Bauplan und Funktion – Das menschliche Gehirn

"Die besondere Faszination des Gehirns liegt in der Tatsache, dass es wahrscheinlich kein anderes Objekt der wissenschaftlichen Forschung gibt, über das wir so viel wissen und doch so wenig verstehen."
Gerd Sommerhoff

Unser Gehirn leistet Unglaubliches! Es ermöglicht uns beispielsweise sprechen zu lernen, Flugzeuge zu bauen, zum Mond zu fliegen, zu philosophieren, Musik zu komponieren, Krankheiten zu heilen und wirtschaftliche Imperien aufzubauen. Die Leistung ist außergewöhnlich und es steuert alles was menschliches Leben auszeichnet: Wahrnehmung, Bewegung, Denken, Erinnern und Fühlen, Sprache und Intelligenz.

Struktur und Funktion des Gehirns

Das Gehirn des Menschen wiegt ca. 1,3 kg, und macht damit nur etwa 2 Prozent des gesamten Körpergewichts aus. Gerade deswegen erstaunt es, dass das Gehirn mehr als 1/5 der Gesamtenergie des Körpers benötigt, um optimal arbeiten zu können. Schätzungsweise enthält das Gehirn etwa 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), wobei jede einzelne bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Neuronen eingehen kann. Vergleicht man die Leistung des Gehirns mit einem Computer, so kann es die unglaubliche Datenmenge von knapp 100 MegaByte pro Sekunde verarbeiten.

Unser Gehirn bildet mit dem Rückenmark das Zentrale Nervensystem. Entwicklungsgeschichtlich weißt das menschliche Gehirn unterschiedliche Teile auf, die verschiedene Aufgaben erledigen, die aber untereinander eng verwoben sind. Paul McLean stellte 1949 zum ersten Mal das dreigliedrige Gehirn vor. Danach besitzt der Mensch drei verschiedene Gehirntypen, wobei sich zum ursprünglichen Gehirn im Laufe der Evolution weitere Strukturen hinzugefügt haben.

Das reptilienhafte Gehirn (Fische und Reptilen verfügen über ganz ähnliche Gehirnstrukturen) besteht aus Hirnstamm und Mittelhirn und steuert Grundfunktionen wie Aggression und Selbsterhaltung. Zu seinen Aufgaben gehört unter anderem, die Atmung, der Herzschlag, der Blutkreislauf, der Schlaf, die Körpertemperatur und die Funktion der Verdauungsorgane. Es kontrolliert somit die gesamte Körperphysiologie. Das reptilische Gehirn hat uralte Verhaltensweisen gespeichert, lernt jedoch nur ganz langsam.

Das limbische Gehirn operiert unbewusst. In ihm sind Freude, Lachen, Euphorie aber auch Depressionen und Weinen verankert. Hier werden die Sexualität, Brutpflegeverhalten und Essen und Trinken reguliert. Das "limbische oder emotionale Gehirn" hat zentrale Bedeutung für das Gedächtnis denn hier treffen rationales Denken und Gefühl aufeinander.

Der Neokortex hat sich entwicklungsphysiologisch am spätesten entwickelt. Er nimmt den größten Teil der Gehirnmasse ein und ist der am höchsten entwickeltste Bereich. Er besteht aus vielen Falten und Hirnwindungen und bietet für Milliarden von Neuronen Platz. Im Neokortex findet das eigentliche Denken statt. Es ist der Ort, wo Strategien entworfen, logische Gedankengänge aufgebaut, Pläne geschmiedet und Phantasiereisen erdacht werden. Beispielsweise haben Hunde, Katzen und Ratten ebenfalls einen Kortex, jedoch ist dieser sehr viel kleiner und die Oberflächenstruktur ist nicht so stark gefurcht.

Das Kleinhirn ist ein weiterer Teil des Gehirns und regelt vor allem unsere Bewegungsabläufe, dass heißt, es koordiniert grobe und feine Muskelbewegung und reguliert Körperhaltung, die Bewegung der Gliedmaßen und das Gleichgewicht. Unsere Körperbewegungen werden ständig im Kleinhirn überprüft und Impulse weiter an die Muskeln geleitet, die wiederum die notwendigen Kontraktionen ausführen. Weiterhin steuert es "Willkürmotorik", das heißt fast alle einstudierten Bewegungsabläufe werden im unbewusst arbeitenden Kleinhirn automatisiert und archiviert. Dazu gehören beispielsweise Schreiben, Radfahren und Geigespielen.

Wie arbeiten die Gehirne zusammen

Nach dem oben beschriebenen Modell hat jedes Gehirn seine eigenen Aufgabe, wobei diese zusammenarbeiten. Das limbische Gehirn beeinflusst durch seine Informationen die Körperphysiologie des reptilienhaften Gehirns. Wiederum kann der Kortex das limbische Gehirn kontrollieren und steuern.

Stellen Sie sich vor, sie machen eine Gebirgshochtour. Sie haben alles im Griff und schreiten beherzt aus. Auf einmal kommen Sie zu einer Stelle auf Ihrer Wanderung, die Ihnen urplötzlich als gefährlich erscheint. Ihr limbisches Gehirn sagt Ihnen: "Gefahr, halt! Bis hier hin und nicht weiter!" Gleichzeitig wird diese Information zum reptilienhaften Gehirn geleitet. Ihr Herzschlag erhöht sich und sie fangen an zu schwitzen. Ihr Neokortex betrachtet Ihre momentanen Gefühle und analysiert die Situation. Ist sie wirklich gefährlich? Außerdem entdecken sie am Fels angebrachte Ketten, an denen Sie sich festhalten können. Es entsteht nun ein Konflikt zwischen Ihrem limbischen Gehirn und dem denkenden Kortex. Im Idealfall kann der Kortex die instinktive Verhaltensweisen kontrollieren und modifizieren. In unserem Beispiel würde dass heißen: Sie gehen vorsichtig weiter und halten sich gleichzeitig an der Kette fest, behält aber das limbische Gehirn die Oberhand, werden Sie an dieser Stelle nicht weitergehen sondern die Wanderung abbrechen und umdrehen.

Wo unser Denken stattfindet!

Betrachtet man den Kortex genauer, stellt man eine tiefe Längsfurche fest, die das Großgehirn in zwei Hälften trennen. Diese beiden Gehirnhälften werden durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden. Durch diesen Balken laufen Nervenstränge (Kommissurfasern), die Informationen (wie bei einer Hochgeschwindigkeitsstrecke) von der rechten bzw. linken Hemisphäre hin- und herleiten.

In den 60er Jahren durchtrennte der Mediziner Roger Sperry einem schwerkrankem Epilepsie-Patienten das Corpus Callosum. Das Leiden des Patienten war zwar gelindert, aber die Denkfähigkeit zeigte jetzt spezifische Defizite. Sperry stellte in seinen Untersuchungen fest, dass jede Gehirnhälfte die Information auf ihre Weise verarbeitet.

In der analytische Hemisphäre (meistens die linke Gehirnhälfte) ist die Sprache, logisches und strukturiertes Denken, dagegen in der intuitive Gehirnhälfte (meistens die rechte Gehirnhälfte) ist das Erkennen von Gesichtern, die räumliche Vorstellung und die Musik, der Rhythmus und die Intuition lokalisiert. Wir sind jedoch bei fast allen Dingen die wir tun auf eine gute Zusammenarbeit der beiden Hemisphären angewiesen. Ein Beispiel ist die höhere Mathematik. Um diese Rechenaufgaben lösen zu können, benötigen Sie eine gute Raumvorstellung (ist in der rechten Gehirnhälfte lokalisiert), gleichzeitig ist aber auch ein abstraktes Denken notwendig.

Aufgabenverteilung der Hemisphären (vereinfachte Darstellung)

Die linke Hälfte ist zuständig für: Die rechte Hälfte ist zuständig für:
Sprache, Lesen, Rechnen nonverbale Kommunikation, Körpersprache
Logik/Ratio Intuition, Gefühl, Schätzung
Regeln/Gesetze Kreativität, Spontaneität
Analyse (Detail) Synthese (Überblick)
Wissenschaft Kunst, Musik, Tanz
Lineare Abläufe Ganzheitlichkeit
Zeitempfinden Raumempfinden
Konzentration auf einen Punkt Neugierde, Spiel, Risiko
Schritt für Schritt Zusammenhänge

Das Großhirn funktioniert interessanterweise nach einem Überkreuzmuster - die linke Gehirnhälfte steuert die rechte Körperseite und umgekehrt. So werden Informationen beispielsweise vom rechten Ohr oder rechtem Auge in der linken Hemisphäre verarbeitet. Bei allen Menschen findet sich eine mehr oder weniger ausgeprägt Dominanz der Hemisphären. Vor allem bei Stress zeigt sich deren Neigung, entweder Probleme bevorzugt mit der rechten bzw. mit der linken Gehirnhälfte zu lösen. Nachzuvollziehen ist, dass wir um so intelligenter handeln, je besser wir beide Hemisphären nutzen können.

Bei Menschen mit Lernschwierigkeiten arbeiten oft die beiden Hemisphären nicht optimal zusammen (bei Stress verstärkt sich das Phänomen). Dieser Sachverhalt wiederspiegelt sich häufig auch in der Koordination von körperlichen Bewegungen. Die gleichzeitige schwungvolle Bewegung des rechten Arms und linkem Fußes bzw. umgekehrt (Überkreuzbewegung) setzt eine zeitgleiche Aktivierung und Zusammenarbeit der beiden Gehirnhälften voraus. Sind diese Bewegungen verkrampft oder können gar nicht ausgeführt werden, liegt hier oft eine Blockade vor. Kinderärzte, Heilpädagogen und Ergotherapeuten betonen immer wieder die große Bedeutung der Krabbelphase von Kleinkindern, denn gerade hier wird die Fähigkeit zur Überkreuzbewegung erworben und trainiert. Falls Defizite in diesem Bereich auftreten, können spezielle Übungen dazu beitragen, dass die Zusammenarbeit der Gehirnhälften fördert. In unserer Lernförderung wenden wir nach Bedarf diese Übungen an, um die Voraussetzung für ein besseres Lernen zu schaffen.

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