Reptiliengehirn, limbisches System und Frontalcortex: Unterschiede und Funktionen

Die Frage nach den Ursachen menschlichen Verhaltens ist von zentraler Bedeutung für unser Verständnis der menschlichen Existenz. Traditionell werden dabei zwei Instanzen genannt: Verstand und Gefühl, die oft als Gegensätze betrachtet werden. Der Mensch wird oft als vernunftbegabtes Wesen (animal rationale) definiert, das sich durch Vernunft und Denken von den Tieren unterscheidet, die vermeintlich von Gefühlen gesteuert werden. Obwohl Philosophen, Psychologen und Anthropologen erkannt haben, dass die Ratio nicht immer das menschliche Verhalten bestimmt, wird die Überwindung von Trieben und Gefühlen durch Verstand und Vernunft oft als Ideal angesehen.

Die Architektur des Gehirns: Eine hierarchische und evolutionäre Perspektive

Das Gehirn ist ein komplexes, selbstorganisierendes Organ, das als Steuerzentrum des Körpers fungiert und aus Milliarden von Nervenzellen besteht. Es ist hierarchisch organisiert und evolutionär entstanden, wobei höhere Regionen komplexere Funktionen ausführen als niedrigere.

Großhirn

Das Großhirn, der größte Teil des Gehirns, befindet sich im oberen Teil des Schädels und ist in zwei Hälften (Hemisphären) unterteilt, die durch den Balken verbunden sind. Beide Hemisphären arbeiten zusammen, um komplexe Aufgaben auszuführen. Der Neokortex, der äußerste Teil des Großhirns, besteht aus dem Frontallappen, Temporallappen, Parietallappen und Okzipitallappen. Er ist für die Verarbeitung sensorischer Informationen, die Integration von Wahrnehmungen, das Bewusstsein, das Denken, das Lernen und das Gedächtnis zuständig.

Zwischenhirn

Das Zwischenhirn ist der mittlere Teil des Gehirns.

Hirnstamm (Reptiliengehirn)

Der Hirnstamm, auch Stammhirn und Reptiliengehirn genannt, ist der älteste Teil des Gehirns. Er befindet sich am unteren Ende im Übergang zum Rückenmark und ist für Instinktverhalten und Überlebensreaktionen wie Flucht oder Kampf zuständig.

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Limbisches System

Das limbische System ist der Bereich des Gehirns, der die emotionale Verarbeitung und die Gedächtnisbildung steuert. Es wird dem Zwischenhirn zugeordnet und besteht im Wesentlichen aus dem Thalamus (Relaisstation für sensorische Sinnessignale), dem Hypothalamus (Regulation von Körperfunktionen wie Hunger, Durst, Körpertemperatur, Sexualität und Stressreaktion), der Amygdala (Emotionsregulation und Verarbeitung von Erinnerungen) und dem Hippocampus (Bildung neuer, episodischer Erinnerungen).

Funktionale Bereiche und Intelligenzzentren

Die funktionalen Bereiche des Gehirns können vereinfacht den drei Intelligenzzentren des Menschen zugeordnet werden:

• Rationale Intelligenz: Kopfdenken
• Emotionale Intelligenz: Herzdenken
• Instinkt: Bauchdenken

Diese Intelligenzzentren spielen eine wichtige Rolle bei der kognitiven Leistungsfähigkeit und der mentalen Aktivität einer Person.

Die Kommandoebenen des Gehirns

Bauer verweist auf Kommandostrukturen des Gehirns, die von der Neurowissenschaft erläutert werden:

• Obere Kommandoebene (Selbstsystem): Innere Aufstellung, Antworten auf Fragen wie "Was denke ich über mich?" oder "Was glaube ich, was gut für mich ist?".
• Untere Kommandoebene: Produktion von Botenstoffen, die das Herz-, Kreislauf- und Immunsystem beeinflussen.

Beide Kommandoebenen beeinflussen sich gegenseitig, und das Gehirn entscheidet für uns, ohne dass wir es merken, indem es versucht, die Umgebung im Inneren nachzubilden.

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Neuronale Vernetzung und Denkleistung

Die Denkleistung ist stets abhängig von der neuronalen Vernetzung. Es gibt kein übergeordnetes Kontrollsystem. Dieses Konzept ermöglicht nicht nur die Lernfähigkeit, sondern auch das Entstehen von Emotionen, das auf einem komplexen Prozess im Gehirn basiert. Hier spielen sowohl biologische als auch psychologische Faktoren eine Rolle.

Emotionale Reize und Reaktionswege

Ein emotionaler Reiz findet zwei Routen im Gehirn, eine schnelle und eine langsamere:

• Schnelle Route: Der Reiz wird ungebremst vom Thalamus direkt zur Amygdala weitergeleitet, was grobe Fight-or-Flight-Reaktionen (Kampf-oder-Fluchtmodus) ermöglicht. Die Freisetzung von Neurotransmittern wie Adrenalin und Noradrenalin soll dem Menschen helfen, blitzschnell auf eine Gefahr zu reagieren. Gerät ein Mensch wie z.B.bei Konflikten unter Stress, kann es zur Kompetenz-Amnesie kommen. Die Amygdala veranlasst die Ausschüttung von Hormonen wie Cortisol und Adrenalin, wodurch der Mensch in den in den "Kampf-oder-Flucht"-Modus wechselt.
• Langsamere Route: Der Thalamus leitet den Reiz u.a. weiter zur Großhirnrinde, wo er bewusst verarbeitet wird.

Informationsverarbeitung und Selektion

Das Gehirn hat eine immense Menge an Informationen zu verarbeiten (ca. 11 Millionen Bits pro Sekunde). Um sich zu schützen, nimmt es nur das bewusst wahr, was es auch verarbeiten kann.

Wissen, Verstehen und Lernen

Die Ausführungen von Spitzer belegen nicht nur die Funktionsweise des Gehirns, sondern auch, was Wissen ist und wie es im Gehirn als ein Vorgang des Verstehens generiert wird. Wissen entsteht aus einem Einzelwissen, das gegebenenfalls aus einem Erleben oder einer Erfahrung heraus gebildet wird. So lernen Menschen Einzelheiten zu verstehen. Indem sie ein Detailwissen erwerben und vielleicht noch ein weiteres, verstehen sie plötzlich größere Zusammenhänge. Und wenn sie die Zusammenhänge verstanden haben, verstehen sie dadurch die Einzelheiten besser und dann verstehen Sie wieder die Zusammenhänge besser, wenn sie die Einzelheiten in der Summe verstanden haben. Wissen ist immer vernetzt und anwendungsrelevant. Das Gehirn ist keine Festplatte, die voll werden kann, sondern ein unendlicher, stets wachsender Speicher.

Der neuronale Prozess der Informationsverarbeitung

Der neuronale Prozess der Informationsverarbeitung untergliedert sich in die Sequenz der Informationsaufnahme (Wahrnehmung), der Informationsverarbeitung (Denken) und der Informationsausgabe (Erkenntnis oder Kommunikation im Fall der Weitergabe). Der neurale Prozess ist sehr von der Gedächtnisleistung abhängig und davon, auf welchen Informationsspeicher des Gehirns zugegriffen wird. Zu unterscheiden sind der sensorische Speicher, das Arbeits- oder Kurzzeitgedächtnis und das Langzeitgedächtnis. Jeder Bereich entwickelt mentale Strategien, um die Information zu verarbeiten. Entscheidend ist, dass die aufgenommene Information jenseits der damit bereits einhergehenden Einschränkungen und abhängig von der Fokussierung in ein neuronales Netz von Informationen eingebunden wird, die in dem ein oder anderen Gedächtnis bereits hinterlegt sind und bewertet wurden.

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Zweifel, Denken und das limbische System

Das Denken wird durch Fragen ausgelöst, die zu Zweifeln führen. Eine Frage wird in der Regel im kortikalen Bereich des Gehirns verarbeitet. Die Frage wird analysiert, um eine Verbindung zu bereits vorhandenem Wissen herzustellen, woraus die Antwort abgeleitet wird. Wenn Zweifel geweckt werden, können verschiedene Gehirnbereiche involviert sein. Zweifel bezüglich einer Entscheidung aktivieren die frontalen Hirnregionen. Bei Zweifeln bezüglich eines Glaubens oder einer Überzeugung kann das limbische System involviert werden, das den "Kampf-oder-Flucht"-Modus auslöst. Es bietet sich ein Umweg über positive Gefühle an, die mit der Frage verknüpft werden, um Zweifel zuzulassen.

Das Gehirn als lebenslange Dauerbaustelle: Lernen und Gedächtnis

Unser Gehirn ist von Geburt an in ständigem Wandel und durch alle Lebensphasen unser Lernbegleiter. Lernen ist ein Prozess, in dem unsere Verhaltensweisen, Fähigkeiten, Emotionen und Motivation dauerhaft und merklich verändert werden, sobald wir uns mit unserer Umwelt oder einem Lerngegenstand auseinandersetzen. "Das Gehirn ist eigentlich vergleichbar mit einer lebenslangen Dauerbaustelle: Es wird immer umgebaut, es wird immer wieder neues gebaut - und das kann man nutzen," so Edwin Ullmann.

Lernformen

• Behavioristisches Lernen: Verarbeitung von Informationen abhängig von Belohnung und Bestrafung.
• Kognitives Lernen: Aufbau neuen Wissens mithilfe von Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Problemlösung.
• Kognitivistisches Lernen: Aktive Erarbeitung von Wissen durch Interpretation, Verarbeitung und Verknüpfung mit bestehendem Wissen.
• Konstruktivistisches Lernen: Konstruktion von Wissen und Fähigkeiten basierend auf individueller Interpretation der Welt, Vorerfahrungen, Kontexten und Zielen.
• Neurobiologisches Lernen: Betrachtung des Lernens in Bezug auf Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Sprache, Stress und Emotionen.

Neuronale Verbindungen und Synapsen

Beim Lernen werden die Verbindungen zwischen den Neuronen verstärkt oder geschwächt - je nachdem, wie häufig und wie intensiv wir bestimmte Informationen wiederholen bzw. abrufen. In den ersten Lebensjahren bilden sich in großer Zahl neue Synapsen. Ab dem Teenageralter gehen Tausende synaptische Verknüpfungen jedoch verloren, denn das Gehirn beginnt, nicht benötigte oder selten genutzte Verbindungen nach und nach "auszusortieren.

Gedächtnis

Das Gedächtnis ist die Fähigkeit des Gehirns, Informationen wie vergangene Ereignisse, Erfahrungen und Wissen zu speichern, abzurufen und zu nutzen. Es ist kein spezifisches Organ, sondern existiert in dem Netzwerk von neuronalen Verbindungen, die über das gesamte Gehirn verteilt sind.

Gedächtnisformen

• Sensorisches Gedächtnis: Puffer, welcher Informationen aus der Umwelt aufnimmt und wenige Sekunden zwischenspeichert, um sie zu filtern und gegebenenfalls zu verarbeiten.
• Arbeitsgedächtnis: Kann Informationen für Sekunden- oder Minutenspannen behalten und gleichzeitig nutzen, um an Aufgaben zu arbeiten, Probleme zu lösen oder Entscheidungen zu treffen.
• Langzeitgedächtnis: Nahezu unbegrenzt und kann beliebig viele Informationen über Jahre hinweg oder sogar ein ganzes Leben lang speichern.

Intelligenz

Der Begriff Intelligenz beschreibt unsere kognitive Leistungsfähigkeit - sprich, unser Potenzial, erfolgreich in einer Vielzahl von Situationen zu agieren. Die Intelligenz eines Menschen wird durch eine komplexe Interaktion von genetischen, umweltbedingten und neurobiologischen Faktoren beeinflusst.

Formen der Intelligenz

• Kristalline Intelligenz: Fähigkeit, Wissen und Erfahrung aus der Umwelt zu erwerben, zu speichern und anzuwenden.
• Fluide Intelligenz: Fähigkeit, unabhängig von Erfahrung und Wissen abstrakte Informationen zu verarbeiten, Muster zu erkennen, Zusammenhänge herzustellen und komplexe Probleme zu lösen.
• Mechanische Intelligenz: Fähigkeit, auf der Basis von Erfahrungen und praktischem Wissen handwerkliche oder technische Aufgaben zu lösen.

Intelligenz ist nichts Statisches, sondern ein Prozess, der sich im Laufe der Zeit verändern kann.

Die Rolle der Hirnlappen und kortikalen Areale

Okzipitallappen (Hinterhauptslappen)

Der Okzipitallappen enthält das Sehzentrum, das in ein primäres und sekundäres Sehzentrum unterteilt wird. Das primäre Sehzentrum verarbeitet die einkommenden Informationen aus der Netzhaut des Auges. Die Informationen aus der gegenüberliegenden Gesichtsfeldhälfte werden jeweils einer Hirnhälfte bzw. einem Bereich in der Sehrinde zugeordnet. Die Stelle des schärfsten Sehens hingegen ist in beiden Hirnhälften repräsentiert. Die Einzelinformationen werden an das sekundäre Sehzentrum weitergegeben, wo ein Abgleich mit bekannten Sinneseindrücken stattfindet. Von dort werden die Informationen an weitere übergeordnete (tertiäre) Assoziationszentren weitergegeben.

Temporallappen (Schläfenlappen)

Im Temporallappen liegen die Hörrinde sowie assoziative Areale. Die primäre Hörrinde ist für die interpretationsfreie Bewusstwerdung der auditorischen Impulse verantwortlich. Diese Laute und Lautmuster werden an die sekundäre Hörrinde weitergegeben, wo es zu einer sinnvollen Verknüpfung zu Wörtern, Geräuschen oder Melodien kommt. Die sekundären Hörrinden der beiden Hirnhälften weisen unterschiedliche Funktionalitäten auf. In der dominanten Hirnhälfte wird das Gehörte eher rational verarbeitet, was von hoher Bedeutung für die Sprachverarbeitung ist. Hier befindet sich auch das Wernicke-Zentrum, in dem das Sprachverständnis lokalisiert ist. Der Gyrus angularis nimmt eine Schlüsselstellung bei der Verknüpfung von Gesehenem und Gehörtem ein und projiziert zum Wernicke-Zentrum. Von dort projiziert es weiter zu höheren assoziativen Arealen des Cortex und insbesondere zum motorischen Sprachzentrum, dem Broca-Zentrum.

Parietallappen (Scheitellappen)

Im Parietallappen werden vor allem somatosensible Wahrnehmungen, d.h. Körperwahrnehmungen wie der Tastsinn verarbeitet. Hier gehen Informationen von Tast- und Schmerzrezeptoren in der Haut aber auch in den Muskeln, Sehnen- und Gelenken ein. Die somatosensible Rinde ist für die Rückmeldung über Bewegungen an die Großhirnrinde von entscheidender Bedeutung. In der somatosensiblen Rinde sind die Eingänge topographisch angeordnet, d.h. Rezeptoren, die im Körper beianderliegen, sind auch im Cortex nebeneinander repräsentiert.

Frontallappen (Stirnlappen)

Der Frontallappen, insbesondere der präfrontale Cortex (PFC), ist der am höchsten entwickelte Teil des Gehirns und fungiert als Regisseur aller anderen Gehirngebiete. Er ist mit nahezu allen Gehirngebieten direkt oder indirekt verbunden und kann aktivierend oder hemmend auf sie einwirken. Der PFC ist zuständig für exekutive Funktionen wie Antizipation, Denken, Planen und Entscheidungsfindung.

Bereiche des präfrontalen Cortex (PFC)

• Dorsolateraler PFC: Arbeitsgedächtnis, Geschichts- und Zukunftsbewusstsein, Handlungsplanung und Antizipation.
• Ventromedialer PFC: Verarbeitung von Emotionen und Entscheidungsfindung.
• Dorsomedialer PFC: Konfliktüberwachung und Fehlererkennung.
• Orbitaler PFC: Sozialverhalten, Kontrolle über Aggression und soziale Annäherung, Generierung eines Gesamtbildes der Situation aus visuellen und somatosensorischen Informationen.

Die Reifung des PFC ist sehr interessant, da er sehr lange braucht, bis seine Entwicklung abgeschlossen ist. Bis in den PFC unternehmen Axone bis in den PFC und ihre volle Innervationsdichte dort erst im Alter von 18-20 Jahren erreichen. Dadurch ist der PFC in den Jahren davor überaus plastisch, d.h. veränderbar. Dies hat den Vorteil, dass er sehr lernfähig ist.

Das triune brain Modell: Evolutionäre Entwicklung des Gehirns

Analog zur Entwicklung in der Evolution vom Reptil über den Vogel und dem Säugetier zum Menschen entwickelt sich das Gehirn beim Menschwerden von der befruchteten Eizelle zum Erwachsenen. Zuerst entsteht das sogenannte Reptilian brain für die Überlebensfunktionen. Anschließend entwickelt sich das limbische System als Sitz für die Emotionen. Ab dem zweiten Lebensjahr entwickeln sich die Frontallappen, die uns von allen anderen Säugetieren unterscheiden.

Reptiliengehirn (Hirnstamm)

Der älteste und tiefliegenste Teil des menschlichen Gehirns, der bereits zum Zeitpunkt der Geburt voll funktionsfähig ist. Hier werden die vegetativen, d. h. unbewussten lebenserhaltenden Funktionen geregelt: Verdauung, Atmung, Herzaktivität und das endokrine System.

Limbisches System (Säugergehirn)

Befindet sich unmittelbar über dem Reptiliengehirn und besteht unter anderem aus Teilen des Thalamus, der Amygdala und dem Hippocampus. Es entwickelt sich größtenteils erst nach der Geburt in Abhängigkeit von genetischen Anlagen und Reaktionen auf Erlebten. Hier wird bewertet, ob etwas im Außen angenehm oder lästig ist, ob es eine Gefahr darstellt und was im Interesse des Überlebens wichtig oder unwichtig ist.

Neokortex (Großhirn)

Entwickelt sich ab dem zweiten Lebensjahr und ermöglicht komplexere kognitive Funktionen wie Denken, Planen und Problemlösen.

Die Amygdala und der präfrontale Kortex im Zusammenspiel

Sensorische Informationen aus der Außenwelt wie sehen, hören und fühlen werden im Thalamus gefiltert und die wichtigsten werden über zwei Wege weitergeleitet. Zum einen gelangen sie zur Amygdala, dem Mandelkern, wo sehr schnell und automatisch entschieden wird, ob der Sinneseindruck eine Gefahr darstellt. Zum anderen werden die Informationen vom Thalamus über den Hippocampus zum Neokortex - genauer zum medialen Präfrontalkortex (MPFK) -geleitet, wo eine bewusste und detaillierte Deutung stattfindet.

Traumatisierung und die Balance zwischen Amygdala und MPFK

Bei einem traumatisierten Hirn verändert sich die Balance zwischen der Amygdala und des medialen Präfrontalkortex (MPFK) immens. Dadurch wird es wesentlich schwieriger die eigenen Emotionen und Impulse unter Kontrolle zu bekommen. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei starken Emotionen die Aktivitäten im MPFK verringert werden. Somit wird die hemmende Funktion des rationalen Hirns ausgeschaltet.

Bottom-Up und Top-Down Methoden zur Regulation des Nervensystems

• Bottom-Up: Modifikation des autonomen Nervensystems über Atmung, Berührung und Bewegung, ausgehend vom Hirnstamm.
• Top-Down: Stärkung der Fähigkeit, Körperempfindungen vom Neokortex aus zu beobachten.

Das limbische System: Mehr als nur Emotionen

Das limbische System ist nicht nur für die Steuerung von Emotionen zuständig, sondern beeinflusst auch Gedächtnis und Antrieb. Es besteht aus einer eng vernetzten Gruppe von Hirnarealen, die in verschiedene Bereiche des Großhirns, aber auch des Hirnstamms aussenden.

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