sei, da dann die relevanten Synapsen ausgewählt und miteinander verknüpft, also die entsprechenden Regionen des Gehirns strukturiert würden. Werden diese Perioden verpasst, könnte ein Kind im jeweiligen Bereich kaum noch dieselbe Leistungsfähigkeit erreichen wie andere. Beispielsweise dauert die "sensible Phase" für den Spracherwerb bis zum 6. oder 7. Lebensjahr. Das Baby kann schon alle Laute jeder Sprache dieser Welt unterscheiden, das Kleinkind alle Phoneme korrekt nachsprechen. Innerhalb weniger Lebensjahre werden aber die Synapsen eliminiert, die diese Leistung ermöglichen, aber nicht benötigt werden, da sich das Kind in der Regel ja nur eine Sprache mit einer sehr begrenzten Zahl von Phonemen aneignet. Deshalb kann ab dem Schulalter, insbesondere ab der Pubertät, eine neue Sprache nicht mehr perfekt erlernt werden. Dieses Beispiel verdeutlicht aber auch, dass das Konzept der "kritischen Phasen" nicht überbetont werden darf. Sonst wird im jeweiligen Bereich die Lernfähigkeit des Menschen außerhalb der sensiblen Periode unterschätzt - das Schulkind oder der Erwachsene kann eben doch eine zweite, dritte oder vierte Sprache lernen, wenn auch zumeist nur mit einem (leichten) Akzent. Allerdings fällt das Erlernen bestimmter Kompetenzen (neben der Sprache z.B.
Hirntod
Für Laien sei es nicht immer leicht nachvollziehbar, dass ein Mensch dann als hirntot gelte, wenn das Gehirn seine Funktionen vollständig verliert, denn ein hirntoter Mensch unterscheide sich äußerlich nicht von einem Menschen, der nur bewusstlos sei. Eine Rückkehr ins Leben sei jedoch nicht mehr möglich.
„Ärzte verstehen unter dem Hirntod die irreversibel erloschene Gesamtfunktion des Großhirns, des Kleinhirns und des Hirnstamms“, erläutert Klaus Hahnenkamp von der Sektion Organtransplantation bei der DIVI. „Der Hirntod muss laut Paragraf 5 des Transplantationsgesetzes von zwei mehrjährig in der Intensivbehandlung von Patienten mit schweren Hirnschädigungen erfahrenen Ärzte unabhängig voneinander festgestellt werden.“ Beide Ärzte dürfen weder an der Entnahme noch der Transplantation der Organe beteiligt sein und auch keinem Arzt weisungsgebunden sein, der an der Transplantation beteiligt ist.
Die Bundesärztekammer habe den Ablauf zur Feststellung des Hirntods exakt festgelegt. Als erstes überprüften die Ärzte den sogenannten Hirnstammreflex. Sie müssten feststellen, ob sich bei Lichteinfall die Pupillen verengen und ob sich das Augenlid schließe, wenn man die Augenhornhaut berührt. Sie versuchten, den Husten- und Würgereflex auszulösen. Durch schnelles Kippen oder Drehen des Kopfes lasse sich nachweisen, ob die Augen eine Gegenbewegung durchführen.
Außerdem achteten sie auf Schmerzreaktionen, die sich durch Muskelzuckungen der Kopf- und Halsregion oder Kreislaufreaktionen äußern könnten. „Bei hirntoten Menschen zeigen sich bei allen Tests keinerlei Reaktionen“, klärt der DIVI-Experte auf, der als Leitender Oberarzt in der Klinik für Anästhesiologie, operative Intensivmedizin und Schmerztherapie am Universitätsklinikum Münster tätig ist.
Als nächstes folge die Überprüfung der Spontanatmung. Dafür müssten die Ärzte die maschinelle Beatmung ausstellen. Sofort steige dann der Kohlenstoffdioxidgehalt im Blut an und aktiviere das Atemzentrum im Gehirn. Reagiere dieses nicht mit Eigenatmung, liege ein kompletter Ausfall des Atemzentrums vor.
Der Ausfall dieser Hirnfunktionen müsse irreversibel sein. „Wenn das EEG über eine halbe Stunde eine Null-Linie zeigt oder kein Blutfluss zu erkennen ist, kann der Hirntod zweifelsfrei festgestellt werden“, sagt Hahnenkamp. „Weitere Untersuchungen wie die Perfusionsszintigrafie und die Angiografie können ersatzweise durchgeführt werden.“ Bei der Perfusionsszintigrafie injizieren die Ärzte eine schwach radioaktive Lösung und messen die Verteilung im Gehirn. Bei der Angiografie handelt es sich um eine Röntgenaufnahme der Gefäße.
Alle Untersuchungsergebnisse müssen von beiden Ärzten protokolliert werden. „Erst dann wird ein Patient, der auch Organspender ist, der Deutschen Stiftung für Organtransplantation gemeldet“, betont Hahnenkamp. Einschränkend ergänzt er noch, dass sich die genannten Abläufe auf die größte Gruppe der Organspender beziehen, den Erwachsenen mit primärer Hirnschädigung. Bei Sonderfällen wie Kindern, primären Schädigungen des Klein- und Stammhirns (so genannte hintere Schädelgrube), sekundären Schädigungen etc.
Lernen und Gedächtnis im Gehirn
Im Gehirn schlagen sich Denken und Lernen auf verschiedene Weise nieder: Bei jeder Interaktion zwischen Säugling bzw. Kleinkind und Umwelt reagieren zunächst Tausende von Gehirnzellen. Bestehende Verbindungen zwischen ihnen werden intensiviert, neue ausgebildet. Treten nun wiederholt ähnliche Eindrücke, Wahrnehmungen und Erfahrungen auf, schleifen sich bestimmte Bahnen ein. Das heißt, ähnliche Signale folgen zunehmend demselben Weg, der durch bestimmte, bei wiederholter Stimulierung stärker werdende chemische Signale in den Synapsen zwischen den Neuronen markiert wird. Haben diese Signale eine von Gehirnregion zu Gehirnregion unterschiedlich große Stärke erreicht, wird diese Bahn auf Dauer (bis in das Erwachsenenalter hinein) beibehalten. Viele zuvor benutzte Verbindungen - und die an ihnen beteiligten Neuronen - verlieren an Bedeutung; viele der kaum oder überhaupt nicht benutzten Nervenzellen werden sogar in den ersten Lebensjahren abgebaut (s.o.). Die entlang der sich einschleifenden Bahnen liegenden Neuronen werden hingegen immer größer, d.h. sie bilden immer mehr Dendriten aus, die zudem länger werden und zu immer mehr anderen Nervenzellen führen. Zugleich wird das Gehirn auf eine bestimmte Weise organisiert - je nachdem, für welche Arten von Lernprozessen Neuronen und Nervenbahnen besonders oft aktiviert werden. Die Veränderungen in seiner Struktur können sogar stark ausgeprägt sein, wenn bestimmte Lernerfahrungen sehr häufig gemacht werden - z.B. ist bei Taxifahrern die Gehirnregion für das Ortsgedächtnis größer, wird bei tauben Menschen ein Bereich im Gehirn für die Gebärdensprache abgegrenzt.
Natürlich können nicht all die vielen Eindrücke und Wahrnehmungen, Lernerfahrungen und Informationen im Gehirn gespeichert werden. Vielmehr wird ausgewählt: Das Gehirn ignoriert bereits Bekanntes, unterscheidet Wichtiges von Unwichtigem, bildet Kategorien, Muster und Hierarchien, ordnet Ereignisse in sinnvollen Sequenzen, stellt Beziehungen zu anderen Daten her, fügt neu Gelerntes in bereits abgespeichertes Wissen ein. Ferner werden Eindrücke und Informationen leichter behalten, wenn sie mit Emotionen verknüpft sind, wenn sie neuartig, ungewöhnlich und besonders interessant wirken, wenn sie leicht in die vorhandenen Gedächtnisinhalte integriert werden können und wenn ein Lebens- bzw. Alltagsbezug gegeben ist. Dann wird die dem Gehirn inhärente "Faulheit" - das Bestreben, aufgrund des generell hohen Bedarfs (s.u.) Energie zu sparen - überwunden: Sind Informationen, Lernprozesse, Erinnerungen emotional bedeutsam, reizvoll und spannend, werden Botenstoffe wie Dopamin und Acetylcholin ausgeschüttet, verstärken die Aufmerksamkeit und intensivieren die Gedächtnisleistung. Emotional bedeutsames Wissen wird (bei Rechtshändern) in der rechten Gehirnhälfte, neutrales Fakten- und Weltwissen in der linken Hemisphäre gespeichert.