Die menschliche Kognition, das Gehirn und der Kopf sind eng miteinander verbunden, aber es gibt wichtige Unterschiede zwischen ihnen. Der Kopf ist die physische Struktur, die das Gehirn beherbergt, während das Gehirn das Organ ist, das für die kognitiven Funktionen verantwortlich ist. Kognition hingegen bezieht sich auf die mentalen Prozesse, die es uns ermöglichen, die Welt um uns herum wahrzunehmen, zu lernen, zu denken und zu handeln.
Das Gehirn: Die physische Grundlage der Kognition
Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das aus Milliarden von Nervenzellen, den Neuronen, besteht. Diese Neuronen sind über Synapsen miteinander verbunden und bilden so ein riesiges Netzwerk, das Informationen verarbeiten und weiterleiten kann. Das Gehirn ist in verschiedene Bereiche unterteilt, die jeweils für bestimmte Funktionen zuständig sind.
Funktionelle Unterschiede im Gehirn zwischen den Geschlechtern
Es ist ein weit verbreitetes Wissen in den Neurowissenschaften, dass Männer im Durchschnitt größere Gehirne haben als Frauen. Eine Studie von Bianca Serio und Sofie Valk vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und dem Forschungszentrum Jülich untersuchte, ob Geschlechtsunterschiede in der funktionellen Organisation des Gehirns auf Unterschiede in der Gehirngröße, der Mikrostruktur und dem Abstand der funktionellen Verbindungen entlang der kortikalen Oberfläche zurückzuführen sind. Entgegen den Erwartungen konnten sie herausfinden, dass Unterschiede in der Gehirngröße, -mikrostruktur und Abstand der funktionellen Verbindungen entlang der kortikalen Oberfläche die funktionellen Unterschiede zwischen den biologischen Geschlechtern nicht widerspiegeln können. Sie stellten jedoch fest, dass es kleine Geschlechtsunterschiede in den Verbindungen innerhalb und zwischen funktionellen Netzwerken gibt, was die kleinen Unterschiede in der funktionale Netzwerktopographie zwischen den Geschlechtern allgemein erklären könnte.
Neuroanatomische Unterschiede zwischen Männern und Frauen
Eine der bislang umfangreichsten Vergleichsstudien belegt, dass es neuroanatomische Unterschiede zwischen den Geschlechtern gibt. Demnach haben Frauen mehr graue Hirnsubstanz unter anderem im Stirnhirn und den Scheitellappen, Männer dagegen haben mehr Volumen in einigen hinteren und seitlichen Arealen des Cortex, darunter auch dem primären Sehzentrum. Die Regionen, in denen das Volumen der grauen Hirnsubstanz bei Männern größer ist, sind meist an der Objekterkennung und der Verarbeitung von Gesichtern beteiligt.
Einfluss von Sexualhormonen auf die Gehirnstruktur
Svenja Küchenhoff und Sofie Valk untersuchten in einer Studie, inwieweit Sexualhormone die Gehirnstruktur beeinflussen. Sie fanden heraus, dass Sexualhormone eine wichtige Rolle in der Modulierung und Plastizität der Mikrostruktur des Gehirns haben.
Lesen Sie auch: Morbus Parkinson: Kognitive Auswirkungen
Kognition: Die mentalen Prozesse
Kognition umfasst eine Vielzahl von mentalen Prozessen, darunter:
- Wahrnehmung: Die Fähigkeit, Informationen über die Sinne aufzunehmen und zu interpretieren.
- Aufmerksamkeit: Die Fähigkeit, sich auf bestimmte Informationen zu konzentrieren und andere auszublenden.
- Gedächtnis: Die Fähigkeit, Informationen zu speichern und abzurufen.
- Sprache: Die Fähigkeit, Sprache zu verstehen und zu produzieren.
- Denken: Die Fähigkeit, Probleme zu lösen, Entscheidungen zu treffen und zu planen.
- Lernen: Die Fähigkeit, neue Informationen und Fähigkeiten zu erwerben.
Kognitive Fähigkeiten und Intelligenz
Intelligenz bezeichnet die kognitive Leistungsfähigkeit sowie die Denkfähigkeit von Menschen. Zur kognitiven Intelligenz zählen Fähigkeiten wie schlussfolgern, abstrakt zu denken und zu planen. Die kognitive Intelligenz lässt sich in 8 Begabungen unterteilen: Musikalisch-rhythmische Begabung, Körperlich-kinästhetische Begabung, Sprachlich-linguistische Begabung, Bildlich-räumliche Begabung, Naturalistische Begabung, Logisch-mathematische Begabung, Intrapersonale Begabung und Zwischenmenschliche Begabung.
Dynamische Netzwerkeigenschaften des Gehirns und Intelligenz
Eine Studie von Kirsten Hilger, Christian Fiebach, Makoto Fukushima und Olaf Sporns untersuchte, wie dynamische Netzwerkeigenschaften des menschlichen Gehirns mit Intelligenz zusammenhängen. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die modulare Organisation der Hirnnetzwerke von Intelligenteren über die Dauer der fMRT-Messung geringeren Schwankungen unterworfen war.
Kognitive Räume und die Codierung von Informationen im Gehirn
Christian Doeller und seine Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig gehen davon aus, dass die Hippocampusformation das Orts- und Gitterzellsystem auch für völlig andere kognitive Bereiche einsetzt. Sie sprechen von "kognitiven Räumen", in denen jede Eigenschaft eine Dimension darstellt, entlang derer sich ein kognitiver Raum aufspannt. Objekte von ähnlicher Beschaffenheit liegen in dieser mentalen Karte nah beieinander und solche, die sich stark unterscheiden, weit voneinander entfernt.
Die Wechselwirkung zwischen Gehirn und Kognition
Das Gehirn ist die physische Grundlage der Kognition, aber die Kognition kann auch das Gehirn beeinflussen. Studien haben gezeigt, dass Lernen und Erfahrung die Struktur und Funktion des Gehirns verändern können. Diese Veränderungen werden als Neuroplastizität bezeichnet.
Lesen Sie auch: Unser Denken und Handeln
Personalisierte Gehirnmodelle und ihre Anwendung
Eine Forschungsgruppe aus Berlin und Barcelona erstellte virtuelle "Avatare" von 650 echten menschlichen Gehirnen, um die Zusammenhänge zwischen Gehirnaktivität und Kognition zu untersuchen. Dazu nutzte das Team um Prof. Dr. Petra Ritter digitale Daten aus Hirnuntersuchungen wie der Magnetresonanztomografie sowie mathematische Modelle. Daraus entstand zunächst ein allgemeines menschliches Gehirnmodell, das dann mit individuellen Messwerten der einzelnen Personen präzisiert wurde. Diese personalisierten Gehirnmodelle könnten auch bei der Behandlung von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz oder Parkinson von großem Interesse sein.
Lesen Sie auch: Gehirn, Sprache und Kognition im Detail