Der Mensch unterscheidet sich von Tieren durch seine Fähigkeit zu denken, zu forschen, zu planen und die Welt zu verändern. Die Kognitionsforschung hat "das Denken" in einzelne Fähigkeiten zerlegt und fasst sie unter dem Begriff "Kognition" zusammen.
Evolutionäre Wurzeln der Kognition
Unsere kognitiven Fähigkeiten sind ein Ergebnis der Evolution und dienen dem klugen Handeln in der Welt. Denken ist wahrscheinlich aus Handlungsplanungen entstanden, die nicht gleich ausgeführt wurden.
Die Schwierigkeit der Erforschung des Denkens
Ein bekanntes psychologisches Experiment, der Wason-Auswahl-Test, verdeutlicht die Schwierigkeit, unser Denken zu untersuchen. Bei diesem Test werden den Probanden vier Karten präsentiert, auf denen Zahlen und Farben abgebildet sind. Die Aufgabe besteht darin, eine Behauptung zu überprüfen, indem bestimmte Karten umgedreht werden. Interessanterweise finden nur wenige Probanden die richtige Lösung, wenn die Aufgabe abstrakt formuliert ist. Wird der Test jedoch in einen sozialen Kontext eingebettet, gelingt es deutlich mehr Teilnehmern, die richtigen Karten auszuwählen.
Kognition im Alltag
Wir vergleichen und unterscheiden, überlegen und wägen ab, organisieren und planen den lieben langen Tag. Wir denken in die Zukunft, schwelgen in Erinnerungen, träumen vom Möglichen und Unmöglichen. Das Denken steht von alters her im Mittelpunkt des Forschungsinteresses, stellt aber auch eine große Herausforderung dar.
Philosophische Perspektiven auf das Denken
Für Platon gab es eine eigenständige Welt der Ideen, zu der der Mensch mit seinen Gedanken nur einen unvollkommenen Zugang hat, da sein Geist in seinem Körper gefangen ist. Karl Popper vertrat im 20. Jahrhundert die Ansicht, dass es eine eigene Welt des Geistes gibt.
Lesen Sie auch: Gehirnposition und ihre Bedeutung für die Funktion
Die Kognitionsforschung und der Computer
Die moderne Kognitionsforschung betrachtet das Denken als ein Produkt der Evolution, das dem Organismus beim Überleben hilft. Am Beginn dieses neuen Ansatzes stand der Computer. Alan Turing konnte zeigen, dass seine „Turingmaschine“ alle hinreichenden Kriterien für Intelligenz erfüllt. In der Folge arbeitete sich die Kognitionsforschung am Computer und später am Roboter ab. Ihr Problem: Dem Computer rechnen und Schachspielen beizubringen, war nicht so schwierig. Aber von dort führte kein Weg zu einer Maschine mit menschenähnlicher Intelligenz.
Vom Denken zur Kognition: Ein Paradigmenwechsel
Im Laufe der Zeit erfuhr die Vorstellung vom Denken radikale Veränderungen: Vom geistigen Tun im Kopf des Individuums hin zu einem Prozess, in dem Gehirn, Körper, Umwelt, Mitmenschen und technische Gerätschaften eine zentrale Rolle spielen. Statt von Denken sprechen die Forscher heute von Kognition. Das Denken in Sätzen und Begriffen platzieren sie am obersten Ende eines ganzen Spektrums kognitiver Fähigkeiten.
Was gehört zur Kognition?
Für viele ist die Fähigkeit zu lernen eine Minimalbedingung für Kognition. Kognition ist, was sich zwischen Reiz und Reaktion in einem Organismus abspielt. Und das ist einiges: Gedächtnis und Bewusstsein, Wahrnehmung und Aufmerksamkeit, Bewegungssteuerung, Sprache und Kommunikation, Emotion, Kreativität, Motivation, Empathie und vieles mehr.
Die Grenzen des bewussten Denkens
Obwohl wir das bewusste Nachdenken, Planen und Problemlösen als etwas erleben, das wir tun und für das wir uns konzentrieren und anstrengen müssen, haben wir es doch nicht recht im Griff. Geistesblitze und Intuitionen können wir trotz vieler Versuche bis heute nicht erzwingen. Umgekehrt ist die Plappermaschine in unserem Kopf auch nicht abzustellen.
Die neuronale Grundlage des Denkens
Lange gingen Hirnforscher davon aus, dass jedem Objekt unserer Gedanken eine bestimmte Nervenzelle im Denkorgan zugeordnet ist. Heute ist hingegen klar, dass unser Denken so nicht funktioniert. Vielmehr arbeiten bei jedem Gedanken Netze von Neuronen in der Großhirnrinde zusammen. Kurz: Ein Gedanke ist eine über das ganze Gehirn verstreute Erscheinung. Jeder Gedanke geht mit einem eigenen Muster der Gehirnaktivität einher.
Lesen Sie auch: Behandlungsmöglichkeiten bei Kopfkrämpfen links
Gedankenlesen: Science-Fiction oder Realität?
Haynes konnte mit einer Erfolgsquote von mehr als 70 Prozent die Absichten seiner Versuchspersonen entschlüsseln, indem er deren Gehirnaktivität mit zuvor eingespeicherten Mustern verglich. Maschinen, mit denen man sämtliche Gedanken lesen kann, sind noch Science-Fiction. Doch schon bald könnten die Erkenntnisse der Forscher zur Entwicklung von Systemen führen, die es Schwerstbehinderten ermöglichen, allein mit der Kraft ihrer Gedanken Computer zu bedienen oder eine Prothese zu steuern.
Wie rechnet das Gehirn?
Selbst bei der Lösung leichter mathematischer Aufgaben arbeiten zahlreiche Hirnregionen zusammen. Erwachsene arbeiten beim Addieren und bei Einmaleins-Aufgaben mit auswendig gelernten Lösungen, die sie aus dem Gedächtnis abrufen. Im Gehirn werden dabei sprachverarbeitende Regionen aktiviert.
Denken Frauen und Männer unterschiedlich?
Männliche Gehirne sind im Mittel etwa elf Prozent größer, und ihre Großhirnrinde hat einige Milliarden Neurone mehr. Weibliche Hirne haben dagegen mehr Bereiche mit besonders dicht gepackten Nervenzellen, ihre Gehirnhälften sind besser vernetzt, und ihre Großhirnrinde weist mehr Furchen auf. Ob die anatomischen Unterschiede männlicher und weiblicher Gehirne überhaupt das Denken beeinflussen, bleibt also nach wie vor offen.
Die Macht der Intuition
Viele Menschen vertrauen auf ihr Bauchgefühl und liegen damit richtig. Ohne Intuition wären wir im Alltag gar nicht handlungsfähig. Dabei schöpft das Bauchgefühl aus unbewusst vorhandenen Erfahrungen, Erinnerungen und Urteilen und berücksichtigt damit weitaus mehr Informationen als das bewusste Gedächtnis.
Wenn der Geist krank wird
Wie eine schizophrene Psychose oder viele andere Hirnleiden im Einzelfall konkret entstehen, ist nach wie vor weitgehend ungeklärt. Sicher ist nur, dass neben psychosozialen Faktoren vor allem die erblichen Grundlagen eine entscheidende Rolle spielen.
Lesen Sie auch: Behandlungsmöglichkeiten bei Nervenbrennen
Wie speichert das Hirn Gesichter?
Ein Mensch kann Tausende Gesichter unterscheiden und speichern. Gesichter werden im Neokortex abgelegt. Vermutlich ist ein kleiner Bereich in den Schläfenlappen auf Gesichter spezialisiert. Rätselhaft aber bleibt nach wie vor, wie das Gehirn visuelle Informationen über Gesichter verarbeitet und mit gespeicherten Daten abgleicht.
Das Rätsel der Narkose
Die Forscher wissen mittlerweile, dass für die einzelnen Teileffekte einer Narkose jeweils nur bestimmte Verbände von Nervenzellen zuständig sind. Auf der Oberfläche dieser Zellen sitzen spezielle Rezeptoren: Reagieren sie auf einen betäubenden Stoff, wird der Aufbau neuronaler Aktivität vermindert. Doch solange die Hirnforscher nicht wissen, wie und wo das Bewusstsein entsteht, muss die Wirkung der Narkotika unklar bleiben.
Geistige Anstrengung macht müde
Bei starker geistiger Anstrengung entstehen im präfrontalen Kortex des Gehirns Giftstoffe unter anderem Glutamate. Anzeichen von Müdigkeit, einschließlich einer verringerten Pupillenerweiterung, sahen die Wissenschaftler nur in der Gruppe, die schwer arbeiten musste. In der arbeitsbelasteten Gruppe entdeckten die Forschenden auch höhere Glutamatwerte in den Synapsen des präfrontalen Kortex. Die Wissenschaftler sehen in den Ergebnissen ihrer Studie eine gute Möglichkeit Burnouts zu erkennen und zu verhindern.
Kognitive Delfine: Gedanken und Unterbewusstsein
Was die meisten von uns immer noch als "unsere eigenen bewussten Gedanken" bezeichnen, sind in Wirklichkeit eher so etwas wie kognitive Delfine in unserem Kopf, die für kurze Zeit aus dem Ozean unseres Unterbewusstseins auftauchen, bevor sie wieder abtauchen.
Mentales Schlafwandeln: Die Autonomie des Denkens in Frage gestellt
Die Stichworte heißen hier "spontaneous task-unrelated thought" und "mind wandering". Eines der interessantesten aktuellen Forschungsgebiete in den Neurowissenschaften und der experimentellen Psychologie ist der anscheinend ziellos umherschweifende Geist, das Tagträumen, die ungebetenen Erinnerungen und das automatische Planen. Betrachtet man sie näher, so kommt man zu einem überraschenden Ergebnis von tiefgreifender philosophischer Bedeutung: Stabile kognitive Kontrolle ist die Ausnahme, während ihr Fehlen die Regel ist.
Die Rolle der Neuroplastizität
Neuroplastizität umschreibt die Fähigkeit unseres Gehirns, lebenslang veränderungs- und lernfähig zu sein. Unser Gehirn besitzt nach neuesten Forschungen circa 86 Milliarden Nervenzellen, auch als Neuronen bezeichnet. „What fires together wires together.“ Das bedeutet, jene Nervenzellen im Gehirn, die gleichzeitig aktiviert werden, verbinden sich zu einem Neuronen-Netzwerk.
Wie Gedanken die Gehirnstruktur verändern
Wissenschafter haben untersucht, wie das Gehirn sich beim Lernen verändert. PASCUAL-LEONE et al. haben in einer oft zitierten Untersuchung gezeigt, dass alleine die Gedanken in der Lage sind, die physische Struktur des Gehirns zu verändern. Wenn wir wirklich fokussiert sind, aktiviert unser Gehirn dieselben Synapsen = Schaltkreise, egal, ob wir uns etwas nur mental vorstellen oder tatsächlich real erleben.
Bildgebende Verfahren in der Hirnforschung
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). Bei der Magnetoenzephalographie (MEG) messen Forscher über Sensoren die feinen elektrischen Aktivitäten der Nervenzellen im Gehirn.
Die Kluft zwischen Gehirnaktivität und Bewusstsein
Trotz solcher Experimente ist die Wissenschaft aber weit entfernt davon, den Inhalt unseres Bewusstseins auslesen zu können. Wie das Gehirn als Organ funktioniert, unterscheidet sich vollkommen davon, wie wir uns selbst wahrnehmen, wie wir denken und fühlen. Die Kluft zwischen der gemessenen Gehirnaktivität und dem Erlebnis des tatsächlichen Denkvorgangs bleibt auch für die Hirnforschung unüberbrückbar.
Die Neurobiologie kognitiver Räume
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und des Kavli-Instituts für Systemische Neurowissenschaften in Trondheim, Norwegen, haben herausgefunden, dass das Gehirn alle Informationen, die wir aus der Umgebung aufnehmen, in sogenannten kognitiven Räumen speichert.
Lernen und Neurobiologie
"Menschen lernen besser, wenn sie mit Freude lernen", ist ein wichtiges Fazit aus Spitzers Beschäftigung mit dem Gehirn. Im "Angstmodus" steht das Gehirn unter dem besonderen Einfluss der Amygdala, zu Deutsch: des Mandelkerns. Wer das Gehirn verstehen möchte, kommt ohne einen Blick auf dessen Elementarbestandteile, die Nervenzellen, auch Neuronen genannt, nicht aus.
Synaptisches Lernen und kortikale Karten
Sind miteinander verbundene Zellen gemeinsam aktiv, verstärken sich die Synapsen. Die Fähigkeiten des Gehirns stecken also in Neuronen und ihren Verbindungen, deren Stärke durch synaptisches Lernen veränderlich ist. Die Struktur des Netzwerkes im Kopf beinhaltet unser Können und Wissen. Die Aktivität des Netzes repräsentiert, was wir momentan wahrnehmen, denken, reden und tun.