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(Wirklich) Alles, was du über das Gehirn wissen solltest Das Gehirn ist das wohl eindrucksvollste Organ des menschlichen Körpers und nach wie vor ein Ort voller Geheimnisse. Der Neurologe Dr. Steven Laureys nimmt dich mit auf eine Reise durch diese faszinierende Welt und gibt dir einen umfassenden Einblick in die Anatomie und Funktionsweisen des Gehirns. Anschaulich und unterhaltsam führt er durch komplexe Prozesse wie • die Sinneswahrnehmung, • die Informations- und Sprachverarbeitung, • das Gedächtnis, • das Bewusstsein, • die Entstehung von Emotionen, Träumen und Liebe und • die Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem gesamten Organismus. Doch du triffst nicht nur auf Erkenntnisse der Wissenschaft, sondern machst auch immer wieder kleine Exkurse, um spannenden Fragen wie »Was passiert im Gehirn eines Astronauten?« oder »Was macht das Gehirn während einer Meditation?« nachzugehen. Außerdem begegnen dir zahlreiche praktische Tipps, die dich dabei unterstützen, dein Gehirn gesund und leistungsstark zu halten. Die Kombination aus kompaktem Wissen, praktischem Rat und kreativen, modernen Illustrationen macht dieses Buch zu einem ganz besonderen Reisebegleiter!
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Seitenzahl: 126
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Wie entstehen Emotionen?Welchen Zweck hat das Vergessen?Ist es möglich, das Gehirn gesund zu ernähren?Warum kann man nach dem Sport besser denken?Schläft das Gehirn?
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie.
Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Für Fragen und Anregungen
Wichtige Hinweise
Dieses Buch ist für Lernzwecke gedacht. Es stellt keinen Ersatz für eine individuelle medizinische Beratung dar und sollte auch nicht als solcher benutzt werden. Wenn Sie medizinischen Rat einholen wollen, konsultieren Sie bitte einen qualifizierten Arzt. Der Verlag und die Autoren haften für keine nachteiligen Auswirkungen, die in einem direkten oder indirekten Zusammenhang mit den Informationen stehen, die in diesem Buch enthalten sind.
Ausschließlich zum Zweck der besseren Lesbarkeit wurde auf eine genderspezifische Schreibweise sowie eine Mehrfachbezeichnung verzichtet. Alle personenbezogenen Bezeichnungen sind somit geschlechtsneutral zu verstehen.
1. Auflage 2023
© 2023 by riva Verlag, ein Imprint der Münchner Verlagsgruppe GmbH
Türkenstraße 89
80799 München
Tel.: 089 651285-0
Fax: 089 652096
Die französische Originalausgabe des Autors Steven Laureys erschien 2022 bei Hachette-Livre (Hachette Pratique) unter dem Titel Cerveaugraphie: Comprendre le cerveau en 100 dessins et schémas. © Hachette-Livre (Hachette Pratique) 2022. All rights reserved.
Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.
Übersetzung: Wiebke Krabbe
Redaktion: Dr. Frauke Bayer
Umschlaggestaltung: Manuela Amode
Illustrationen: Valérie Leblanc
Satz: Daniel Förster, Belgern
eBook: ePUBoo.com
ISBN Print 978-3-7423-2318-7
ISBN E-Book (PDF) 978-3-7453-2108-1
ISBN E-Book (EPUB, Mobi) 978-3-7453-2109-8
Weitere Informationen zum Verlag finden Sie unter
www.riva-verlag.de
Beachten Sie auch unsere weiteren Verlage unter www.m-vg.de
INHALT
Vorwort
Einführung
Allerlei Irrtümer über das Gehirn
Gehirnforschung
Ungelöste Geheimnisse
Das Gehirn – was ist das?
Wie hat sich das Gehirn entwickelt?
Wie ist das Gehirn aufgebaut?
Linke Hirnhälfte, rechte Hirnhälfte?
Was sind Neuronen?
Graue oder weiße Substanz?
Von der Geburt bis zum Tod
Unterscheidet sich das menschliche Gehirn von dem von Tieren?
Das Gehirn und die Sinne
Wie funktionieren die fünf Sinne?
Hormone und Gehirn
Der Darm, das zweite Gehirn?
Essen für das Gehirn?
Die Beziehung zwischen Hirn und Herz
Woher kommt das Bewusstsein?
Haben Tiere ein Bewusstsein?
Emotionen und kognitive Fähigkeiten
Altert unser Gehirn?
Genetik und Gehirn
Warum ist Sport gut für das Gehirn?
Was ist Hyperaktivität?
Lässt sich die Gehirnleistung steigern?
Schläft das Gehirn?
Was geschieht, wenn wir träumen?
Gehirn und Sprache
Empathie und soziale Beziehungen
Gehirn und Drogen
Das Gehirn in Alarmbereitschaft
Hat die Digitalisierung Einfluss auf das Gehirn?
Gehirn und Schmerz
Was sind degenerative Krankheiten?
Was ist ein Koma?
Stirbt das Gehirn?
Das Gehirn der Zukunft
Lässt sich das Gehirn reparieren?
Transhumanismus
Was ist künstliche Intelligenz?
Kann man Gedanken lesen?
Die Grenzen des Bewusstseins
Über die Autoren
Vorwort
Was ist das Gehirn? Wie funktionieren die Neuronen? Wozu dient der Hippocampus? Warum haben wir ein »zweites Gehirn«? Woher kommen unsere Gefühle? Was passiert, wenn wir träumen, lieben, meditieren oder vegetieren? Wie sah Einsteins Gehirn aus? Was muss man essen, um sein Gehirn gut zu versorgen? Haben Tiere ein Bewusstsein? Kann man ein Gehirn transplantieren? Dieses komplexe, wichtige Organ wirft eine Vielzahl von Fragen auf. Viele Patienten, die mich aufsuchen, machen sich Gedanken über die langfristige Entwicklung ihrer kognitiven Fähigkeiten.
Es ist wichtig zu wissen, dass wir während unseres gesamten Lebens Einfluss auf den Gesundheitszustand unseres Gehirns, seine Fähigkeiten und deren Erhaltung nehmen können. Die medizinische Forschung schreitet stetig voran und insbesondere im Bereich der neurologischen Erkrankungen gibt es ermutigende Ergebnisse. Ebenso umfangreich wie der medizinische Aspekt ist aber die Funktionsweise des Gehirns im Alltag, bei allen unseren Aktivitäten und in allen unseren emotionalen Zuständen. Ich möchte dich in diesem Buch zu einer Entdeckungsreise durch die geheimnisvolle Welt unseres Gehirns einladen. Dabei will ich versuchen, die Sachverhalte so einfach und griffig wie möglich zu erklären, vor allem aber mit der Bescheidenheit eines Forschers, der weiß, dass es noch enorm viel zu entdecken gibt.
Steven Laureys
Einführung
Allerlei Irrtümer über das Gehirn
Mathematikbeule
Ende des 18. Jahrhunderts vertrat der deutsche Arzt Franz Gall die Überzeugung, dass bestimmte Teile des Gehirns wichtiger seien als andere. Er begann Schädel abzutasten und verglich die Gehirne von Kriminellen (die oft mit einem hässlichen Gesicht und Beulen auf dem Schädel dargestellt wurden) mit den Gehirnen von außergewöhnlich klugen Menschen. Gall war der Meinung, dass man beispielsweise eine besondere Begabung für die Mathematik an einer »Beule« am Schädel erkennen könne. Seine Theorie ist nicht mehr gültig, dennoch ist die Debatte nicht völlig abgeschlossen: Heute ist erwiesen, dass bestimmte Bereiche oder Netzwerke des Gehirns für spezifische Funktionen wichtiger sind als andere.
Drei Gehirne
In den 1960er-Jahren stellte Paul MacLean die Theorie des triunischen (dreieinigen) Gehirns auf. Hinter diesem Begriff verbirgt sich der bis heute populäre Glaube, dass das Gehirn in drei Regionen gegliedert ist: das Reptiliengehirn, das unsere instinktiven Verhaltensweisen steuert, darauf aufbauend das limbische Gehirn, das den Sitz der Emotionen bildet, und schließlich der Neokortex, über den nur Menschen verfügen und der Sitz des komplexen Denkens ist. Diese Theorie ist wahrscheinlich falsch. Alle Bereiche des Gehirns sind miteinander verbunden, das Gehirn hat somit keine separate »tierische« Seite. Außerdem unterscheidet sich das menschliche Gehirn nicht grundlegend von dem anderer Tiere. Alle Wirbeltiere, von Fischen über Reptilien bis zu Säugetieren, besitzen ein Nervensystem, das dabei hilft, ihre Handlungen zu steuern.
Eine Frage der Größe
»Er hat ein Spatzenhirn.« Lange Zeit wurde angenommen, dass die Gehirnleistung mit der Größe des Organs zusammenhängt. Die Größe wurde entweder durch Wiegen des Gehirns oder durch die Bestimmung seines Volumens gemessen. Die Evolution zeigt aber, dass die Größe des Gehirns zunächst zu- und dann wieder abgenommen hat. Der moderne Homo sapiens hat ein kleineres Gehirn als der Cro-Magnon-Mensch. Größe oder Volumen des Gehirns stehen also nicht in direktem Zusammenhang mit der Intelligenz. Albert Einstein hatte sogar ein leichteres Gehirn als der Durchschnittsmensch seiner Zeit. Neben der Größe scheint auch die Qualität der Verbindungen zwischen den Neuronen eine wichtige Rolle zu spielen.
Multitasking
Manche Menschen können zwei Dinge gleichzeitig tun, andere sind dazu nicht in der Lage. Das bedeutet aber nicht, dass manche Menschen über ein multitaskingfähiges Gehirn verfügen und andere nicht. Das Gehirn ist nicht multitaskingfähig, es wechselt von einer Aufgabe zur anderen. Es fällt ihm schwer, zwei oder mehr Informationen gleichzeitig zu verarbeiten, denn sein Pufferspeicher, der eingehende Informationen verarbeitet, ist begrenzt. Es ist also nicht möglich, sich wirklich auf eine Arbeit zu konzentrieren, während man gleichzeitig in sozialen Netzwerken surft oder seine E-Mails liest.
Das unterforderte Gehirn
Man liest immer wieder, dass wir nur zehn Prozent unseres Gehirns nutzen. Diese Vorstellung beruht jedoch auf einem Irrtum. Als man die Gliazellen entdeckte, die unsere Neuronen versorgen und schützen, ging man davon aus, dass sie 90 Prozent unseres Gehirns ausmachen. In Wirklichkeit nutzen wir zwar unser gesamtes Gehirn, aber niemals alle seine Zellen gleichzeitig. Und selbst das ist noch keine absolute Wahrheit. Das Potenzial des Gehirns muss noch erforscht werden, denn unsere Intelligenz beruht auf den Tausenden von Verbindungen, die das riesige Netzwerk der Neuronen bilden – ein Netz, das sich zudem noch weiterentwickeln kann.
Gehirnforschung
Große Entdeckungen, große Namen
Entdeckung einer neuen Welt
Die Erforschung des Gehirns könnte man mit der Entdeckung einer neuen Welt vergleichen. Schon in der Antike sezierte Galen Tiere, um seine Beobachtungen auf den Menschen zu übertragen. So konnte er bereits Nervenimpulse beschreiben. Das Gehirn des Menschen wurde erstmals von Andreas Vesalius erforscht, der seine Erkenntnisse 1543 in seinem Werk De humani corporis fabrica (»Über die Struktur des menschlichen Körpers«) veröffentlichte. Er sezierte und untersuchte Gehirne von Toten und konnte so erstmals zeigen, dass die Nerven mit dem Gehirn und nicht mit dem Herzen verbunden sind. Vesalius benannte in lateinischer Sprache alle Teile des Gehirns, die Nerven und die anderen Körperteile. Sein Buch wurde zum Standardwerk – und zum Albtraum von Anatomiestudenten.
Erste Messungen
Drei Jahrhunderte nach Vesalius stellte der Italiener Angelo Mosso fest, dass man bei Patienten mit Kopfverletzungen das Gehirn spüren konnte. Er kam auf die Idee, diese Entdeckung zur Erforschung des Gehirns zu nutzen. Mosso legte ein Blutdruckmessgerät an der Stelle der Verletzung an. Seine Schlussfolgerung lautete, dass ein Anstieg des Hirndrucks ein Anzeichen für geistige Anstrengung sei. Vierzig Jahre später machte der Amerikaner John Fulton das Gehirn zum ersten Mal hörbar. Er zeichnete das Geräusch des Blutflusses im Schädel seines Patienten Walter K. auf. Dieser hatte angegeben, den verstärkten Blutfluss zur Hirnrinde als »Rascheln« zu hören, wenn er zu lesen begann.
Neue Technologien
Die Erforschung neuer Gebiete beruht auf einer ständigen Weiterentwicklung der Forschungsmethoden und -mittel. Seit der Zeit der ersten Autopsien und Messungen haben sich die Techniken zur Untersuchung des Gehirns ständig weiterentwickelt. Innerhalb von etwa 40 Jahren ist es möglich geworden, Schnittbilder (CT, MRT) des Gehirns zu erstellen, ohne den Schädel zu öffnen. Man kann die Aktivität von Neuronen sichtbar machen (Elektroenzephalografie) oder die Gehirnaktivität durch Messung des Energieverbrauchs, des Blutflusses, der Hormonsynthese (Positronen-Emissions-Tomografie, Szintigrafie, PET-Scan) und des Sauerstoffverbrauchs (funktionelle MRT) erfassen. Damit ist die Forschung ihrem Bestreben, dem »Gehirn beim Denken zuzusehen«, einen großen Schritt näher gekommen.
Die Bedeutung von Funktionsstörungen
Um die Funktionsweise eines Organs besser zu verstehen, untersuchen Wissenschaftler auch Fälle, in denen es nicht richtig funktioniert. Auf der Grundlage dieses Forschungsprinzips konnten vor allem Pierre Paul Broca und Wilder Penfield große Fortschritte erzielen. Broca beobachtete einen Patienten, der nur eine einzige Silbe aussprach, und vermutete eine Störung in einem Bereich, der wahrscheinlich mit der Sprache in Verbindung stand. Da er keinen Computertomografen hatte, musste er bis zum Tod seines Patienten warten, um dessen Gehirn zu untersuchen. Dabei stellte er eine Anomalie auf der linken Seite fest, und zwar in einem Bereich, der mit der Sprachproduktion in Verbindung stand.
In den 1930er-Jahren untersuchte Penfield Patienten mit Epilepsie und Hirntumoren. Er öffnete ihnen den Schädel, identifizierte die an den Störungen beteiligten Hirnregionen und stimulierte sie (beispielsweise beobachtete er durch die Stimulation eines Teils des motorischen Kortex die Bewegung des Fußes des Patienten). Auf diese Weise legte er den Grundstein für die Kartografierung des Gehirns.
Ungelöste Geheimnisse
Den Code knacken
Gibt es einen neuronalen Code des Bewusstseins, so wie es einen genetischen Code des Lebens gibt? Dies ist eine der wichtigsten Fragen, mit denen sich Forscher heute beschäftigen. Aber wenn es uns gelänge, den Code zu knacken, könnten wir dann herausfinden, was genau das Bewusstsein ist? Das Leben beruht zwar auf einem genetischen Code, ist aber nicht auf die DNA beschränkt. Auch das Bewusstsein wird sich wahrscheinlich nicht auf einen einfachen Code, eine Zelle oder einen Neurotransmitter reduzieren lassen. Man geht davon aus, dass es das Ergebnis von komplexen und dynamischen Interaktionen ist. Dennoch strebt die Forschung an, den neuronalen Code für das Bewusstsein zu entschlüsseln, weil er ihnen helfen könnte, Strategien zur Reparatur von Defekten zu finden.
Unendlichkeit
Das Gehirn stellt im Gegensatz zu anderen Organen eine ganz eigene Welt dar, die wir gerade erst zu erforschen beginnen. Um das Leben besser zu verstehen, mussten wir in eine unendlich kleine Welt abtauchen. Und um neue Welten zu erforschen, mussten wir uns das unendlich Große vorstellen. Der Begriff der Unendlichkeit lässt sich auch auf die Zukunft der Hirnforschung anwenden.
Einerseits wird es darum gehen, die Grenzen der Technologie zu erweitern, um Maschinen zu entwickeln, die in der Lage sind, die kleinste Konstante auf die Millisekunde genau in Echtzeit zu messen und mit hohen Auflösungen tief ins Gehirn einzutauchen, um die kleinste Interaktion zu entdecken. Andererseits stellen sich aber auch Fragen, die weitaus schwieriger zu formulieren sind, beispielsweise wie aus dem Materiellen, also einer Zelle oder einem Organ, etwas Immaterielles hervorgehen kann – das bewusste Wesen.
Wissen und NichtWissen
»Wir achten nie auf das, was schon geschafft ist. Wir sehen nur, was noch zu tun ist«, schrieb Marie Skłodowska (genannt Curie). Damit bringt sie das Streben der Wissenschaft auf den Punkt. Wir haben in den letzten zehn oder hundert Jahren enorm viel gelernt, aber je mehr wir lernen, desto mehr wissen wir. Aus dem Wissen ergeben sich immer neue Fragen und wir erkennen, wie wenig wir erst verstehen. Um die Geheimnisse des Gehirns zu erforschen, muss man akzeptieren, dass sich mit jeder Entdeckung neues, unbekanntes Land auftut. Wir müssen uns unserer Unwissenheit bewusst sein und anerkennen, dass sie paradoxerweise mit dem wissenschaftlichen Fortschritt immer größer wird. Ein Wissenschaftler darf nicht dogmatisch sein, er muss einen offenen Geist bewahren und darf keine Spur von vornherein ausschließen. Er wird die heutigen Wahrheiten ständig infrage stellen und das, was er zu verstehen glaubt, mit dem, was er zu messen glaubt, vergleichen.
Universelles Bewusstsein?
Was wäre, wenn das Bewusstsein keine menschliche Eigenschaft wäre, sondern ein grundlegendes Merkmal des Universums, das alle physikalische Materie steuert, so wie es beispielsweise die Schwerkraft tut? Weil der Ursprung des Bewusstseins so schwer zu erklären ist, stellt der Panpsychismus die These auf, dass Bewusstsein eine grundlegende Eigenschaft der Materie ist. Diese metaphysische Theorie geht davon aus, dass jedes Molekül eine unendlich kleine Form von Bewusstsein besitzt, eine Art Elementarteilchen, das sich mit anderen zu komplexeren Bewusstseinsformen zusammensetzen kann. Als Beispiel für dieses Denkmodell wird das koordinierte Verhalten von Pflanzen gegenüber ihrer Umwelt angeführt.
Eine andere Idee, die Theorie der integrierten Information, wurde von dem Psychiater und Neurologen Giulio Tononi entwickelt. Sie besagt, dass Bewusstsein auf der Integration von Informationen durch großflächige funktionelle Konnektivität beruht, wobei die Menge der integrierten Informationen dem Bewusstseinsniveau des Individuums entspricht. Diese Menge ist messbar und wurde durch mathematische Modelle veranschaulicht. Solche Modelle könnten dazu beitragen, die Mechanismen des Informationsaustauschs und das Bewusstseinsniveau von Tieren zu verstehen.
Das Gehirn –was ist das?
Wie hat sich das Gehirn entwickelt?
Fossilien haben ein Gehirn
Wenn man einen fossilen Schädel findet und das Innere mit Gips ausgießt, bekommt man einen Abguss vom Inneren des Schädels, Endocast genannt. Diese Technik der Paläoneurologie ermöglicht es, die Entwicklung des Gehirns im Laufe der Evolution zu untersuchen. So konnte man feststellen, dass der Tyrannosaurus Rex zwar ein kleines Gehirn hatte, aber alle Merkmale unseres eigenen Gehirns bereits vorhanden waren: zwei Gehirnhälften, Kleinhirn, Gleichgewichtsorgan, zwölf Paar Hirnnerven …
Urbilateria: Unsere Vorfahren
Am Anfang gab es nur eine einzige Zelle. Um zu überleben, entwickelte sie Fähigkeiten, ihre Umgebung wahrzunehmen. Mithilfe von Sensoren spürte sie Stellen auf, an denen sich Nahrung befand, und bewegte sich mit einer Art Schwanz fort, um sie zu erreichen. Erst mit der Entstehung komplexer mehrzelliger Lebewesen entwickelte sich das zentrale Nervensystem. Prähistorische Meereswürmer namens Urbilateria hatten somit eine entscheidende Gemeinsamkeit mit Wirbeltieren, Insekten und Würmern: Sie verfügten über ein zentrales Nervensystem. Es bestand aus mehreren Neuronenkernen, die sensorische Signale aufnehmen konnten – genau wie bei den Lebewesen unserer Zeit.
