Die Entwicklung des menschlichen Gehirns ist ein faszinierender und komplexer Prozess, der von der vorgeburtlichen Phase bis ins junge Erwachsenenalter reicht. Im Laufe der Evolution hat sich das menschliche Gehirn im Vergleich zu unseren nächsten Verwandten, den Primaten, erheblich vergrößert. Diese Vergrößerung, zusammen mit dem aufrechten Gang und einem veränderten Kauapparat, sind morphologische Merkmale, die den Menschen auszeichnen. Die Evolutionsbiologie versucht, diese Veränderungen in der Fossilgeschichte nachzuvollziehen und die zugrunde liegenden Faktoren zu identifizieren.
Das menschliche Gehirn im Vergleich
Das menschliche Gehirn hat ein durchschnittliches Volumen von 1230 Kubikzentimetern und ist damit etwa dreimal so groß wie das der großen Menschenaffen. Zum Vergleich: Der Gemeine Schimpanse hat ein Gehirnvolumen von 385 Kubikzentimetern, der Orang-Utan 405 und der Gorilla 495 Kubikzentimeter. Diese deutliche Vergrößerung des Gehirns wird oft als Schlüssel zu unserer herausragenden Intelligenz und dem Erfolg unserer Spezies angesehen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die absolute Größe des Gehirns nicht der einzige entscheidende Faktor ist. Die Körpergröße spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. So hat beispielsweise der Elefant ein viermal so großes Gehirn wie der Mensch, was jedoch hauptsächlich auf seine größere Körpermasse zurückzuführen ist. Daher ist es notwendig, den Einfluss der Körpergröße bei Vergleichen verschiedener Säugetierhirne zu berücksichtigen.
Allometrische Analyse und relative Hirngröße
Um den Einfluss der Körpergröße zu eliminieren, wird die allometrische Analyse verwendet. Diese Methode setzt verschiedene biologische Parameter in Beziehung zueinander und berücksichtigt die Körpermasse. Bei der Gehirngröße von Säugetieren ergibt sich ein Exponent von 0,75. Die Abweichung einzelner Arten von dieser Geraden spiegelt spezielle Anpassungen wider. Der Mensch zeigt dabei die stärkste Abweichung nach oben, was bedeutet, dass er im Verhältnis zu seiner Körpergröße das größte Gehirn unter den Säugetieren hat.
Es wird oft behauptet, dass alle Primaten größere Gehirne als andere Säugetiere hätten. Dies trifft jedoch nicht zu, wenn man die allometrischen Effekte der Körpermasse berücksichtigt. Dann sind Delphine und ihre Verwandten die Säugetiere mit dem relativ nächstgrößeren Gehirn nach dem Menschen.
Lesen Sie auch: Weihnachtslektüre für Demenzpatienten
Fetale Entwicklung und Energiehaushalt
Interessanterweise gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen Primaten und anderen Säugetieren, wenn man die fetale Entwicklung betrachtet. In dieser Phase macht das Gehirn bei fast allen Säugetieren etwa sechs Prozent des fetalen Körpergewichts aus, während es bei Primaten fast zwölf Prozent sind. Dieses höhere Startgewicht des Primatengehirns hat wichtige Folgen für den Energiehaushalt.
Das Gehirn benötigt viel Energie, um seine komplexen Funktionen auszuführen. Beim Erwachsenen beträgt der Energiebedarf etwa 18 % des täglichen Kalorienbedarfs, bei Kleinkindern sogar bis zu 50 %. Die doppelt so hohe Aktivität im Gehirn von Kleinkindern erklärt auch, warum sie einen fast doppelt so hohen Glukoseverbrauch haben wie Erwachsene.
Erklärungsversuche für die Vergrößerung des Gehirns
Es gibt verschiedene Erklärungsversuche für die dramatische Vergrößerung des menschlichen Gehirns im Laufe der Evolution. Einige Hypothesen beziehen sich auf spezifische Merkmale unserer Gattung, wie die Herstellung von Werkzeugen, während andere auf Vergleichen zwischen Primaten allgemein beruhen.
Werkzeuggebrauch als Faktor?
Eine verbreitete Hypothese besagt, dass der erste Anstoß zur Vergrößerung des menschlichen Gehirns von der aufkommenden Herstellung von Werkzeugen ausging und die weitere Vergrößerung direkt mit deren zunehmend raffinierterer Gestaltung zusammenhängt. Auf den ersten Blick scheint dies mit den fossilen Belegen übereinzustimmen.
Allerdings muss man auch hier die allometrische Beziehung zwischen wachsender Körpermasse und Hirngröße berücksichtigen. Die Zunahme an Gehirn - relativ zur Körpergröße - war bereits im Gange, bevor überhaupt irgendwelche Steinwerkzeuge von Hominiden sicher belegt sind. Somit gibt es keine überzeugende Verbindung zwischen dem Aufkommen gezielt bearbeiteter Werkzeuge und dem Beginn der Vergrößerung des menschlichen Gehirns.
Lesen Sie auch: Demenz Beschäftigungsideen
Nahrungssuche und Sozialleben
Überzeugender sind Erklärungsmodelle, die auf Vergleichen zwischen Primaten allgemein beruhen, da sie sich auf generelle Prinzipien gründen lassen. Oft wird angenommen, dass es in der Ordnung der Primaten einen Zusammenhang zwischen relativer Hirngröße und Intelligenzgrad gibt, der sich hauptsächlich im Bereich der Nahrungssuche und des Sozialverhaltens zeigt.
Die Vermutung, die relative Hirngröße hänge unmittelbar mit den Erfordernissen der Nahrungssuche zusammen, rührt von der Beobachtung her, dass laubfressende Primaten gewöhnlich relativ kleinere Gehirne aufweisen als fruchtfressende. Andere Forscher meinen hingegen, ein relativ großes Gehirn habe bei Primaten nichts mit der Nahrungssuche, wohl aber mit dem Leben in Sozialverbänden zu tun, das ein hohes Maß an abgestimmtem Verhalten wie gemeinsames Planen und Handeln sowie Kommunikation verlangt.
Die Entwicklung des Gehirns im Laufe des Lebens
Das Gehirn entwickelt sich nicht nur in der vorgeburtlichen Phase, sondern auch im Laufe des Lebens weiter. Eine neue Studie der Universität Cambridge hat ergeben, dass das Gehirn möglicherweise erst mit 32 Jahren vollständig gereift ist. Die Forscher verglichen MRT-Scans von Menschen im Alter zwischen 0 und 90 Jahren und identifizierten vier entscheidende „Wendepunkte“ im Alter von etwa 9, 32, 66 und 83 Jahren, in denen sich das Gehirn neu vernetzt.
In der ersten Phase von der Geburt bis etwa zum neunten Lebensjahr werden übermäßig produzierte Synapsen reduziert. Zwischen etwa 9 und 32 Jahren wird die Organisation der Kommunikationsnetzwerke des Gehirns verfeinert. Mit etwa 66 Jahren erreicht eine allmähliche Umstrukturierung der Hirnnetzwerke ihren Höhepunkt, und im Alter von etwa 83 Jahren tritt das Gehirn in die Phase des späten Alterns ein, in der die Vernetzung weiter abnimmt.
Die Struktur des Gehirns
Das Gehirn besteht aus verschiedenen Teilen, die jeweils spezifische Funktionen haben. Das Großhirn, das den größten Teil des Gehirns ausmacht, besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den Balken miteinander verbunden sind. Die linke Hirnhälfte ist für Sprache, Denken, Mathematik und Logik zuständig, während die rechte Hirnhälfte visuell-räumliche Wahrnehmung, Gefühle, Kreativität, Fantasie, Kunst und Musik steuert.
Lesen Sie auch: Leitfaden für Spiele mit Demenz
Weitere wichtige Bereiche des Gehirns sind das Kleinhirn, das unbewusst die Muskulatur steuert und den Körper im Gleichgewicht hält, das Zwischenhirn, das den Thalamus und den Hypothalamus umfasst, und der Hirnstamm, der lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Blutkreislauf, Aufmerksamkeit und Schlaf kontrolliert.
Das Gehirn besteht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die über 100 Billionen Synapsen (Kontaktstellen) miteinander kommunizieren. Die Kommunikation zwischen den Neuronen erfolgt durch den Austausch von Neurotransmittern.
Lernen und Gehirnentwicklung
Das Gehirn ist äußerst plastisch und passt sich ständig an neue Erfahrungen an. Beim Lernen werden neue Verbindungen zwischen Neuronen gebildet und bestehende Verbindungen verstärkt. Unbenötigte Synapsen werden abgebaut, während häufig benutzte Synapsen verstärkt werden.
Die Gehirnentwicklung wird sowohl von genetischen Faktoren als auch von Umwelteinflüssen beeinflusst. Negative Einflüsse wie Fehlernährung, Rauchen, Alkohol- oder Drogenmissbrauch während der Schwangerschaft können die Gehirnentwicklung beeinträchtigen, während positive Einflüsse wie Stillen und eine anregende Umgebung die Entwicklung fördern können.
Die Geburt und der Geburtskanal
Die Geburt ist ein komplexer physiologischer Ablauf, der dazu dient, das Kind aus dem Uterus auszutreiben. Der Geburtsvorgang gilt als regelrecht, wenn er den statistischen Normen entspricht, der Ablauf spontan erfolgt und die zulässige Geburtsdauer nicht überschritten wird.
Der Geburtskanal ist kein starrer Raum, sondern entwickelt sich sukzessive im Verlauf der verschiedenen Geburtsabschnitte. Der fetale Schädel bzw. zuerst die Fruchtblase dilatieren durch das Tiefertreten des Kopfes das untere Uterinsegment, das Vaginalrohr und den Introitus vaginae.
Während der Geburt kommt es zu einer Niveauverschiebung der Schädelknochen. Die stärkste Konfigurationsänderung wird während der Durchschreitung des führenden Teils durch den Beckenausgangsraum beobachtet.
Die Phasen der Geburt
Die Geburt wird in drei Phasen unterteilt: die Eröffnungsphase, die Austrittsphase und die Nachgeburtsphase.
Die Eröffnungsphase wird in Latenz- und Aktivitätsphase unterteilt. In der Latenzphase verkürzt sich die Zervix, während sich der Muttermund nur langsam öffnet. In der Aktivitätsphase kommt es zur rasch zunehmenden Dilatation und schließlich zur vollständigen Eröffnung des Muttermundes.
Die Austrittsphase beginnt mit der vollständigen Eröffnung des Muttermundes und endet mit der Geburt des Kindes. Die Nachgeburtsphase umfasst die Ausstoßung der Plazenta.