Das Gehirn, oft mit einem hochmodernen Computer verglichen, verarbeitet unaufhörlich Sinneseindrücke und Körperinformationen, um Botschaften an alle Körperbereiche zu senden. Doch es ist weit mehr als eine bloße Maschine. Hier liegen die Wurzeln der menschlichen Intelligenz, des Denkens und Fühlens. In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Bereiche des Gehirns und ihre Funktionen untersuchen, um dem Geheimnis des Denkens näher zu kommen.
Die Anatomie des Denkens: Ein Überblick
Unser Denkorgan, etwa von der Größe zweier geballter Fäuste und rund 1,5 Kilogramm schwer, präsentiert sich äußerlich wie eine überdimensionale Walnuss mit Windungen und Spalten. Das Großhirn, der größte und hochentwickeltste Bereich, besteht aus zwei Hälften, den Hemisphären, die durch den Balken, ein Nervenfaserbündel, verbunden sind. Jede Hemisphäre ist in sechs Lappen unterteilt, die unterschiedliche Funktionen haben.
Die Aufgaben des Großhirns
Das Großhirn kontrolliert Bewegungen, verarbeitet Sinneseindrücke und ist der Ursprung bewusster und unbewusster Handlungen und Gefühle. Es ist außerdem für Sprache, Hören, Intelligenz und Gedächtnis verantwortlich. Die linke Hemisphäre ist bei den meisten Menschen auf Sprache und abstraktes Denken spezialisiert, während die rechte Hemisphäre räumliches Denken und bildhafte Zusammenhänge verarbeitet. Die rechte Hemisphäre steuert die linke Körperseite, die linke die rechte.
Weitere wichtige Gehirnbereiche
- Hirnrinde: Im Großhirn ist die Hirnrinde der linken Gehirnhälfte für die Sprache verantwortlich, während die Hirnrinde der rechten Gehirnhälfte dem Gehirn die räumliche Stellung des Körpers vermittelt.
- Thalamus: Der Thalamus leitet Sinneseindrücke der Haut, der Augen und der Ohren an das Großhirn weiter.
- Hypothalamus: Der Hypothalamus reguliert Hunger, Durst und Schlaf und kontrolliert zusammen mit der Hirnanhangdrüse den Hormonhaushalt.
- Hirnstamm: Der Hirnstamm leitet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und Rückenmark um und kontrolliert Augenbewegungen und Mimik.
- Kleinhirn: Das Kleinhirn koordiniert Bewegungsabläufe und ist wichtig für den Gleichgewichtssinn.
Die Energie des Denkens: Versorgung des Gehirns
Das Gehirn benötigt eine ständige Versorgung mit Sauerstoff, Glukose und anderen Nährstoffen. Daher ist es besonders gut durchblutet. Die vordere, mittlere und hintere Hirnarterie versorgen verschiedene Bereiche des Gehirns. Die feinsten Verzweigungen der Hirnarterien, die Kapillaren, geben Sauerstoff und Nährstoffe an die Gehirnzellen ab, sind aber für andere Stoffe weniger durchlässig. Diese "Blut-Hirn-Schranke" schützt das Gehirn vor Schadstoffen. Sauerstoffarmes Blut wird über die Gehirnvenen abtransportiert.
Die Kommunikation im Gehirn: Neuronen und Synapsen
Das Gehirn ist eine riesige Ansammlung von Nervenzellen, den Neuronen, die miteinander verknüpft sind. Die Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen werden als Synapsen bezeichnet. Neuronen kommunizieren ständig miteinander, indem sie Informationen in Form von Hormonen über das Blut oder als elektrische Impulse über Nervenbahnen ins Gehirn senden. Dort werden die Informationen bewertet und verarbeitet, und das Gehirn sendet Signale zurück.
Lesen Sie auch: Meningitis-Impfstoffe: Welche gibt es?
Die Rolle der Gliazellen
Die Neuronen sind in ein stützendes Gewebe eingebettet, die sogenannten Gliazellen. Diese Zellen unterstützen die Neuronen und spielen eine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeitung.
Die Plastizität des Gehirns: Lernen und Erinnern
Das Gehirn ist bemerkenswert anpassungsfähig. Es übertrifft Computer in seiner Lernfähigkeit und seinem Erinnerungsvermögen. Grundlage dafür ist die flexible Vernetzung von über 100 Milliarden Nervenzellen. Dornfortsätze, feine Nervenzellausläufer, werden beim Lernen und Erinnern stetig umgebaut. Diese Veränderbarkeit der neuronalen Signalübertragung ist die zelluläre Grundlage für das menschliche Gedächtnis.
Assoziatives Gedächtnis
Das assoziative Gedächtnis ermöglicht es, Informationen zu verknüpfen, die auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun haben. Solche Verknüpfungen liegen komplexen Denkvorgängen zugrunde. Experimente haben gezeigt, dass beim Lernen Umbauvorgänge an den Dornfortsätzen stattfinden, die mit dem Lernerfolg korrelieren.
Die Gehirnareale und ihre Funktionen im Detail
Das Gehirn lässt sich in verschiedene Gehirnareale unterteilen, die jeweils unterschiedliche Funktionen ausüben.
Das Großhirn: Sitz der höheren Funktionen
Das Großhirn ist das größte und hochentwickeltste Areal des Gehirns. Hier werden Sinneseindrücke verarbeitet, und hier befinden sich das Denk- und Erinnerungsvermögen. Die linke Hirnhälfte ist überwiegend für rationale Leistungen wie analytisches Denken, Mathematik, Logik, Wissenschaft und Sprache zuständig, während die rechte Hirnhälfte für Kreativität und Vorstellungskraft verantwortlich ist.
Lesen Sie auch: Umfassender Leitfaden zur Parkinson-Krankheit
Das Großhirn lässt sich in verschiedene Gehirnlappen einteilen:
- Stirnlappen: Steuerung von Bewegungen, Planung und Entscheidungsfindung
- Scheitellappen: Verarbeitung von sensorischen Informationen wie Berührung, Schmerz und Temperatur
- Schläfenlappen: Verarbeitung von auditiven Informationen, Gedächtnis und Spracherkennung
- Hinterhauptlappen: Verarbeitung von visuellen Informationen
Das Kleinhirn: Koordination und Gleichgewicht
Das Kleinhirn koordiniert Bewegungsabläufe und ist für den Gleichgewichtssinn verantwortlich. Es ermöglicht auch den Spracherwerb.
Das Zwischenhirn: Steuerung unterbewusster Körperfunktionen
Das Zwischenhirn steuert wichtige unterbewusste Körperfunktionen wie Körpertemperatur, Hunger- und Durstgefühl. Es verarbeitet auch Gefühle wie Freude oder Trauer. Der Thalamus filtert Sinneseindrücke und leitet nur relevante Informationen an das Großhirn weiter. Der Hypothalamus reguliert zahlreiche automatisch ablaufende Körpervorgänge.
Der Hirnstamm: Regulierung lebenswichtiger Funktionen
Der Hirnstamm reguliert Herzschlag und Atmung. Er verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und leitet Informationen zwischen Gehirn und Körper.
Das Gehirn als soziales Netzwerk: Die Kartierung des Denkens
Welche Nervenzellen im Gehirn kommunizieren miteinander und warum? Um das zu verstehen, kartieren Forscher das "soziale Netzwerk" im Gehirn, das unser Denken, Fühlen und Handeln steuert.
Lesen Sie auch: Das menschliche Gehirn
Gehirntraining: Die Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit
Die geistige Leistungsfähigkeit des Gehirns kann durch Gehirntraining gesteigert werden. Ein gutes Gehirntraining verbessert gezielt und individuell die kognitiven Fähigkeiten der Gehirnareale, darunter die Merkfähigkeit, das Denkvermögen und die Konzentration. Es sollte auf wissenschaftlicher Basis erstellt sein und mit anerkannten Methoden arbeiten.
Die Großhirnrinde: Der Cortex Cerebri
Die Großhirnrinde, der Cortex cerebri, bedeckt fast das gesamte von außen sichtbare Gehirn. Sie ist stark gefaltet und durchzogen von zahlreichen Furchen, wodurch voneinander abgrenzbare Bereiche entstehen. Jede Großhirnhälfte gliedert sich in vier von außen sichtbaren Lappen: Stirnlappen, Scheitellappen, Schläfenlappen und Hinterhauptlappen. Hinzu kommt der Insellappen, der tief in der seitlichen Großhirnfurche verborgen liegt und von außen nicht sichtbar ist.
Die Struktur des Cortex
Etwa 90 Prozent des Cortex bestehen aus dem evolutionär jungen Neocortex, der durchgehend aus sechs Zellschichten aufgebaut ist. Der Cortex entsteht aus den Signalen der Sinnesorgane und vorgeschalteter Hirnregionen ein zusammenhängender Eindruck der Umwelt. Zudem kann er Informationen speichern und bildet damit die biologische Grundlage unseres Gedächtnisses.
Die Entwicklung des Cortex
Die typische Struktur des Cortex hat sich in der Stammesgeschichte der Säugetiere langsam zu seiner heutigen Form entwickelt. Zunächst entstand der für Geruchswahrnehmung zuständige Teil, der Paleocortex. Ebenfalls sehr früh entstand der Archicortex, der oft zum limbischen System gezählt wird. Die übrigen 90 Prozent bilden den Neocortex.
Der Assoziationscortex
Im Assoziationscortex werden Informationen aus den vielen Sinnessystemen zu einem umfassenden Bild der Welt zusammengefügt, hier werden auch unsere Aufmerksamkeit und Aktivität geregelt. Der Assoziationscortex verarbeitet nicht nur Sinneseindrücke, die von außen ins Gehirn gelangen, sondern bezieht auch innere Prozesse mit ein - etwa Erinnerungen, Erwartungen oder Gedanken.
Die kortikalen Felder
Für eine grobe Orientierung lassen sich die großen Furchen und Lappen heranziehen. Eine präzisere Gliederung geht jedoch auf die Arbeiten von Korbinian Brodmann sowie Cecile und Oskar Vogt zurück. Brodmann unterschied anhand der Feinheiten im zellulären Aufbau beim Menschen 52 Felder, die bis heute als Brodmann-Areale bekannt sind.
Die Verarbeitung von Sinneseindrücken
Eingehende Signale werden von Nervenzellen im Thalamus umgeschaltet und an entsprechende Rindenregionen weitergeleitet. Im Falle des Sehens etwa wird die primäre Sehrinde im Okzipitallappen aktiv. Sie verarbeitet die visuellen Signale und leitet sie an Rindenregionen weiter, die komplexe Leistungen wie die Wiedererkennung von Gegenständen oder Gesichtern ermöglichen. Primäre somatosensorische Felder im Scheitellappen nehmen die Sinnesinformation über Berührung, Vibration, Druck, Dehnung oder Schmerz auf, verarbeiten sie und leiten sie an "höhere" Rindenfelder weiter. Analoges gilt für das Hören.
Die motorischen Zentren
Für die Steuerung von Bewegungen gibt es die motorischen Zentren. Dort lassen sich bestimmten Körperteilen, sogar einzelnen Muskelgruppen und Bewegungen, Areale zuordnen.
Die Folgen von Verletzungen und Ausfällen
Aus den vielfältigen Funktionen der Großhirnrinde ergeben sich die möglichen Folgen örtlicher Verletzungen und Ausfälle. Ist das primäre Sehzentrum betroffen, besteht Blindheit trotz funktionierender Augen; fallen bestimmte "höhere" Rindenfelder aus, sieht der Mensch zwar, erkennt aber je nach Lokalisation der Störung nicht Gesichter, Farben oder Bewegungen. Bei einer Schädigung des Broca-Zentrums wird die Fähigkeit zu sprechen geschädigt. Und Läsionen im vorderen Teil des Frontallappens führen zu Persönlichkeitsveränderung und Verminderung der intellektuellen Fähigkeiten.
Das Gehirn: Ein Leben lang eine Baustelle
Das Gehirn ist nicht statisch, sondern dynamisch und veränderlich. Es passt sich ständig an neue Erfahrungen und Herausforderungen an. Diese Fähigkeit zur Anpassung wird als Plastizität bezeichnet.
Synaptische Plastizität
Lernen findet an den Synapsen statt. Neurowissenschaftler haben herausgefunden, dass Synapsen die Effektivität der Übertragung variieren können. Dieses Phänomen wird als synaptische Plastizität bezeichnet. So kann eine Synapse durch einen Vorgang namens Langzeitpotenzierung (LTP) verstärkt werden, indem sie mehr Botenstoff ausschüttet oder mehr Botenstoffrezeptoren bildet. Synapsen können selbst im erwachsenen Gehirn noch komplett neu gebildet oder abgebaut werden. An wenigen Stellen wie zum Beispiel im Riechsystem können sogar zeitlebens neue Nervenzellen gebildet werden.
Die Reparaturfähigkeit des Gehirns
Seine Plastizität hilft dem Gehirn zudem, Schäden zumindest teilweise zu reparieren. Sterben beispielsweise bei einem Schlaganfall Nervenzellen ab, können benachbarte Hirnregionen die Aufgaben des betroffenen Gebiets zum Teil übernehmen.
Konnektom: Der Schaltplan des Gehirns
Die Wissenschaftler entwickeln neue Methoden, mit denen sie das Konnektom entschlüsseln können. Als Modellfälle dienen ihnen dafür Mäuse. Anhand solcher Schaltpläne wollen Wissenschaftler lernen, wie das Gehirn funktioniert.
tags: #name #gehirnzelle #zustandig #fur #denken