Die faszinierende Welt der Gehirnimpulse und ihre Bedeutung für unser Fühlen

Das menschliche Gehirn, ein Wunderwerk der Evolution, beherbergt etwa 100 Milliarden Nervenzellen und ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich, von der Verarbeitung sensorischer Reize bis hin zu komplexen kognitiven Prozessen. Das Gehirn ist die Steuerzentrale unseres Körpers, der Sitz unserer Persönlichkeit und das Zentrum unserer Vernunft. Seine erstaunlichen Fähigkeiten beruhen auf Teamwork und Vernetzung: 100 Milliarden Nervenzellen arbeiten eng zusammen, jede einzelne zigfach mit anderen verbunden. Wann immer wir denken, spielen oder in Erinnerungen schwelgen, knüpfen die grauen Zellen neue Kontakte. Ihre Verbindungen heißen Synapsen. Alle Gedankenströme fließen über die Synapsen, hier „reden“ die Nervenzellen miteinander. Ihre Kommunikation geschieht mittels elektrischer Impulse. Gesendet werden diese von den Axonen, das sind faserartige Fortsätze der Gehirnzellen.

Die Anatomie des Gehirns: Ein Überblick

Um zu verstehen, wie Impulse im Gehirn unser Fühlen beeinflussen, ist es wichtig, die verschiedenen Bereiche des Gehirns und ihre Funktionen zu kennen.

• Großhirn (Cerebrum): Der am höchsten entwickelte Bereich des Gehirns macht etwa 80 Prozent der gesamten Hirnmasse aus. Das Großhirn verarbeitet und bewertet alle Reize, die unsere Sinnesorgane empfangen. Die beiden nahezu symmetrischen Großhirnhälften umschließen den Hirnstamm. Die oberste Instanz des menschlichen Nervensystems ist das Großhirn. In seiner grauen Rinde ballen sich die weitaus meisten Nervenzellen. Anatomen unterteilen die Großhirnrinde (Kortex) anhand ihrer vielen Furchen und Falten in verschiedene Lappen.
• Kleinhirn (Cerebellum): Im Hinterkopf oberhalb des Nackens sitzt das Kleinhirn. Ob wir die Kaffeetasse heben oder auf der Slackline balancieren - unser Kleinhirn koordiniert alle Bewegungen des Körpers. Außerdem hält uns das Cerebellum im Gleichgewicht. Nach neueren Erkenntnissen steuert das Kleinhirn aber nicht nur die Motorik. Es ist darüber hinaus für Aufmerksamkeit, volle Konzentration und ein gutes Gedächtnis wichtig.
• Zwischenhirn (Diencephalon): Als Schaltstelle zwischen Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm fungiert das Zwischenhirn. Hier sitzt der Thalamus, die Informationszentrale des Gehirns: Er leitet die Signale der Sinnesnerven an das Großhirn weiter und entscheidet, was ins Bewusstsein dringt. Damit prägt der Thalamus unseren Begriff von der Welt.
• Limbisches System: Rund um den oberen Hirnstamm entwickelte sich das limbische System ebenfalls schon früh in der Menschheitsgeschichte. Dieser Verbund aus mehreren Hirnbereichen spielt eine große Rolle für das Erinnerungsvermögen. Zentrale des limbischen Systems ist der Hippocampus. Dieser Archivar im Gehirn entscheidet, welche neuen Informationen im Gedächtnis gespeichert werden. Ohne ihn fiele uns das Lernen und Merken äußerst schwer, er überspielt Erlebnisse und Informationen aus dem Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis. So generiert der Hippocampus alle wichtigen Erinnerungen in unserem Leben. Wir brauchen ihn außerdem, um das Erinnerte abzurufen. Ein weiterer wichtiger Teil des limbischen Systems ist die Amygdala. Aufgrund ihrer charakteristischen Form heißt sie auch Mandelkern. Die Amygdala verknüpft Ereignisse mit Emotionen. Damit spielt sie oft eine entscheidende Rolle bei der Gedächtnisbildung: Mit starken Gefühlen verbundene Erlebnisse vergessen wir nicht so bald.

Die Rolle der Großhirnrinde (Kortex)

Die Großhirnrinde, auch Kortex genannt, ist die äußere Schicht des Großhirns und spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Informationen und der Steuerung von Verhalten. Sie ist in verschiedene Lappen unterteilt, die jeweils spezifische Funktionen haben:

• Stirnlappen (Frontallappen): Der Stirnlappen ist das Zentrum der geistigen Fähigkeiten. In seinem vordersten Bereich liegt der präfrontale Kortex. Hier befindet sich das Kurzzeitgedächtnis, heute meist Arbeitsgedächtnis genannt. Tatsächlich übernimmt diese Struktur hinter der Stirn den größten Teil der geistigen Arbeit. Besondere Fähigkeiten des Menschen wie Lesen, Schreiben, Rechnen und logisches Denken beruhen auf dem Arbeitsgedächtnis. Es ist der Dreh- und Angelpunkt unserer mentalen Fitness. Früh aktiv werden lohnt sich: Wer gezielt das Arbeitsgedächtnis trainiert, kann die geistige Leistungsfähigkeit steigern und lange bewahren.
• Schläfenlappen (Temporallappen): So führt der Schläfenlappen alle Hörinformationen und Seheindrücke zusammen, bewertet diese und speichert das Wichtige. Außerdem befindet sich im Schläfenlappen das Sprachgedächtnis.
• Scheitellappen (Parietallappen): Der Scheitellappen wiederum kann sich die grundsätzlichen Vorgänge beim Rechnen merken sowie die korrekte Bildung von Wörtern und Sätzen.

Sinneswahrnehmung und ihre Verarbeitung im Gehirn

Unser Gehirn empfängt ständig Informationen aus unserer Umwelt über unsere Sinnesorgane. Diese Informationen werden in elektrische Signale umgewandelt und an das Gehirn weitergeleitet, wo sie verarbeitet und interpretiert werden.

Taktile Wahrnehmung (Exterozeption)

Die taktile Wahrnehmung umfasst alles, was wir mit unserer Körperoberfläche fühlen können. Dazu gehört natürlich der Tastsinn der Hände, aber auch das unangenehme Gefühl, wenn man sich versehentlich auf eine nasse Parkbank gesetzt hat. Anfang, Ende und Änderungen von Berührungen erspüren wir zunächst durch unsere Körperbehaarung. Dafür sitzen Haarfollikelrezeptoren in der Lederhaut an den Haarwurzeln. An unbehaarten Körperstellen, wie den Fingerkuppen, werden sie durch die sogenannten Meissner-Körperchen ersetzt. Wenn wir uns stoßen, wird das Gehirn von den Merkel-Zellen in der Epidermis oder den Ruffini-Körperchen in der Lederhaut über die Druckveränderung informiert. Die Rezeptoren für die Temperaturwahrnehmung haben ihren Aufgabenbereich sogar noch weiter aufgeteilt. Wenn wir frieren, senden die Kälterezeptoren ihre Impulse aus, zu heißes Badewasser melden die Wärmerezeptoren. Es gibt ein weiteres Merkmal, um Rezeptoren zu unterscheiden: ihre sogenannte Adaptionszeit. Schnell adaptierende Rezeptoren melden den Reiz nur, wenn er beginnt, aufhört oder sich ändert. Bleibt er konstant, schalten sie sich vorerst ab. Zu diesem Typ gehören die Rezeptoren für Berührung oder Vibration. Das ist praktisch, weil man so zum Beispiel beim Tasten schneller kleine Unterschiede wahrnimmt. Langsam adaptierende Rezeptoren melden den Reiz immer weiter, auch wenn er sich nicht verändert. So beispielsweise die Rezeptoren für Druck oder Schmerz. Doch trotz dieser Regulation würden wir ohne die Hilfe unseres Gehirns völlig von Reizen überflutet werden.

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Eigenwahrnehmung (Propriozeption)

Schließen Sie Ihre Augen. Und berühren Sie dann mit der Hand Ihren Fuß! Eine ganz einfache Sache? Aber woher weiß die Hand eigentlich, wo der Fuß ist, wenn ihr Besitzer nichts sieht? Das Wissen um die Bewegungsrichtung unserer Körperteile und ihre Lage zueinander entsteht ebenfalls durch das Fühlen. Ohne die Eigenwahrnehmung (Propriozeption) könnten wir nicht gehen, ohne die ganze Zeit unsere Füße zu beobachten. Rezeptoren in Gelenken und Sehnen fühlen ununterbrochen Neigungswinkel und Position unserer Körperteile und informieren unser Gehirn. Sensoren in den Muskeln melden gemeinsam mit ihnen alle Positionsänderungen. So sind wir immer über die aktuelle Lage unseres Körpers informiert. Bei gesunden Menschen erfolgt die Propriozeption völlig unbewusst. Ist ein Bewegungsablauf einmal erlernt, kann das Gehirn automatisch auf die eingehenden Reize die passende Reaktion folgen lassen. Auch wenn es meistens nicht auffällt, ermöglicht es uns erst das Fühlen, uns ungezwungen und sicher in unserer Umwelt zu bewegen.

Verarbeitung von Sinneseindrücken: Ein neurologischer Prozess

Professor Dr. med. Peter H. Weiss-Blankenborn, Neurologe am Forschungszentrum Jülich und im Universitätsklinikum Köln, erklärt, wie unser Gehirn Sinneseindrücke verarbeitet:

"Wir haben für jeden spezifischen Sinn ein Organ, das mit der Umwelt in Kontakt tritt: Für das Sehen das Auge, für das Hören das Ohr, für das Riechen die Nase, für das Schmecken die Zunge und den Rachen, für das Fühlen die Haut. Diese Organe übertragen die Umweltsignale in elektrische Potentiale, mit denen die Nervenzellen dann kommunizieren. Bei manchen Organen werden diese Signale noch einmal umgeschaltet, etwa bei der Haut über das Rückenmark. Bei anderen ist das nicht nötig, denn das Auge beispielsweise ist Teil des Gehirns. Dann werden die Informationen verarbeitet: Erst grob im so genannten primären Sinnesareal, dann detaillierter im so genannten sekundären Sinnesareal. Schließlich werden die Eigenschaften dann in den tertiären Assoziationsarealen im Gehirn zusammengefügt."

Am Beispiel des Sehens erläutert er den Prozess genauer:

"Die Informationen werden im visuellen Kortex, einem Areal des Großhirns, aufgenommen und grob verarbeitet. Dann werden sie in spezifische visuelle Areale weitergeleitet, die zum Beispiel die Farben, die Formen und die Bewegung von den wahrgenommenen Dingen verarbeiten. Diese verteilten, aber schon relativ weit verarbeiteten Informationen werden dann schließlich von den tertiären Arealen im Großhirn zu dem Sinneseindruck zusammengefügt, wie wir die Welt wahrnehmen. Da spielen dann auch die Wahrnehmungen anderer Sinnesorgane herein."

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Die Reihenfolge der verschiedenen Verarbeitungsschritte ist immer ungefähr gleich, jedoch gibt es spezifische Unterschiede je nach Sinnesorgan. Fühlen und Hören basieren beispielsweise auf mechanischen Reizen, während Sehen eine andere Form der Wahrnehmung darstellt. Die Gehirnareale sind darauf abgestimmt, wie wir mit der Umwelt in Kontakt treten und welche Qualität der Sinn hat, den wir wahrnehmen sollen.

Interaktion der Sinne und Kompensation bei Ausfall eines Sinnes

Die verschiedenen Sinne stehen in Interaktion miteinander. Bei Ausfall eines Sinnes kann es zu einer Ausweitung anderer Sinne kommen, um den Verlust zu kompensieren.

"Der Vergleich von erblich blinden und spät erblindeten Menschen zum Beispiel hat gezeigt, dass selbst das erwachsene ausgereifte Gehirn noch veränderbar ist: Man konnte zeigen, dass der visuelle Kortex, also das primär sensorische Areal, das eigentlich für das Sehen zuständig ist, aktiviert wird, wenn blinde Menschen Brailleschrift mit den Händen lesen. Da wird also ein Bereich des Kortex, der für seine ursprüngliche Funktion nicht mehr gebraucht wird, weil keine visuellen Informationen mehr durchkommt, in die Lage versetzt, andere Sinne zu verarbeiten. Gleichzeitig sind auch die anderen Sinne veränderbar - wenn ein Sinn wegfällt, werden für andere Sinne mehr Nerven abgestellt. Das ist möglicherweise ein Grund dafür, dass Blinde einen extrem guten und differenzierten Tast- und Hörsinn ausbilden. Sie können sich etwa beim Laufen dadurch orientieren, dass sie Kälte und Wärme besonders gut wahrnehmen und dadurch Wände erkennen."

Emotionen und ihre Entstehung im Gehirn

Emotionen entstehen im limbischen System, einem evolutionär sehr alten Bereich unseres Gehirns. Wichtig für das limbische System und mit ihm eng verbunden sind der Hypothalamus, das Steuerzentrum für Hormone, und der Thalamus, das Tor zum Bewusstsein. Der Thalamus fungiert als Filter und entscheidet, welche Informationen zur Großhirnrinde weitergeleitet werden und ins Bewusstsein rücken.

Die Rolle der Amygdala

Wenn wir etwas Bedrohliches sehen oder hören, wird dieser Reiz zunächst im Thalamus registriert. Dieser schickt die Reizinformation auf zwei Bahnen weiter: Auf der einen Bahn wandert der Reiz in die Großhirnrinde, zum präfrontalen Cortex. Und auf der anderen, deutlich schnelleren Bahn ins limbische System, genauer gesagt, in die Amygdala, einer mandelförmigen Ansammlung von Nervenzellen. Wenn ein Mensch sich bedroht fühlt, reagiert die Amygdala sofort: Sie setzt den hemmenden Stirnbereich außer Kraft und aktiviert über den Hypothalamus das Alarmsystem des Körpers. Die Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin und andere Nerven-Botenstoffe werden ausgeschüttet. Die Folge: Der Blutdruck steigt, der Herzschlag beschleunigt sich und das Blut rauscht in die Muskeln, damit wir fliehen oder kämpfen können, je nachdem, was die Situation erfordert. Daher explodieren wir erst einmal vor Wut oder erstarren vor Angst, wenn wir zum Beispiel einen Gegenstand erblicken, der wie eine Schlange aussieht. Der Thalamus schickt die Reizinformation zwar auch an die Großhirnrinde. Weil diese Bahn aber langsamer ist als das limbische System, kommt der Reiz erst später beim Stirnhirn an. So dauert es einige Zeit, bis der präfrontale Cortex wieder versuchen kann, die Gefühle zu kontrollieren und die Lage rational einzuschätzen. Und das klappt bekanntlich nicht immer.

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Exekutive Funktionen und Emotionsregulation

Lernen, mit Wut und anderen starken Gefühlen umzugehen, ist also ein schwieriger Prozess. Ein Kind muss zunächst erkennen, dass es wütend ist: weil das Herz schneller schlägt, die Fäuste geballt sind. Dann muss es herausfinden, warum es so fühlt: weil der Sitznachbar ihm gerade das Lineal in den Bauch gestoßen hat. Und schließlich der schwierigste Gang von allen: Es gilt, die spontane Reaktion zurückzuhalten und möglichst durch eine sozial adäquate Reaktion zu ersetzen. Für all diese Mechanismen, die vom präfrontalen Cortex gesteuert werden und die es uns erlauben, Gedanken und Gefühle zu koordinieren und zu kontrollieren, hat sich in der Hirnforschung und Neuropsychologie ein neuer Sammelbegriff etabliert: exekutive Funktionen. Dazu gehören:

• Ein gutes Arbeitsgedächtnis.
• Impulskontrolle.
• Geistige Flexibilität.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass den exekutiven Funktionen eine Schlüsselrolle sowohl hinsichtlich des Lern- und Schulerfolges als auch in Bezug auf die sozial-emotionale Entwicklung zukommt. Wer sein angestrebtes Ziel nicht aus den Augen verliert, flexibel reagiert und sich nicht allzu leicht ablenken lässt, lernt erfolgreicher. Wer in der Lage ist, die eigenen Wünsche und Bedürfnisse auch mal hintanzustellen, andere Meinungen zu akzeptieren und sein Verhalten bei Frust zu kontrollieren, kommt in sozialen Situationen besser zurecht. Daher sind die exekutiven Funktionen auch für die pädagogische Praxis interessant.

Das Gehirn unter Stress: Wie Instinkte die Kontrolle übernehmen

Das menschliche Gehirn hat sich über Millionen von Jahren entwickelt und besteht aus drei zentralen Instanzen, die unser Denken, Fühlen und Handeln steuern:

• Der Diplomat: Der Diplomat ist der jüngste Teil des Gehirns und befindet sich im präfrontalen Kortex. Er ist für rationale Entscheidungen, kognitives Denken und Empathie zuständig. In dieser Instanz finden bewusste Reflexion, Selbstkontrolle und strategisches Planen statt.
• Der Automat: Der Automat wird auch als limbisches System oder Säugetiergehirn bezeichnet. Er ist rund 150 Millionen Jahre alt und speichert erlernte Verhaltensweisen, Emotionen und kulturelle Programme. In sozialen Interaktionen läuft der Automat oft auf Autopilot.
• Der Primat: Der Primat, auch Reptiliengehirn genannt, ist mit rund 300 Millionen Jahren der älteste Teil unseres Gehirns. Hier sitzen unsere Reflexe und instinktiven Reaktionen. Es sorgt dafür, dass wir im Bruchteil einer Sekunde entscheiden, ob wir kämpfen, fliehen oder erstarren.

Unter Stress oder bei Überlastung wird der Diplomat oft „ausgeschaltet“. Dann übernehmen andere Instanzen die Kontrolle. In Stresssituationen reagieren Menschen oft unbewusst und greifen auf automatische Muster zurück. Das Gehirn spart Energie, indem es bekannte Verhaltensweisen abruft, anstatt neue Lösungen zu suchen. Der Diplomat wird heruntergefahren: Der präfrontale Kortex, zuständig für rationales Denken, bewusste Entscheidungen, Selbstreflektion und Empathie benötigt viel Energie. Der Automat übernimmt: Das limbische System steuert Emotionen und gespeicherte Verhaltensmuster. Der Primat aktiviert Reflexe: Das Reptilienhirn sorgt für sofortige Überlebensreaktionen wie Flucht, Kampf oder Erstarrung. Das Ergebnis ist, dass Menschen unter Druck oft impulsiv handeln, ohne sich der Alternativen bewusst zu sein.

Top-Down vs. Bottom-Up-Verarbeitung

Das Gehirn verarbeitet Informationen auf zwei Wegen: Top-Down und Bottom-Up. Bei der Top-Down-Steuerung übernimmt der Diplomat die Kontrolle. Der präfrontale Kortex analysiert eine Situation, wägt Argumente ab und trifft eine bewusste Entscheidung. Dieser Prozess ist langsam, energieaufwendig und erfordert Konzentration. Bottom-Up-Prozesse verlaufen unbewusst und sind darauf ausgelegt, schnell auf Umweltreize zu reagieren. Der Automat und der Primat arbeiten hier eng zusammen, um Situationen intuitiv zu bewerten und Handlungen blitzschnell auszuführen. Doch Bottom-Up-Prozesse sind auch fehleranfällig. Da sie auf gespeicherten Mustern beruhen, kann es passieren, dass eine Situation vorschnell mit einer ähnlichen aus der Vergangenheit gleichgesetzt wird. Ob das Gehirn eher Top-Down oder Bottom-Up gesteuert wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab. In einem ruhigen Umfeld mit wenig Ablenkung fällt es leichter, bewusst zu denken und rationale Entscheidungen zu treffen. Auch regelmäßige bewusste Pausen helfen dabei, die mentale Energie wieder aufzuladen.

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