Unsere Schaltzentrale - Das Gehirn

Das Universum in unserem Kopf

Die ca. 15 cm zwischen unseren Ohren sind durch eine Wundermaschine belegt, die mehr leisten kann als jeder Computer. Während Sie diese Zeilen lesen, verarbeitet diese Wundermaschine diese Buchstaben in Symbole der Information, wandelt sie in Wissen um und speichert sie ab, immer abrufbereit.

Gleichzeitig sorgt sie dafür, dass alle unsere Körperteile funktionsfähig sind, sämtliche Körperbefehle jederzeit ausgeführt werden können und die Körpertemperatur stets im grünen Bereich ist. Sie reguliert die Verdauung, die Umsetzung der Brennstoffe in Energie und, und, und...

Und alles das in Mikrosekunden und rund um die Uhr. Unglaublich! Dabei beträgt das Gewicht des Gehirns nur 1/50 unseres Körpergewichts, aber es erhält fast 1/5 des zirkulierenden Bluts, verbraucht also 20% unserer Energie. Diese ca. zwei Fäuste große, 3 Pfund schwere und fetthaltige Gewebsmasse, ist die Grundlage aller menschlichen Leistungen. Unser Gehirn besteht aus 15 bis 100 Milliarden Nervenzellen - so der momentane Forschungsstand – und jede dieser Milliarden von Nervenzellen steht mit 2.000 bis 200.000 anderen Nervenzellen in Kontakt.

Dieses gewaltige Netzwerk bildet unsere "Intelligenz" bzw. bestimmt die Qualität unserer Entscheidungen, die wiederum unser ganzes Leben bestimmen. Stellen Sie sich einmal ein Büro mit 15 Milliarden Sekretärinnen vor. Jede Sekretärin bedient eine Telefonzentrale. In Sekundenbruchteilen stellt sie Verbindungen zu bis zu 200.000 Kolleginnen her, holt Informationen ein, gibt sie weiter, trifft Entscheidungen aufgrund vorheriger Gespräche, speichert wichtiges ab und unterhält sogar zu manchen Kolleginnen eine "Standleitung".

Jetzt genauer:

Fast jeder Körperteil sendet über die peripheren Nerven Signale zum Gehirn, die in den somatosensiblen Rindenfeldern und Kernen empfangen werden. Nervenzellen übertragen ihre Informationen als eine Folge neuronaler Impulse, doch die Art und Weise, wie sie Informationen in diesen Signalen verschlüsseln und wie diese von den nachgeschalteten Zellen verarbeitet werden, ist unterschiedlich. Einige Zellen nutzen die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit, andere Zellen nutzen einen zeitlichen Code, bei dem es auf das exakte Timing ankommt, also darauf, ob eine Zelle einen Impuls Millisekunden vor oder nach einer anderen Zelle sendet. Diesen zeitlichen Code nutzen vor allem Zellen der Großhirnrinde, die viele Signale von anderen, vorgeschalteten Zellsystemen erhalten. Nur dadurch können sie mit hoher zeitlicher Präzision auf Eingangssignale reagieren.

Durch Körperaktivität werden chemische Stoffe erzeugt, die das Gehirn über den Blutkreislauf erreichen und die Funktionsweise des Gehirns direkt oder durch Aktivierung bestimmter Gehirnregionen beeinflussen.

Das Gehirn wirkt über das autonome und das willkürliche Nervensystem auf alle Teile des Körpers ein. Die Signale für das autonome Nervensystem entstehen in den evolutionär älteren Regionen (Amygdala, Gyrus cinguli, Hypothalamus und Gehirnstamm), die für das willkürliche System in den motorischen Rindenfeldern und Kernen unterschiedlichen evolutionären Alters.

Befehle zur Herstellung von chemischen Substanzen und ihre Ausschüttung in den Blutkreislauf (Hormone, Transmitter und Modulatoren) Empfang von Reizen aus den Sinnesorganen für Sehen, Hören, Tasten, Schmecken und Riechen in den entsprechenden frühen sensorischen Rindenfeldern.

Die verschiedenen Ein- und Ausgabefelder des Gehirns sind nicht direkt, sondern nur über verschiedene andere Gehirnregionen mit unterschiedlichen Funktionen miteinander verbunden. Dabei gibt es kein Zentrum, in dem etwa alle unterschiedlichen Eingaben zusammenlaufen. Jedes Sinnessystems verfügt über eigene lokale Apparate für Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis, mit denen ein globales Aufmerksamkeitszentrum zeitlich nacheinander koordiniert zusammenarbeitet.

Es gelangt nicht jede Information bis zur Hirnrinde und damit zum Bewusstsein, denn peripher liegende Nervengeflechte (Plexus) und vor allem Zentren im Hirnstamm dienen einer unbewussten Vorverarbeitung von Signalen. So übernehmen etwa Reflexbögen Aufgaben, die mit höchster Geschwindigkeit und ohne bewusste Verarbeitung und verzögernde Einflussnahme ablaufen müssen. Beim Menschen dient das autonome Nervensystem der Koordination vegetativer Funktionen wie Atmung, Kreislauf, Nahrungsaufnahme, -verdauung und -abgabe, Flüssigkeitsaufnahme und -ausscheidung, sowie der Fortpflanzung. Die Regulation dieser Prozesse würde diejenigen Strukturen des Gehirns, die mit der bewussten Wahrnehmung beschäftigt sind, vollständig überfordern und damit blockieren. Daher hat dieses Ausblenden eine wichtige Funktion für die menschliche Aufmerksamkeit.

Wahrnehmungsbilder werden von den Sinnesorganen topographisch organisiert auf die frühen Rindenfelder projiziert, von wo aus sie komprimiert als dispositionelle Repräsentation in speziellen Konvergenzzonen durch Lernvorgänge ins Gehirn eingespeichert werden. Von dort aus werden sie bei Denkvorgängen auf die gleichen Rindenfelder rückprojiziert und als Erinnerungsbilder wahrgenommen, die jedoch nicht die gleiche Detailtreue der ursprünglichen Wahrnehmungsbilder besitzen, sondern infolge der Komprimierung Informationsverluste zeigen, aber das uns während der Wahrnehmung Wesentliche noch enthalten. Diese Erinnerungsbilder sind flüchtig, müssen aber für den Zeitraum eines Denkvorganges (bis zu einigen Sekunden) aufrechterhalten werden. Gespeichert werden also nicht topographisch organisierte Bilder, sondern nur die Mittel, um diese Bilder später wieder rekonstruieren zu können. Der dabei verwendete Code ist noch unbekannt.

Als solche dispositionellen Repräsentationen wird unser gesamtes Wissen abgelegt. Das angeborene Wissen ist dabei im Hypothalamus, im Hirnstamm und im limbischen System eingespeichert, während das durch Lernen erworbene Wissen in höheren Rindenfeldern und subkortikalen Kernen abgelegt wird. Bei Denkvorgängen aktivieren wir diese dispositionellen Repräsentationen zu Vorstellungsbildern, operieren mit ihnen und legen sie verändert wieder ab. Diese visuellen, akustischen oder symbolischen Bilder oder Bewegungen müssen dabei nicht unbedingt ins Bewußtsein treten, dispositionelle Repräsentationen von ihnen können aber nur in den Assoziationsfeldern gespeichert werden, wenn sie vorher topographisch in den frühen sensorischen oder motorischen Rindenfeldern dargestellt wurden.

Die optische Wahrnehmung funktioniert etwa so, dass Lichtreize durch die Augen aufgenommen und durch Nervenzellen an das Gehirn weitergeleitet werden, wobei die Sprache der Neuronen ja keine fertigen Bilder enthält, sondern nur einfache elektrische Signale. Ein Prinzip der menschlichen Wahrnehmung ist nämlich, dass das Gehirn die Welt immer so zeigt, wie wir sie vermuten, denn wir erinnern uns stets daran, wie die Dinge immer ausgesehen haben und rekonstruieren so das, was wir dann "für wahr nehmen". Sehen wir etwa einen Tisch, so nehmen wir nicht jeden einzelnen Punkt von ihm wahr wie eine Digitalkamera, denn das wäre viel zu aufwendig und zeitintensiv. Wir scannen vielmehr grob einige Merkmale und Umrisslinien, die das Gehirn dann mit den im Gedächtnis gespeicherten Objekten vergleicht, und da wir schon oft einen Tisch gesehen haben, fällt es dem Gehirn nicht schwer, aus ganz rudimentären Informationen ein komplettes Bild des Tisches aufzubauen. Die Nervenzellen im Gehirn werten selektiv alle Informationen aus der Umwelt aus und konstruieren so ein scheinbar vollständiges Abbild der Welt. Dabei vergleicht das Gehirn die eingehenden Signale mit bereits gespeicherten Mustern. Es muss dabei aber auf einen bestimmten Erfahrungsschatz zurückgreifen, um bestimmte Gegenstände aufgrund von wenigen Merkmalen als solche zu erkennen. Die meisten Wahrnehmungstäuschungen entstehen übrigens nicht in den Sinnesorganen, sondern direkt im Zentralnervensystem, wo die Hypothesen aufgestellt werden, worum es sich bei dem wahrgenommenen Objekt handeln könnte. Kein noch so leistungsfähiges Gehirn kann alle Eindrücke aus der Umgebung verarbeiten, denn es käme zu einer Systemüberlastung, sodass es eine der großen Stärken des Gehirns darstellt, aus möglichst wenigen Informationen ein möglichst zutreffendes Bild der Wirklichkeit zu schaffen. Es wählt aus den unzähligen Sinneseindrücken, die ständig übermittelt werden, die wichtigsten Schlüsseleindrücke aus. Optischen Täuschungen führen immer wieder vor Augen, wie ungenau unsere Wahrnehmung ist, wobei Kinder weniger anfällig für Illusionen sind, denn sie schauen genauer hin, da ihr Gehirn noch kein so großes Repertoire an Vergleichsmöglichkeiten besitzt.

Das für lebenswichtige Funktionen erforderliche Wissen und der Grundaufbau des Gehirn ist durch Gene festgelegt. Die weiter detaillierte Struktur des Gehirns und das erlernte Wissen entsteht während der Ontogenese durch den Gebrauch des Gehirn in der jeweils spezifischen Umwelt, wobei jedoch die evolutionär älteren Gehirnstrukturen weiterhin auf die Gestaltung und Arbeitsweise der höheren Strukturen Einfluß nehmen. Lebenswichtige Prozesse, wie Atmung, Ernährung, Kampf- und Fluchtverhalten bei der Verteidigung gegen Feinde werden durch angeborene Triebe und Instinkte geregelt, die in den unbewußten Regionen des Gehirns gespeichert sind. In komplizierteren und wechselhaften Umwelten reicht das jedoch nicht aus. Inwieweit Umweltsituationen nützlich oder schädlich für das Überleben des Organismus sind, muß dann genauer analysiert werden und in den verschiedenen Situationen jeweils zweckmäßige Verhaltensweisen sind zu lernen und für spätere ähnliche Situationen aufzubewahren. Dies leisten in erster Linie die höheren Regionen des Gehirns, wobei viele Auswirkungen unterschiedlicher Verhaltensweisen durch Körperempfindungen als gut oder schlecht erfahren und entsprechend bewertet werden.

In die Entscheidungsfindung zwischen alternativen Verhaltensweisen ist deshalb als letzte Instanz immer der angeborene und unbewußte Teil der Gehirnfunktionen eingeschaltet. (Entscheidung aus dem Bauch). Die angelernten Verhaltensweisen haben immer eine soziale Komponente und betreffen das Verhalten in einer Sozialgemeinschaft, deshalb sind diese Eigenschaften auch nicht allein durch das Individuum, sondern immer auch durch die Umwelt bestimmt, selbst wenn nützliche Traditionen für das Verhaltens des Individuums eine entscheidende Rolle spielen. Das ist auch Ursache dafür, das Sozialverhalten entsteht, welches nicht allein egoistisch, sondern vielfach altruistisch orientiert ist.