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Das Gehirn – lernen und mehr

Computer beeindrucken den Menschen mit ihrer stetig zunehmenden Rechenleistung. Dabei wird vergessen, dass die Natur diese technische Errungenschaft nicht nur längst vorweggenommen, sondern bei weitem übertroffen hat.

Die schätzungsweise 200 Milliarden vielfach untereinander verdrahteten Nervenzellen des Gehirns ermöglichen es dem Menschen, ein Bewusstsein seiner Selbst, Gefühle und ein enormes Lernvermögen zu entwickeln.

Gehirn

Verschiedene Hirnbereiche übernehmen verschiedene Aufgaben: Das gelb gefärbte Gebiet ist beispielsweise für das Riechen zuständig. Der violette Bereich am Hinterkopf für das Sehen.
© J. Hofmann/SIGN

Weit verzweigter Kontakt

Die Grundlage der besonderen Fähigkeiten des Gehirns bildet dessen kleinstes Schaltelement: die Nervenzelle. Von ihrem runden, spindel- oder auch pyramidenförmigen Zellkörper geht ein faserartiger Fortsatz aus, der sich wie eine Baumkrone verzweigen kann. Über diesen auch als Nervenfaser bezeichneten Fortsatz und seine Verzweigungen können elektrische Signale an bis zu 10 000 andere Nervenzellen ausgesandt werden.

Diese Signale lassen sich mit Morsezeichen vergleichen, die Nervenfaser mit einem Telegraphendraht. Kommen die Signale an einem der vielen Faserenden an, blockiert dort ein winziger Spalt die Übertragung auf die nachfolgende Nervenzelle. Um diese Lücke zu überwinden, gibt es spezielle Botenstoffe. Diese werden auf ein elektrisches Signal hin am Faserende in den Spalt ausgeschüttet.

Eifrige Boten

Die Botenstoffen schwimmen durch den Spalt zur folgenden Nervenzelle und setzen sich dort an Andockstellen fest. Je nach Botenstoff und Nervenfaser wird dadurch entweder ein neues elektrisches Signal ausgelöst – oder genau das Gegenteil tritt ein: Die Boten unterdrücken eine Signalentstehung. Dieses Hervorrufen und Blockieren von Signalen durch Botenstoffe steuert den Informationsfluss im gesamten Nervensystem. Folgerichtig geht im Gehirn nichts, ohne dass Botenstoffe ein Wörtchen mitreden. Das gilt auch für Lernvorgänge, die der Mensch so meisterlich beherrscht.

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Wenn man lernt, bilden sich in den beteiligten Hirnregionen zum einen neue Faserverbindungen aus. Es verbessern sich aber auch die Verbindungen von Nervenfasern zur folgenden Nervenzelle. Zum Beispiel, indem mehr Botenstoffe freigesetzt und bisher ungenutzte Andockstellen aktiv werden. Je intensiver ein Lernvorgang vonstatten geht, beispielsweise durch häufige Wiederholung, desto besser läuft mit der Zeit die Überleitung von Signalen zwischen den beteiligten Nervenzellen. Man kann die Information dadurch zunehmend leichter abrufen. Umgekehrt gilt: Je länger man die ausgetretenen Pfade nicht mehr benutzt, desto mehr "verwildern" sie, so dass man sie mühsam wieder "gängig" machen muss. Anders ausgedrückt: wer rastet, der rostet – nicht nur körperlich, sondern auch im Geiste.

Das Gehirn als Filter

Das Gehirn leistet mehr, als nur gehörte oder gesehene Informationen zu speichern. Bevor es dies tut, muss es erst die riesige Informationsflut, die von den Sinnen des Menschen ausgeht, filtern, bewerten und sortieren. So schützt es sich vor einer Reiz-Überflutung.

Wie eine solche Überflutung aussähe, kann sich jeder vorstellen, der schon einmal zur Hauptgeschäftszeit in einer Großstadt unterwegs war – überall ein Gewimmel von Menschen, lautes Gehupe und blinkende Lichter. Manches registriert und verarbeitet das Gehirn zwar, aber es lässt diese Dinge nicht vollständig ins Bewusstsein durchdringen. Das gilt im Übrigen auch für viele lebenswichtige Funktionen im Körper, die wie die Atmung diskret vom Gehirn überwacht und reguliert werden, ohne dass man dies bemerkt.

Gesprochen wird in der Großhirnrinde

Eine für die geistige und kulturelle Entwicklung des Menschen besonders wichtige Leistung des Gehirns stellt seine Fähigkeit dar, Sprache zu lernen, zu verstehen und hervorzubringen. Dazu steuert es beim Sprechen die Kehlkopf- und die Gesichtsmuskulatur, die Zunge sowie die Stimmbänder. Für dies alles sind in der Großhirnrinde vor allem das motorische und sensorische Sprachareal zuständig. Schäden in diesen Bereichen, etwa durch Schlaganfälle, können Menschen ganz oder teilweise verstummen lassen.

Das Gehirn beeinflusst auch die Gefühle, und zwar unter maßgeblicher Mitwirkung des limbischen Systems. Diese Hirnregion liegt an Nahtstelle zwischen Stammhirn und Vorderhirn. Sie ist beteiligt, wenn Menschen traurig, fröhlich und schwermütig sind. Dabei spielen zahlreiche Botenstoffe eine Rolle, wie zum Beispiel das Dopamin, Noradrenalin oder Serotonin. Es verwundert daher nicht, dass bei einer Reihe psychischer Erkrankungen die Freisetzung dieser Botenstoffe gestört ist.

Das Gehirn als Choreograf

Wahrhaft meisterlich beherrscht das Gehirn etwas, dass so selbstverständlich abläuft, dass man es im Alltag kaum so recht wahrnimmt: die Bewegung. Wie ein Ballettmeister seine Tänzer, so treiben das Kleinhirn, Teile der Großhirnrinde und einige darunter liegende Hirnareale die Muskeln des Körpers an und stimmen deren Bewegungen aufeinander ab. Wichtige Helfer sind dabei Nervenzellen im Rückenmark, die Bewegungsbefehle an die Muskelfasern weiterleiten. Sie Steuern außerdem einfache Reflexe, wie etwa den Kniesehnenreflex, den der Arzt mit einem Hämmerchen testet. So fein lassen sich die Muskeln steuern, dass man mit dem Pinzettengriff von Daumen und Zeigefinger sogar einen Faden durch die Öse einer Nähnadel bekommt.

Übrigens hat das Gehirn Bewegungsabläufe nicht von Geburt an parat. Sie müssen reifen und durch Üben verbessert werden. Das gilt für Kinder beim Laufenlernen oder auch für Sportler, die für perfekte Bewegungsabläufe sehr hart trainieren müssen. Solche Lernvorgänge laufen zum Teil unterbewusst ab.

Die Wörter links, die Bilder rechts

Noch bis Ende der sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts glaubte man, die beiden Großhirnhälften täten zumindest prinzipiell das Gleiche. Heute weiß man, dass sie zum Teil verschiedene Funktionen haben. Sprache und Spracherkennung etwa leistet bei den meisten Menschen bevorzugt die linke Gehirnhälfte, während die rechte Hälfte ihre Stärken in der Regel bei der Erkennung von Mustern, Musik, Mimik oder bildhaften Zusammenhängen hat.

Ein schwacher Bezug zur Links- und Rechtshändigkeit scheint dabei zu bestehen, denn etwa 15 Prozent der Linkshänder haben ihr Sprachzentrum rechts. Erstaunlich ist, dass bei Hirnverletzungen im Kindesalter die rechte Hirnhälfte beim Sprachlernen für die linke Hälfte einspringen kann – ein guter Beleg für die Flexibilität der Großhirnrinde. Diese Flexibilität ist es im Übrigen auch, die es vielen Schlaganfallpatienten in Grenzen ermöglicht, verlorene Fähigkeiten durch intensives Training wieder zu erlernen.

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