Das Gehirn - Steuert Körperfunktionen und verarbeitet Sinneseindrücke

Grafische Darstellung menschliches Gehirn

Die Aufteilung des Gehirns erfolgt in Kleinhirn, Großhirn, Hirnstamm (Stammhirn) und Zwischenhirn

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  • von Paradisi-Redaktion

Als Gehirn bezeichnet man einen Teil des zentralen Nervensystems. Es dient der Verarbeitung von Sinneseindrücken sowie der Koordination und Aufrechterhaltung der Körperfunktionen.

Anatomie

Das Gehirn (Cerebrum) ist ein Teil des Zentralnervensystems (ZNS) und befindet sich geschützt in der Schädelhöhle. Es besteht vor allem aus Nervengewebe und wird von der Hirnhaut umhüllt.

Das durchschnittliche Gewicht eines menschlichen Gehirns liegt bei etwa 1.400 Gramm, was auch von Geschlecht und Körpergewicht abhängt. Das Gewicht hat jedoch keinen Einfluss auf die Intelligenz eines Menschen.

Entwicklung des Gehirns in der Kindheit
Entwicklung des Gehirns in der Kindheit

Das Gehirn ist die zentrale Steuereinheit des Körpers. Unterteilt wird das es in:

  1. das Großhirn (Telencephalon) mit der Hirnrinde (Kortex)
  2. das Kleinhirn (Cerebrellum bzw. Metencephalon)
  3. das Zwischenhirn (Diencephalon)
  4. den Hirnstamm (Truncus cerebri) mit dem Mittelhirn (Mesencephalon) und dem Nachhirn (Myelencephalon)

Rund 80 Prozent der Hirnmasse macht das Großhirn aus. Darüber hinaus wird das Gehirn in zwei Hemisphären aufgeteilt. Diese Hälften werden durch einen Balken, den Corpus callosum, miteinander verbunden.

Das Gehirn ist Teil des Zentralnervensystems, das sich aus dem Hirn und dem Rückenmark zusammensetzt. Umgeben wird das menschliche Gehirn von den Schädelknochen sowie drei Hirnhäuten, die als Meningen bezeichnet werden. Inmitten dieser Hülle schwimmt das Organ im Liquor, dem Hirnwasser, wodurch es vor Erschütterungen und Verletzungen gut geschützt wird.

Die Hirnmasse setzt sich zusammen aus:

Da die Masse zum Teil sehr gefaltet ist, wird ihre Oberfläche vielfach vergrößert. Im Inneren des Gehirns befinden sich zudem Hohlräume, die ebenfalls mit Hirnwasser gefüllt sind und als Hirnkammern oder Ventrikel bezeichnet werden.

Neuronen

Wichtigste Zellen des Gehirns sind die Nervenzellen (Neuronen). Miteinander verbunden werden die Nervenzellen durch Synapsen.

Über diese Synapsen erfolgt auch der Informationsaustausch der Zellen untereinander, mithilfe von Neurotransmittern (Chemische Botenstoffe). Umhüllt werden die Nervenzellen von Gilazellen, die ca. 50 Prozent des gesamten Hirnvolumens ausmachen.

Drei Hirnhäute

Neben dem Schädel wird das Gehirn von den drei Hirnhäuten umgeben, deren Zwischenräume mit Hirnwasser gefüllt sind. Dies sind:

  1. die harte Hirnhaut (Dura mater)
  2. die Spinngewebshaut (Arachnoidea), durch die zahlreiche Blutgefäße verlaufen
  3. die weiche Hirnhaut (Pia mater), die das Gehirn mit Nährstoffen aus dem Hirnwasser versorgt

Im Folgenden gehen wir näher auf die Anatomie der unterschiedlichen Hirnbereiche ein.

Anatomie des Großhirns

Das Großhirn befindet sich nach oben hin am Schädeldach und nach unten hin an der vorderen und mittleren Schädelgrube. Der Interhemisphärenspalt (Fissura longitudinalis cerebri) unterteilt es in zwei Hemisphären (Halbkugeln).

Die Hemisphären lassen sich ihrerseits in jeweils vier Lappen untergliedern. Dies sind

  • der Lobus frontalis (Frontallappen/Stirnlappen)
  • der Lobus parietalis (Parietallappen/Scheitellappen)
  • der Lobus temporalis (Temporallappen/Schläfenlappen) und
  • der Lobus occipitalis (Okzipitallappen/Hinterhautlappen).

Die Großhirnrinde (Cortex cerebri) wird aus den Zellkörpern von bis zu 19 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) bei der Frau und 23 Milliarden Nervenzellen beim Mann zusammengesetzt. Diese Zellen bezeichnet man wegen ihrer grauen Farbe auch als graue Substanz (Substantia grisea).

Aus der Großhirnrinde ziehen die Nervenzellfortsätze weiter ins Innere des Großhirns. Umgeben werden sie von einer weiß erscheinenden Myelinscheide. Wegen dieser weißen Erscheinung bezeichnet man das Großhirninnere auch als Substantia alba (weiße Substanz).

Die beiden Hemisphären des Großhirns werden durch den Corpus callosum (Balken) und zahlreiche Nervenfasern miteinander verbunden. Während die meisten Funktionszentren symmetrisch in beiden Hemisphären vorhanden sind, kommen einige Zentren lediglich einmal vor.

Dazu gehört zum Beispiel das Sprachzentrum. Es ist jedoch individuell unterschiedlich, auf welcher Gehirnhälfte die Einzelzentren liegen.

Anatomie des Kleinhirns

Zu finden ist das Kleinhirn in der hinteren Schädelgrube. Durch das Tentorium cerebelli erfolgt die Trennung vom Großhirn.

Das Kleinhirn grenzt an den Pons und die Medulla oblongata. Außerdem wird von ihm das Dach des vierten Ventrikels gebildet. Über die drei Kleinhirnstiele besteht eine Verbindung zum Hirnstamm.

Die Kleinhirnrinde, die sich aus grauer Substanz zusammensetzt, wird in drei Schichten untergliedert. Dies sind

  • die Molekularschicht
  • die Purkinje-Zellschicht und
  • die Körnerschicht.

Das Kleinhirnmark setzt sich aus Nervenfasern wie

  • den Projektionsfasern
  • den Kommissurenfasern und
  • den Assoziationsfasern

sowie den Kleinhirnkernen wie

  • Nucleus fastigii
  • Nucleus globosus
  • Nucleus emboliformis und
  • Nucleus dentatus

zusammen.

Aufbau des Gehirns grafisch dargestellt
Aufbau des Gehirns grafisch dargestellt

Anatomie des Zwischenhirns

Das Zwischenhirn (Diencephalon) wird auch als Tor zum Bewusstsein bezeichnet und bildet einen Bestandteil des Stammhirns. Es ist zwischen dem Hirnstamm und dem Großhirn zu finden. Scheitelwärts schließt es sich an das Mittelhirn an und umfasst auf beiden Seiten den dritten Ventrikel.

Das Zwischenhirn wird in verschiedene Teilbereiche untergliedert. Dazu gehören

  • der Thalamus
  • der Hypothalamus
  • der Epithalamus
  • der Metathalamus und
  • der Subthalamus.

Anatomie des Hirnstamms

Der Hirnstamm (Truncus cerebri oder Truncus encephali) gilt stammesgeschichtlich als ältestes Gehirnteil. Mit Ausnahme des Kleinhirns werden sämtliche Gehirnabschnitte unterhalb des Zwischenhirns zum Hirnstamm gezählt. Dabei handelt es sich um das Mittelhirn (Mesencephalon) mit dem Mittelhirndach (Tectum), der Mittelhirnhaube (Tegmentum) und dem Großhirnschenkel (Crurae cerebri) sowie das Rautenhirn (Rombencephalon) mit der Brücke (Pons) und dem verlängerten Rückenmark (Medulla oblongata).

Hirnstamm und Stammhirn

Nicht selten werden die Bezeichnungen Hirnstamm und Stammhirn fälschlicherweise synonym gebraucht. Im Unterschied zum Hirnstamm gehören jedoch sämtliche Hirnabschnitte außer dem Großhirn und dem Kleinhirn zum Stammhirn. Die Bezeichnung "Stammhirn" kommt in erster Linie in der englischen Sprache zur Anwendung.

Unterschiede zwischen verschiedenen Gehirnen

Entwicklung zum männlichen oder weiblichen Gehirn beginnt schon im Mutterleib

Embryo in Gebärmutter
baby2 © ingenium-design.de - www.fotolia.de

Ob ein Kind mit nur einer Bezugsperson, mehreren Bezugspersonen oder gar keiner aufwächst, hat starke Folgen für die Entwicklung des Gehirns. Dies stellten Forscher der Medizinischen Universität Innsbruck fest, die sich mit dem Thema kindliche Entwicklung beschäftigten.

Die Menge der Bezugspersonen und die Hormone beeinflussen Gehirnentwicklung

Wachsen Kinder mit nur einer Bezugsperson auf, entwickelt sich das Gehirn weniger als bei zwei oder mehreren Bezugspersonen, die es immer wieder mit neuen Reizen stimulieren. Ob die Bezugspersonen dabei männlich oder weiblich sind, spielt dagegen keine Rolle.

Die Forscher gingen ebenfalls der Frage nach, wie sich die Gehirne von Frauen und Männern unterscheiden und wie diese Entwicklung im Mutterleib beginnt. So wurde festgestellt, dass das Gehirn im frühen Embryostadium noch "neutral" ist und erst durch die Hormone, die auch die Auswicklung des jeweiligen Geschlechtes anschieben, die männliche oder weibliche Gehirnstruktur zu entwickeln beginnt.

Homosexualität könnte tatsächlich in den Genen liegen

Besonders interessant war in diesem Zusammenhang der Blick in die Gehirne homosexueller Menschen: Ihre Gehirnstrukturen unterscheiden sich von denen der heterosexuellen Menschen des gleichen Geschlechts und legen nahe, dass Homosexualität tatsächlich schon in den Genen liegt. Bei Transsexuellen war es tatsächlich so, dass sie mit der Gehirnstruktur des anderen Geschlechtes aufwuchsen und später ihren Körper gewissermaßen an das Gehirn anpassten.

Unterschiedliche Entwicklungen bei Mädchen und Jungen: Andere Durchblutung des Gehirns schuld?

Mädchen mit blonden, langen Haaren und grüner Mütze vor Bergen und See
rocks © Franz Pfluegl - www.fotolia.de

Während der Pubertät entwickeln sich Mädchen und Jungen gewöhnlich voneinander weg: Während die Mädchen ein emotionales, empathisches Sozialverhalten zeigen, werden die Jungen häufig zu brummigen Eigenbrötlern, denen jede Sensibilität abgeht.

Forscher der University of Pennsylvania haben nun möglicherweise einen Grund für die unterschiedliche Entwicklung der Geschlechter gefunden: Mädchenhirne werden besser durchblutet.

Hirndurchblutung als Auslöser unterschiedlicher Krankheitsbilder

In einer Studie wurden die Blutströme im Gehirn junger Menschen zwischen 8 und 22 Jahren mehrmals mit Hilfe des Magnetresonanztomographen gemessen. Dabei konnten die Forscher beobachten, dass die Durchblutung des Gehirns zu Beginn der Pubertät mit etwa 12 Jahren bei beiden Geschlechtern sank. Mit 16 kam dann bei den Mädchen die Wende: Bei ihnen stieg die Durchblutung wieder an, während sie bei den Jungen weiter abnahm.

Dabei waren genau die Hirnregionen am meisten betroffen, die mit dem Sozialverhalten und dem Gefühlsleben verbunden sind. Dadurch könnten sich nach Ansicht der Forscher nicht nur geschlechtsspezifische Unterschiede erklären lassen, sondern möglicherweise auch das Entstehen von psychischen Krankheiten: So könnte die höhere Durchblutung erklären, warum Frauen eher zu Angststörungen neigen, während bei Männern das Risiko für Schizophrenie erhöht ist.

Frauen denken effizienter als die Männer

Es ist mehr als der spannende „kleine Unterschied“, der Männer und Frauen verschieden macht. Je besser die Forscher den Körper verstehen lernen, um so erstaunlichere Tatsachen fördern sie zutage. Jetzt haben sie entdeckt, dass Frauen viel effizienter denken als Männer. Nein, nicht unbedingt besser oder klüger – einfach ökonomischer.

Im Apothekenjournal "Gesundheit" berichtete Dr. Ernst Hülsmann, Universität Tübingen, von neuartigen Beobachtungen des Gehirns mit Hilfe des Kernspintomographen. Während das Gerät die Gehirnaktivität im Abstand von Zehntelsekunden in bunte Bilder umsetzt, mussten Männer und Frauen Sätze sprechen. Die Männer produzierten vielfarbige Bilder, während die Frauen nur einzelne Farbkleckse erkennen ließen.

Das beweist laut Hülsmann: "Frauen kommen beim Sprechen mit viel weniger Hirnmasse aus. Ihr Gedächtnis ist effizienter."

Männer besitzen mehr graue Zellen als Frauen

Wissenschaftler aus den USA konnten neue Erkenntnisse über die unterschiedlichen Gehirnstrukturen bei Frauen und Männern gewinnen.

Diese sind unterschiedlich aufgebaut, woraus sich die einzelnen Stärken und Schwächen ergeben. Männer haben mehr graue Gehirnzellen, die für die Logik vorteilhaft sind. Frauen haben mehr weiße, die eine Verbesserung der Verflechtung der Nervenstrukturen bewirken. Der gleiche IQ wird somit auf unterschiedlichen Wegen erreicht. Die für die Intelligenz wichtigen Bereiche sind bei den Frauen und Männern in verschiedenen Arealen angesiedelt.

Neue Erkenntnisse zur Behandlung von Verletzungen oder Erkrankungen erhoffen sich nun die Wissenschaftler.

Teenager-Gehirne arbeiten anders als die der Erwachsenen

Mittels einer Kernspintomographie haben Forscher vom Londoner University College die Gehirnaktivitäten von Jugendlichen mit denen von Erwachsenen verglichen.

Dabei zeigte sich, dass einige Regionen im Hirn verschieden aktiv sind. Bei Teenagern zum Beispiel ist die Hirnregion, die für die Wahrnehmung und Vorstellung von Handlungen zuständig ist, aktiver. Dafür ist bei Erwachsenen der präfrontale Kortex aktiver - er ist zuständig für Schuldgefühle und Einfühlungsvermögen.

Forschungsleiterin Sarah-Jayne Blakermoore erklärt, dass ihre Ergebnisse zeigen, "dass Teenager weniger darüber nachdenken, welche Auswirkungen ihr Tun hat und was andere Leute wohl davon halten werden". Man solle aber die Tatsache hinzuziehen, dass Erwachsene sozial erfahrener seien.

Rauchergehirne kleiner als die von Nichtrauchern

Zigarette rauchende Frau blickt zu einer Dunstwolke in Totenkopfform
Young woman smoking dangerous cigarette with toxic skull smoke © ra2 studio - www.fotolia.de

Ein Forscherteam um Jürgen Gallinat von der Charité-Universitätsmedizin Berlin hat mittels einer Kernspintomographie Gehirne von Rauchern und Nichtrauchern untersucht und verglichen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden im "European Journal of Neuroscience" veröffentlicht.

Demnach haben Raucher gegenüber Nichtrauchern ein kleineres Gehirnvolumen, die so genannte graue Substanz wies eine geringere Dichte auf. Damit dürfte auch erklärt sein, warum Nichtraucher über eine höhere geistige Leistungsfähigkeit verfügen als Raucher.

Warum das Gedächtnis von Frauen beim Speichern von Informationen im Vorteil ist

Gedächtniskünstler speichern Informationen nicht durch ständiges Wiederholen ab, sondern greifen auf Fantasie und Emotionen zurück. Das weibliche Geschlecht ist hier offenbar im Vorteil.

„Frauen haben mehr Fantasie und können deshalb lebhaftere und emotionalere Bilder schaffen“, erklärt Dr. Michaela Buchvaldova, Ärztin und dreifache Frauen-Gedächtnisweltmeisterin in der „Apotheken Umschau“. Hirnforscher bestätigen die Notwendigkeit von Emotionen beim Lernen. Mit positiven Gefühlen verbunden, speichert das Hirn besser, Angst lähmt es.

Dass Frauen besser abschneiden als Männer, hat auch eine neue Studie der Universität Stockholm gezeigt: 60 Prozent der beteiligten Frauen übertrafen das durchschnittliche Ergebnis der Männer. Gedächtnisweltmeisterin Buchvaldova bestätigt solche Erkenntnisse eindrucksvoll: Bereits ein Jahr, nachdem sie mit dem Training begonnen hatte, gewann sie ihren ersten Titel.

Gehirnstruktur spiegelt den Charakter eines Menschen wieder

Forscher der Universität Bonn haben herausgefunden, dass man anhand der Vernetzung bestimmter Hirnareale die Persönlichkeit eines Menschen erkennen kann. So haben die Wissenschaftler mit Hilfe von Persönlichkeitstests herausgefunden, dass bestimmte Bereiche im Gehirn besonders stark miteinander verbunden sind, wenn jemand zum Beispiel besonders neugierig ist oder ein starkes Bedürfnis nach Anerkennung hat.

In den Untersuchungen setzten die Bonner Forscher die Magnetresonanztomographie ein, damit sie einen genauen Blick auf die Nervenstrangverbindungen haben.

Grund für schlechtes räumliches Vorstellungsvermögen von Frauen entdeckt

Der Schläfenlappen ist der Teil des Gehirns, welcher für die Verarbeitung von räumlichen Zusammenhängen zuständig ist, hat bei Frauen eine dickere Rinde und kleinere Oberfläche als bei Männern, was zur Folge hat das Frauen im Schnitt ein schlechteres räumliches Vorstellungsvermögen haben.

Jeweils 38 Frauen und Männer hatten an einer Studie teilgenommen und mussten dreidimensionale Objekte im Geiste drehen und anschließend angeben mit welcher gezeichneten Figur sie übereinstimmen. Bei diesem Test hatten im Durchschnitt die Männer besser abgeschnitten.

Im Anschluss folgten magnetresonanztomografische Aufnahmen der Gehirne, um die Beschaffenheit der Schläfenlappen zu vergleichen. Der Schläfenlappen der Männer war um 10 Prozent größer. Forscher wollen jetzt noch herausfinden, ob es sich um einen angeborenen oder um einen erworbenen Unterschied handelt und wollen nun untersuchen, ob die Strukturunterschiede schon bei Kindern erkennbar sind.

Wissenschaftler vermuten bei Linkshändern Zusammenhang mit der dominierenden rechten Hirnhälfte

Linkshänder sind häufig schüchterne Menschen - wenn es Frauen betrifft, besonders ausgeprägt, berichtet das Apothekenmagazin „Baby und Familie“.

Britische Forscher der Abertay Dundee University führten Persönlichkeitstests mit 46 Links- und 66 Rechtshändern durch, bei denen sich die Linkshänder als nachdenklicher, selbstkritischer und verletzlicher herausstellten. Bei Linkshändigkeit dominiert die rechte Gehirnhälfte. Sie scheint auch für die Verarbeitung negativer Gefühle zuständig zu sein, so die Wissenschaftler.

Auch bei den Gehirnzellen gibt es eine große Vielfalt an Genen

Wie Forscher jetzt feststellten, sind auch bei den Gehirnzellen mehr Gene vorhanden, als man bisher angenommen hatte. Im Normalfall bleibt das Erbgut von jeder Zelle nach der Entstehung konstant, wobei es eine Ausnahme gibt, die Zellen des Immunsystems sind variabel, weil sie die Antigene erkennen und somit möglichst viele unterschiedliche Antikörper bilden sollen. Bei den anderen Zellen ist dies nicht nötig, sie verändern sich nach ihrer Bildung nicht mehr.

Jetzt hat man auch in den Gehirnzellen eine große genetische Vielfalt entdeckt, die auch zu den Herz- und Leberzellen, aber auch untereinander unterschiedlich waren. Man hofft durch die neuen Erkenntnisse mehr über die Hirnentwicklung, der Entstehung von Nervenerkrankungen und dem Alterungsprozess, sowie auch über die Individualität, die wohl ihren Ursprung auch im Gehirn hat, zu erfahren.

Über die genauen Vorgänge können Neurobiologen oder auch Genetiker noch nichts genaues sagen.

Männer regieren in Gefahrsituationen schneller als Frauen

Wütender Mann am Steuer seines Autos schreit
Angry driver © Minerva Studio - www.fotolia.de

In einer potentiell gefährlichen Situation sind Männer schneller handlungsbereit als Frauen. Andrzej Urbanik und sein Team von der Universität Krakau in Polen zeigten 40 Probanden negativ oder positiv besetzte Bilder und zeichneten derweil die Hirnaktivität der Befragten auf.

Legte man den weiblichen Teilnehmern gefährlich wirkende Bilder vor, reagierte der linke Thalamus, also jener Bereich des Hirns, der für die Verarbeitung von Gefühlen zuständig ist. Bei den männlichen Kandidaten versetzten dieselben Bilder den linken Bereich der Inselrinde in Alarmbereitschaft, also jene Gehirnregion, die mit dem vegetativen Nervensystem verknüpft ist und den physiologischen Zustand des Körpers überwacht.

Der Körper der Männer wurde bei den Gefahr symbolisierenden Bildern in Alarmbereitschaft versetzt, der Blutdruck stieg und die Atemfrequenz erhöhte sich. "Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass Männer in gefährlichen Situationen eher zum Handeln neigen als Frauen", so Urbanik.

Das Gehirn von Männern reagiert anders - unter Stress schweifen Männer gedanklich ab

Zwischen Männern und Frauen gibt es den einen oder anderen Unterschied. Forscher haben nun entdeckt, dass das männliche Gehirn ganz anders auf Stress reagiert, als das Gehirn von Frauen.

Frauen werfen ihrem Liebsten gern vor, beim Streiten plötzlich mit den Gedanken abzuschweifen. Die amerikanischen Wissenschaftler können die Männer für dieses Verhalten jetzt in Schutz nehmen, denn die Herren können gar nichts dafür. Die Gehirne der Männer scheinen darauf programmiert zu sein, sich im Stressfall mental aus der Situation heraus zu beamen. Daher wirken Männer dann so, als haben sie das Interesse am Thema verloren.

Das Gehirn von Frauen reagiert in solchen Stressfällen übrigens genau konträr. Das weibliche Hirn fixiert sich im Stressfall ganz besonders auf den Streitgegenstand und sucht bei anderen Menschen Unterstützung. Wie wir sozial reagieren, scheidet also durchaus die Geschlechter.

Männer haben ein höheres Suchtpotenzial als Frauen

Drogen in Pulverform auf Glasplatte, daneben Spritze
heroin or cocaine drug line © drx - www.fotolia.de

Wie Forscher der Universität in Yale jetzt in einer Studie herausfanden, neigen Männer stärker dazu eine Alkoholsucht zu entwickeln als Frauen, das berichtete jetzt die "Apotheken Umschau".

Die Wissenschaftler ließen die Probanden eine gleiche Menge Alkohol trinken und stellten fest, dass im Gehirn der männlichen Teilnehmer deutlich mehr Dopamin ausgeschüttet wurde. Dopamin gilt allgemeinhin als Glückshormon und ist an der euphorisierenden Wirkung von Alkohol beteiligt.

Je mehr Dopamin freigesetzt wird, desto höher sind demnach auch die Glücksgefühle, die beim Trinken von alkoholischen Getränken entstehen und desto höher ist auch die Gefahr regelmäßig zum Alkohol zu greifen.

Drogensüchtige und Kriminelle ticken anders - MRT zeigt abweichende Gehirnaktivität

Mediziner zeigen auf, dass Gehirne von Drogensüchtigen und Kriminellen anders funktionieren

Grafik weiß, menschliches Gehirn von der Seite
gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Drogensüchtige und Kriminelle zeigen in vielen Lebensbereichen stark abweichendes Verhalten von dem, was wir als Norm ansehen. Mediziner können nun sogar zeigen, dass die Gehirne dieser Menschen tatsächlich anders funktionieren.

Im MRT können die Ärzte diese Abweichungen bildlich aufzeigen. Im Kernspintomographen kann man bei den Intensivtätern und regelmäßigen Drogenkonsumenten im Frontallappen Veränderungen lokalisieren.

Kriminelle weisen Vergrößerungen im Frontallappen auf

Psychiater hatten in Kooperation mit Neurologen die Gehirne von zwölf Drogenkonsumenten, von zwölf kriminellen Drogenabhängigen und von zwölf Kriminellen, die keine Drogen konsumierten, untersucht. Wer wegen Straftaten aufgefallen war, hatte eine messbare Vergrößerung im Frontallappen. In diesem Bereich befindet sich beim Menschen das natürliche Belohnungszentrum. Die Vergrößerung ist ein deutliches Zeichen für eine Funktionsstörung.

Bei Menschen mit Drogenproblemen konnte man eine solche Vergrößerung nicht feststellen. Hier gab es keine Abweichungen, was ungewöhnlich ist, da die Drogen ja besonders im Belohnungszentrum wirken.

Drogenabhängige können weniger verantwortungsbewusst denken und handeln

Bei diesen Patienten war jedoch der „orbitofrontale Cortex“ und der „präfrontale Cortex“ verkleinert. Diese Hirnbereiche sind für unser rationales Verhalten zuständig. Eine Verkleinerung würde hier bedeuten, dass Betroffene weniger verantwortungsbewusst denken und handeln.

Wissenschaftliche Studie – Männer und Frauen denken und fühlen verschieden

Denken, Fühlen und Verhalten - Unterschiede zwischen Mann und Frau wissenschaftlich belegt

Dunkelhaarige junge Frau und junger Mann, Pärchen, am Frühstückstisch, Mann füttert Frau
breakfast © diego cervo - www.fotolia.de

Viele wussten es schon immer. Zwar häufig eher aus eigener Erfahrung, denn mit wissenschaftlichem Unterbau, aber immerhin, Männer und Frauen ticken unterschiedlich.

Unterschiede im Denken, Fühlen und Verhalten bei Mann und Frau

Prof. Donald Pfaff kann das nur bestätigen. Er ist Neurobiologe und arbeitet an der Rockefeller Universität in New York. Wer wo geistig besser fit ist, hat nichts mit der gesamten Größe des Gehirns zu tun, so Pfaff. Auch wenn weibliche Personen ein um etwa 13 Prozent kleineres Gehirn haben, als die Männer, kommt es aufs Detail an. Jedes Geschlecht verfügt über Hirnregionen, die in der Masse gesehen, dem des anderen Geschlechts überlegen sind.

Darum unterscheiden sich Mann und Frau im Denken, Fühlen und Verhalten. Dies wird bereits in der Entwicklung festgelegt. Nicht nur die Gene oder Hormone nehmen Einfluss auf die Arbeitsweise des Hirns. Auch Erziehung und andere Umwelteinflüsse machen sich bemerkbar.

Konkret begutachtet haben Frauen das bessere Gedächtnis. Sie fühlen intensiver und können schnellere Entscheidungen treffen. Ihre Problemlösungsfähigkeit ist größer als beim Mann. Dieser hingegen denkt gut in räumlichen Dimensionen. Außerdem sind die Areale, denen Aggression und Angst zugesprochen werden, umfangreicher als bei Frauen.

Gehirne sind selten eindeutig männlich oder weiblich

Studie beweist: Wer wir sind, hat mit dem physischen Geschlecht nichts zu tun

Seitenansicht Grafik Frauenoberkörper, Gehirn bunt dargestellt
Frau mit Gehirn © axel kock - www.fotolia.de

Beim gesunden Menschen kann man anhand körperlicher Merkmale klar unterscheiden, ob es sich um einen Mann oder eine Frau handelt. In der Wissenschaft spricht man dabei vom Sexualdimorphismus. Neben den biologischen Geschlechtsmerkmalen forscht man seit vielen Jahren nach weiteren Unterschieden und auch Gemeinsamkeiten.

Männliche und weibliche Hirne?

Inzwischen weiß man beispielsweise, dass ein weibliches Herz meist anders altert als ein männliches Herz. Forscher haben sich nun dem Gehirn des Menschen gewidmet und wollten durch Hirnscans herausarbeiten, worin genau sich männliche und weibliche Hirne unterscheiden. Das Ergebnis war eindeutig: Es gibt so gut wie kein Gehirn, das wirklich rein männlich beziehungsweise rein weiblich ist.

Hirnscans in der Studie

Die Studie arbeitete mit rund 1.400 Teilnehmerinnen und Teilnehmern. Alle erklärten sich dazu bereit, Hirnscans von sich anfertigen zu lassen, damit die Forscher nach geschlechtsspezifischen Mustern suchen konnten. Die Wissenschaftler stießen dabei zwar auf verschiedene Muster, die man als

  • "typisch weiblich" oder
  • "typisch männlich"

ansah, doch mit dem physischen Geschlecht stimmten die Muster selten überein. Nur in acht Prozent der Fälle fand man Männer mit eindeutig männlichem Gehirn und Frauen mit eindeutig weiblichen Hirn. 92 Prozent der Probanden hatte Muster beider Arten in sich vereint und folglich konnte man das Gehirn nicht verallgemeinernd einem der Geschlechter zuordnen.

Geschlechterklischees und Persönlichkeit

Auch diese Studie zeigt damit einmal mehr, dass Geschlechterklischees eben genau das sind: Klischees.

  1. Sowohl Begabungen und Neigungen
  2. als auch Charakterzüge

sind eigentlich vom Geschlecht losgelöst, wurden aber über viele Generationen durch soziale Vorgaben als typisch maskulin oder typisch feminin bezeichnet. Wer Verhaltensweisen und Berufswünsche des anderen Geschlechts zeigte, stand daher lange Zeit unter sozialen Druck. Auch heute noch ist dieses Geschlechterdenken nicht gänzlich überwunden. Die Hirnscans zeigen aber: Wer wir sind, hat mit dem physischen Geschlecht nichts zu tun.

Aufgaben und Funktion

Die unterschiedlichen Leistungen des Gehirns finden in verschiedenen Hirnregionen statt, die für bestimmte Aufgaben verantwortlich sind. Zu seinen Aufgaben gehören

So werden vom Gehirn die unterschiedlichen Funktionen des Körpers koordiniert und aufrechterhalten. Außerdem verarbeitet es die verschiedenen Sinneseindrücke.

Zu diesem Zweck tauschen sich über elektrische Impulse Milliarden von Neuronen (Nervenzellen) miteinander aus, um Informationen zu vermitteln. Diese Impulse können mithilfe eines EEG (Elektroenzephalogramm) gemessen werden.

Funktionen des Großhirns

Aufgrund ihrer Funktionen kann die Großhirnrinde in unterschiedliche Rindenfelder eingeteilt werden. Dazu gehören

  • die Gedanken- und Antriebsfelder, die für Denk- und Erinnerungsprozesse zuständig sind,
  • die sensorischen Felder, die dem Gehirn zum Verarbeiten von Sinneseindrücken dienen, sowie
  • die motorischen Felder, mit denen das Gehirn Bewegungen koordiniert.

Funktionen des Kleinhirns

Obwohl das Kleinhirn etwa zehnmal weniger als das Großhirn wiegt, erfüllt es wichtige Funktionen. So ist es für die Koordination der Bewegungen und des Gleichgewichts sowie den Spracherwerb zuständig.

Vom Kleinhirn werden die Bewegungen des Körpers aufeinander abgestimmt. Außerdem kann es Abläufe speichern, damit bestimmte Bewegungen nach etwas Übung automatisch stattfinden.

Wegen dieser Funktionen zählt das Kleinhirn zum motorischen System. Ermöglicht werden die Kleinhirnfunktionen durch Verbindungen

  • zum Hirnstamm
  • zur Großhirnrinde
  • zum Gleichgewichtsorgan und
  • zum Rückenmark.

Da das Kleinhirn unbewusst arbeitet, kann es nicht willentlich beeinflusst werden.

Das Kleinhirn verhindert, daß selbst kitzeln lustig ist

Kitzlige kreischen manchmal bereits, wenn ihnen Kitzeln nur angedroht wird. Aber sich selbst zu kitzeln schafft paradoxerweise niemand.

Warum das so ist, berichtet das Gesundheitsjournal "Apotheken Umschau": Das Kleinhirn ist schuld. Herausgefunden haben es Wissenschaftler am University College in London. Das Kleinhirn verrät anderen Gehirnbereichen das beabsichtigte Kitzeln und dort wird entschieden: ignorieren!

Der Grund scheint in der Aufgabe des Kleinhirn zu liegen, die Flut an Reizen, die ständig auf uns einstürmen, zu sortieren und nur die wichtigen durchzulassen. Selbst kitzeln gehört wohl nicht dazu.

Kleinhirn für die Motorik wichtiger als angenommen

Damit sich ein Mensch orientieren kann, arbeiten die Nervenzellen des Hippocampus mit denen des Kleinhirns zusammen

Lehrmodell menschliches Gehirn auf weißem Hintergrund
Menschliches Lehrmodell eines Gehirns © Teamarbeit - www.fotolia.de

Bisher gingen Hirnforscher davon aus, dass das Kleinhirn kaum eine Rolle für die Motorik spielt. Aktuelle Studienergebnisse revolutionieren diese Ansicht jedoch.

Wenn Menschen sich sicher im Raum bewegen, wird auch das Kleinhirn aktiv, wie Scans zeigen. Das Kleinhirn steuert den Muskelablauf bei den einzelnen Bewegungen der Gliedmaßen zwar nicht, aber es ist nötig, damit wir uns in einer dreidimensionalen Umgebung überhaupt zurecht finden.

Hippocampus arbeitet mit Unterstützung des Kleinhirns

Die Signale unserer Augen werden zunächst im Hippocampus interpretiert, sodass wir wissen können, wie genau wir uns im Verhältnis zur Umgebung bewegen können oder müssen. Diesen kognitiven Part der Motorik übernehmen die sogenannten „Ortszellen“. Diese Nervenzellen dienen ähnlich wie bei Fledermäusen dazu, eine innere Karte der Umgebung zu zeichnen.

Der Hippocampus arbeitet dabei aber nicht allein, sondern mit der Unterstützung des Kleinhirns. Dort gibt es Nervenzellen, die verschieden stark mit anderen Nervenzellen kommunizieren können.

Diese Fähigkeit nennt man „synaptische Plastizität“. Nur wenn diese Plastizität die korrekte Stärke hat, können wir uns richtig orientieren. Der Hippocampus allein bewerkstelligt diese Leistung nicht.

Funktionen des Zwischenhirns

Das Zwischenhirn vermittelt sensible und motorische Signale vom Großhirn und zum Großhirn hin. Sämtliche Informationen der Sinnesorgane laufen im Zwischenhirn zusammen und werden, nachdem sie gefiltert wurden, von dort aus weiter vermittelt.

Gefühle wie z.B. Freude oder Trauer werden im Zwischenhirn verarbeitet. Die verschiedenen Teilbereiche des Zwischenhirns erfüllen unterschiedliche Funktionen.

Thalamus

Zum Beispiel leitet der Thalamus, in dem Informationen aus dem Körper eintreffen, die Signale weiter zum Großhirn. Vorher filtert er jedoch die Informationen aus, um eine Überlastung des Gehirns zu verhindern. Der Thalamus, der hauptsächlich aus grauer Substanz besteht, wird auch als Tor zur Großhirnrinde oder Tor zum Bewusstsein bezeichnet.

Hypothalamus

Der Hypothalamus fungiert als übergeordnetes Schaltzentrum. So steuert er unterschiedliche Abläufe wie

Genau wie das hormonelle System sorgt der Hypothalamus für die Balance der Körperfunktionen. Eine Beeinflussung des Hypothalamus kann sowohl durch Nervenbahnen als auch durch Hormone erfolgen. Gemeinsam mit der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) stellt der Hypothalamus ein zentrales Bindglied zwischen dem Nervensystem und dem Hormonsystem dar.

Funktionen des Hirnstamms

Zu den Aufgaben des Hirnstamms gehört das Verschalten und Verarbeiten von ankommenden Sinneseindrücken sowie ausgehenden motorischen Informationen. Außerdem sorgt es für elementare und reflexartige Steuermechanismen.

Im Medulla oblongata, auch Nachhirn genannt, kommt es zur Kreuzung der Nervenbahnen beider Körperhälften. Des Weiteren steuert das Nachhirn lebenswichtige Funktionen wie

Auch Reflexe wie

werden von dort aus gelenkt. Am unteren Ende des Nachhirns besteht ein Anschluss zum Rückenmark.

Die verschiedenen Gehirnregionen

Ein Überblick der Gehirnbereiche – Aufbau und Funktion

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
Model Brain © Karen Roach - www.fotolia.de

Unser Hirn könnte man als eine große Schaltzentrale bezeichnen. Hier werden neben der Aufgabe als Denkorgan zahlreiche Reize der Sinnesorgane empfangen, und zwar sekündlich, die dann verarbeitet und weitergeleitet werden. Weiterhin sorgt das Gehirn dafür, dass unsere Muskeln und Organe entsprechend funktionieren. Gemeinsam mit dem Rückenmark bildet es das Zentralnervensystem. Das Hirn wird grob in vier Bereiche eingeteilt, in denen unterschiedliche Abläufe stattfinden.

Großhirn und Zwischenhirn

Umgeben wird das Großhirn von der Großhirnrinde, diese wird wiederum in vier Lappen unterteilt: Frontal-, Temporal-, Okzipital- und Parietallappen. In diesem Hirnbereich geht es ums Fühlen, Denken und Handeln. Die Informationen, die von den Sinnesorganen hier ankommen, werden verarbeitet. Die unterschiedlichen Lappen haben beispielsweise Funktionen in Sachen Motorik und Sehen.

Im Zwischenhirn werden verschiedene Reize gefiltert, die durch Gerüche oder Berührungen entstehen. Zudem wird die Körpertemperatur reguliert und für die Freisetzung verschiedener Schilddrüsenhormone gesorgt. Die wichtigsten Bestandteile im Zwischenhirn sind der Thalamus und der Hypothalamus.

Kleinhirn und Hirnstamm

Das Kleinhirn regelt unsere Bewegungen und sorgt für das nötige Gleichgewicht. Im Hirnstamm werden vor allen Dingen die Vitalfunktionen reguliert, wie zum Beispiel Atmung, Blutdruck, Kreislauf und Schlaf. Auch ob man schluckt, hustet oder etwa erbricht, wird in dieser Hirnregion entschieden.

Gehirn hat kein „Schmerzzentrum“

Schmerzforscher müssen sich von der bisher gängigen Vorstellung verabschieden, dass es ein einziges Schmerzzentrum im Gehirn gibt, berichtet die Gesundheitszeitschrift Apotheken Umschau.

Mit modernen Methoden ist es möglich geworden, aktive Bezirke im Gehirn sichtbar zu machen. Dabei kam heraus, dass an dem Gesamt-Sinneseindruck Schmerz das ganze Hirn beteiligt ist. Ängste, Erwartungen und Bewertungen, die im Vorderhirn, im Zwischenhirn und dem lymbischen System entstehen, beeinflussen die Schmerzwahrnehmung.

Die neuen Forschungen belegen auch: Die Aktivierungsspuren im Gehirn sind bei einem realen, Schmerz auslösenden Hitzereiz und beim Phantomschmerz gleich. Schmerz entsteht also praktisch nur im Gehirn, folgern die Forscher.

Sprachzentren des Gehirns auch für Musik zuständig

Musiker mit Brille und Hut singt und spielt Gitarre, dahinter ein Schlagzeuger und weiterer Gitarrist
Band performs on stage © Andrey Armyagov - www.fotolia.de

Hirnforscher müssen umlernen: Bisher glaubten sie, zwischen Musik und Sprache bestehe keine Verbindung. Dr. Stefan Kölsch vom Max-Planck-Institut für neurospychologische Forschung, Leipzig, hat nachgewiesen, dass beim Musikhören in der Großhirnrinde nahezu das gesamte neuronale Netzwerk aktiv ist, das auch Sprache verarbeitet.

Der Forscher schlussfolgert in der Apothekenzeitschrift Gesundheit: „Jedes gesunde Gehirn reagiert ausgesprochen musikalisch.“ Säuglinge verstehen die musikalischen Anteile ihrer Muttersprache sogar eher als die Bedeutung der Laute. Erwachsene, die sich für unmusikalisch halten, tun sich unrecht. "Ihnen fehlt nur Übung", sagt Kölsch. Der Mensch nutzt die angeborene Gabe zur Musik übrigens schon sehr lange. Das belegt eine in Slowenien gefundene, 43000 Jahre alte Flöte aus Bärenknochen.

Forscher entdecken Suchtzentrum im Gehirn

Schwarz-weiß Bild junge Frau lehnt an Wand, trauriges Gesicht, Drogensucht
Drogensüchtige Frau © sk_design - www.fotolia.de

Vor kurzem haben chilenische Forscher der Katholischen Pontifikal-Universität in Santiago de Chile einen Bereich im Gehirn entdeckt, der für die Drogensucht verantwortlich ist. Dadurch könnte ein neuer Weg gefunden werden, Suchtkranke zu behandeln.

Ratten wurden in einem Versuch auf Entzug gesetzt, die vorher mittels Amphetaminen süchtig gemacht worden waren. Mit einer Spritze wurde das Betäubungsmittel Lidocain in den so genannten insularen Kortex, einem in der Hirnrinde liegenden Bereich, verabreicht. Daraufhin beendeten die Ratten ihre Drogensucht und entspannten sich. Erst nach dem Abklingen der Wirkung des Lidocain nach etwa 20 Minuten wechselten die nervösen Tiere in einen hellen Käfigbereich. Normalerweise ziehen Ratten dunkle Ecken vor.

Der Mensch verfügt über zwei Kontrollzentren für die Bewegung

Wie jetzt zwei amerikanische Forscher feststellten, haben die Menschen nicht nur ein, wie die meisten der Säugetiere, sondern zwei Kontrollzentren im Gehirn für die Steuerung der Bewegungen.

Das eine ist wie bei allen Säugetieren für die allgemeine Bewegung, das zweite speziell für komplexeren, also feineren, Bewegungen zuständig. Das zweite Zentrum ist mit den Muskeln direkt verbunden und leistungsfähiger, wie die Forscher von der Universität in Pittsburgh auch im Fachmagazin "PNAS" berichten.

Die beiden Forscher, Rathelot und Strick, haben dieses mit Hilfe eines Tricks herausgefunden, indem sie Rhesus-Affen Tollwut-Viren gezielt in einzelne Muskeln von Schultern, Armen und Händen injizierten. Diese Erreger wandern an den Nerven entlang und gelangen in die Gehirnzellen. Diese sind somit die ersten und mit dem Muskel direkt verbundenen Zellen. Beim Menschen wird also die Bewegung über zwei Zentren gesteuert, einmal über das Rückenmark und einmal direkt vom Gehirn in die Muskeln der Arme und Beine.

Gehirnforschung: Sitz des Bewusstseins

Das Bewusstsein des Menschen steht schon seit ewigen Zeiten im Fokus der Philosophen und Wissenschaftler. Wo befindet es sich im menschlichen Gehirn, war und ist einer der wichtigsten Fragestellung und scheint nur durch Neurologen etwas entschlüsselt zu sein.

Im Rahmen der französischen Studie konnten die Forscher mittels Probandentests aufzeigen, dass mindestens vier Hirnprozesse gemeinsam aktiviert werden und dadurch eine Signatur für Aktivitäten entstehen lassen. Demzufolge scheint die bislang angenommene Theorie widerlegt, die davon ausgegangen ist, dass einzelne Gehirnregionen das Bewusstsein steuern. Vielmehr handelt es sich um ein komplexes neuronales Zusammenspiel mehrerer Regionen des Gehirns.

An welcher Stelle im Gehirn befindet sich das Sprachzentrum?

Frau bei einer Sprechtherapie, mit geöffnetem Mund und Fingerzeichen vor weißem Hintergrund
Patient bei Übung mit Mund für Logopädie, Sprachtherapie und Sprechtherapie © Dan Race - www.fotolia.de

Der deutsche Neurologe Carl Wernicke (1848 - 1905) hat im Jahr 1874 das sensorische Sprachzentrum entdeckt, das für das Verstehen der Sprache nötig ist. Daraufhin hat man dieses Areal nach ihm benannt.

Diese Region befindet sich im hinteren Teil der Großrinde hinter dem auditiven Cortex, der für die Wahrnehmung von Geräuschen zuständig ist. Doch jetzt wollen US-Forscher festgestellt haben, dass also das Sprachzentrum weiter vorne, vor dem auditiven Cortex liegt. Die Forscher haben für ihre neue Theorie 115 Studien ausgewertet, wobei die Hirnaktivitäten mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT), beziehungsweise der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), näher untersucht wurden.

Wenn also diese neue Theorie stimmt, dann müssten die Lehrbücher korrigiert werden.

Jeder Mensch spricht mit der linken Seite des Gehirns - Studie soll das Warum erforschen

Trotz der modernen Wissenschaft gibt es noch sehr vieles, was wir über uns selbst gar nicht wissen. Gerade die Komplexität des menschlichen Gehirns ist ein kleines Wunder. Forscher beschäftigen sich aktuell wieder vermehrt mit den inneren Vorgängen beim Sprechen.

Immerhin unterscheidet uns diese Fähigkeit ganz besonders von den übrigen Bewohnern der Erde. Beim Sprechen laufen nicht nur komplizierte motorische Prozesse mit der Zunge, dem Luftfluss und den Stimmbändern ab, auch das Gehirn wird stark gefordert. Während wir etwas denken, es formulieren und dann aussprechen, arbeiten mehrere Regionen im Hirn miteinander. Diese liegen zum Teil sehr weit auseinander, was für die Hirnforscher ein Beispiel der komplexen und schnellen Kommunikation der Areale ist.

Dabei ist ihnen jedoch auch aufgefallen, dass all diese Bereiche immer nur in der linken Seite des Gehirns liegen. Wenn wir reden, dann tun wir das also auf gewisse Weise mit einer einseitigen Belastung. Warum dies so ist, da tappt die Wissenschaft noch immer im Dunklen.

In Frankfurt am Main soll daher ein neu gegründetes Projekt erklären, weshalb dies so ist. Die Neurologen werden dabei von der „Deutschen Forschungsgemeinschaft“ unterstützt, die ihnen eine Million Euro als Forschungsgeld zur Verfügung gestellt hat.

Sprache fordert das Gehirn stark - die Hirnareale für Sprache sind komplexer als angenommen

Zur Signalübertragung und Sprachproduzierung bedarf es mindestens sechs Rezeptoren

3D Grafik weiblicher Schädel mit Gehirn
weblicher schädel mit gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Wenn unser Gehirn gehörte Sprache verarbeiten und selbst Sprache produzieren möchte, dann sind das sogenannte "Wernicke-Areal" und das "Broca-Areal" aktiv. Deutsche Wissenschaftler haben bei Untersuchungen nun herausgefunden, dass diese Regionen noch viel komplexer sind, als man bisher dachte.

Mindestens sechs Rezeptoren und sieben Unterareale

Mittels der Broca-Region können wir Laute so anordnen, dass eine Sprache entsteht. Dieser Vorgang verlangt dem Gehirn komplexe Prozesse ab. Bislang kannte man in diesem Areal zwei Bereiche, die Unterareale 44 und 45. Doch nun ist klar, dass die Komplexität dieser Bereiche weitaus größer ist.

Es gibt allein sechs verschiedene Arten von Rezeptoren. Mittels Rezeptoren können Signale im Gehirn weitergleitet werden. Alle sechs sind aktiv, wenn wir Sprache produzieren. Die Untersuchung dieser Rezeptoren ergab, dass es dann mindestens sieben Unterareale gibt und nicht nur zwei.

Die Ergebnisse sind zum einen für die Sprachforschung und das Verständnis der Sprachevolution von Bedeutung. Vor allem aber könnten sie dazu beitragen, Sprachstörungen bei Kindern oder sprachliche Beeinträchtigungen nach Schlaganfällen besser zu verstehen und gezielter zu therapieren.

Hirnregionen, die Gesichter und Stimmen von Menschen erkennen, haben Verbindung

Zwischen dem Teil, der Stimmen von anderen Menschen zuordnet, und dem Teil, der Gesichter erkennen kann, gibt es eine direkt verlaufende Nervenverbindung. Dies fanden Forscher um die Wissenschaftlerin Helen Blank vom Leipziger Max-Planck-Institut (MPI) für Kognitions- und Neurowissenschaften jetzt heraus.

Die beiden Gehirnbereiche arbeiteten vermutlich aktiv zusammen und ergänzten sich gegenseitig, wenn es darum gehe, eine andere Person zu erkennen und einzuordnen, so Blank zu den Ergebnissen.

Bei Beeinträchtigungen wie der sogenannten Prosopagnosie und oder Phonagnosie können Menschen beziehungsweise Stimmen nicht wiedererkannt werden. Um auf diesem Gebiet zu neuen Ergebnissen zu kommen, sei die bisherige Studie sehr wertvoll. Nun müsse weiter untersucht werden, wie genau die Hirnregionen sich über diese Nervenverbindung verständigen.

Für Sprachverarbeitung und Sprechen sind beide Hälften des Gehirns notwendig

Zum Sprechen benötigen Menschen beide Gehirnhälften, allein die linke reicht nicht. Dies haben US-Wissenschaftler herausgefunden. Früher ging man davon aus, dass akustische Signale und Motorik zum Sprechen in einer, nämlich der dominanteren Gehirnhälfte, verarbeitet und gesteuert werden. Bei den meisten Menschen, so die gängige Lehrmeinung, sei dies die linke Hälfte. Allerdings beruhten die bisherigen Forschungsergebnisse auf Untersuchungen mit Patienten, die unter Hirnverletzungen und Sprachproblemen litten.

Die US-Wissenschaftler nutzten für ihre Studie Daten aus Elektrokortikogrammen. Elektroden wurden direkt auf der Hirnrinde befestigt. Das wird sonst bei Epilepsie-Patienten vor einer OP durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass beide Gehirnhälften mitarbeiten, selbst wenn nur Hirnregionen angesprochen werden, die für das Hören und Artikulieren zuständig sind.

Bei der Sprachbeherrschung oder dem Nachdenken geht die Wissenschaft jedoch weiterhin davon aus, dass diese komplexen Vorgänge nur auf einer Seite stattfinden.

Laut Forschern scheint es jedoch Unstimmigkeiten zu geben, was die These über den Empfang und die Weiterleitung von Informationen über unsere Nervenzellen betrifft...

Im menschlichen Gehirn herrscht das Chaos

Die bisherigen Theorien über die Funktionsweise unseres Nervensystems sind ins Wanken geraten. Bisher vermutete man, dass die Nervenzellen ihre Informationen über die so genannten Dendriten empfangen. Das sind kurz Fortsätze der Nervenzellen, die zum Zentrum der Zelle hinlaufen - dem Zellkörper. Von diesem sollen die Informationen zu einem langen Zellausläufer weitergeleitet werden, dem Axon.

Nur er - so dachte man - ist in der Lage, die Informationen von einer Zelle auf die andere zu übertragen. Die Weiterleitung geschieht dabei über die Synapsen, die den Kontakt zwischen zwei Nervenzellen herstellen.

Die Synapsen zweier Zellen liegen dabei nicht direkt an einander, weshalb die Informationsübertragung über chemische Botenstoffe erfolgen muss. Diese binden an Rezeptoren der Zielzelle, an der sie erneut in elektrische Impulse umgewandelt werden.

These: Axone setzen Glutamat auch außerhalb von Synapsen frei

Doch dies scheint ein Irrglaube zu sein. Der Bonner Privatdozent Dr. Dirk Dietrich: "Bisher nahm man an, dass nur an Synapsen Neurotransmitter ausgeschüttet werden. Das scheint nach unseren Erkenntnissen aber nicht zu stimmen."

Bei Forschungen an Ratten hat Dietrich zusammen mit seinen Kolleginnen Dr. Maria Kukley und Dr. Estibaliz Capetillo-Zarate die weiße Hirnsubstanz unter die Lupe genommen. Sie konnten beobachten, dass bei der Informationsweiterleitung an den Axonen kleine Bläschen mit Glutamat an der Oberfläche der Fortsätze entlang wandern.

Glutamat ist ein wichtiger Botenstoff im Gehirn, der von den Synapsen beim Eintreffen elektrischer Impulse freigesetzt werden kann. Dietrich zu den Ergebnissen: "Wir halten es für wahrscheinlich, dass die Axone auch außerhalb von Synapsen auf ihrem Weg durch die graue Substanz Glutamat freisetzen. Hier liegen Nervenzellen und Dendriten dicht an dicht. Das Axon könnte so also nicht nur den eigentlichen Empfänger, sondern auch noch zahlreiche weitere Nervenzellen erregen."

Fazit

Wenn diese These tatsächlich stimmen sollte, muss die Lehrmeinung, die seit über hundert Jahren gültig ist, revidiert und sämtliche Lehrbücher umgeschrieben werden.

Es ist übrigens möglich, die Zellen des Gehirns zu beeinflussen - zum Beispiel mit einer bestimmten Ernährungsweise...

Fettreiche Ernährung beeinträchtigt Gehirnzellen

Haben Sie sich je gefragt, warum es Menschen gibt, die sich fettreich ernähren und trotzdem dünn bleiben, wenn es doch so viele Personen gibt, die wegen einer solchen Ernährung quasi aus allen Nähten platzen? Eine neue Studie scheint auf dieses Rätsel eine Antwort gefunden zu haben. Die in Australien an der Monash-Universität durchgeführte Studie hat gezeigt, dass eine fettreiche Ernährung unser Gehirn so verändern kann, dass Sättigungsmechanismen nicht mehr richtig greifen können.

Isolierung von Gehirnzellen

Das Team um Professor Michael Cowley, ein führender Experte für Diabetes und Fettsucht, fanden heraus, dass der exzessive Konsum von Nahrungsfetten Zellen im Gehirn vom Rest des Körpers isoliert und sie damit unempfänglich für bestimmte Signale macht. Zu diesen Signalen gehören unter anderem auch jene, die uns den aktuellen Sättigungsgrad mitteilen. Zudem führt die Isolierung der Gehirnzellen auch dazu, dass Signale, die Energieverbrennung zu erhöhen (Beispielsweise beim Sport), ebenfalls nicht richtig aufgenommen werden können.

Helferzellen

Im Detail konnten die Wissenschaftler herausfinden, dass so genannte Helferzellen im Gehirn durch eine fettreiche Ernährung zum "Überwachstum" angeregt werden. Dadurch werden jedoch jene Zellen in ihrer Funktion beeinträchtigt, die für die Steuerung von Appetit und Energieverbrauch zuständig sind.

Die Studie wird für den Kampf gegen das Übergewicht als bedeutend eingestuft. Denn die neuralen Funktionen, die unser Essverhalten steuern, prägen sich schon in frühster Lebensphase aus und können abhängig von genetischen Faktoren die Entstehung von Übergewicht fördern oder verhindern. Je stärker die Helferzellen sich ausprägen, um so eher sind wir für einen Anstieg unseres Körperfettanteils prädestiniert.

Kein Sättigungsgefühl bei Fettsüchtigen

Es wäre also falsch zu behaupten, dass übergewichtige Menschen schlicht nicht willensstark für das Führen einer gesunden Ernährung sind. Es ist vielmehr möglich, dass ihr Gehirn nicht weiß, wie satt sie tatsächlich sind und wie viel Fett sie gespeichert haben.

Daher sendet das Gehirn auch keine Signale, die Nahrungszufuhr zu zügeln. In der Konsequenz wird das Abnehmen also unverhältnismäßig schwer. Die Ergebnisse der Studie haben in akademischen Kreisen weltweite Beachtung gefunden, da die australische Monash-Universität hierfür mit international renommierten Einrichtungen wie der Yale-Universität und weiteren führenden wissenschaftlichen Einrichtungen in Mexiko und Spanien zusammengearbeitet hat.

Entwicklung und Funktionsweise des Gehirns

BrainSpan-Projekt - Virtuelle Karte für die Entwicklung des Gehirns erstellt

Grafik weiß, menschliches Gehirn von der Seite
gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Das Gehirn zählt zu den wichtigsten Organen des Körpers. Doch die Wissenschaft weiß immer noch wenig über seine Funktionsweise. US-amerikanische Forscher haben nun eine Karte erstellt, die mit bislang unerreichter Genauigkeit zeigt, wann und wo das menschliche Gehirn während der Entwicklung im Mutterleib einzelne Gene an- und abschaltet.

BrainSpan Atlas of the Developing Human Brain

Die Aktivitätskarte soll helfen, herauszufinden, auf welche Weise neurologische Krankheiten, wie etwa Autismus, entstehen. Sie ist ein Beitrag zum BrainSpan Atlas of the Developing Human Brain. Bei diesem Projekt soll eine vergleichbare Aktivitätskarte für die gesamte Entwicklung des menschlichen Gehirns ausgearbeitet werden.

Für ihre Untersuchung analysierten die Wissenschaftler eines Instituts aus Seattle (US-Bundesstaat Washington) vier Gehirne von verstorbenen Föten im Entwicklungsstadium 15, 16 und 21 Wochen nach der Empfängnis, also etwa in der Mitte der Schwangerschaft.

Verdrahtungskarte des Gehirns

Ein anderes Wissenschaftlerteam hat in einem weiteren Forschungsvorhaben eine Karte angefertigt, auf der sich erkennen lässt, wie einzelne Nervenzellen im Gehirn einer Maus miteinander verbunden sind. Dabei gewannen sie wichtige Einblicke in die Informationsverarbeitung im Hirn von Säugetieren.

Für die erste umfassende Verdrahtungskarte des Gehirns untersuchten Forscher von demselben Institut mehr als 1.700 Nager-Gehirne. Dabei zeigte sich, dass verschiedene Hirnbereiche auf sehr besondere Art und Weise miteinander verbunden sind. Die Stärke dieser Verbindungen gibt es in bis zu fünf unterschiedlichen Größenordnungen.

Stoffwechselprozess im Gehirn - MRT-Scan zeigt Glückshormon Dopamin

Lehrmodell menschliches Gehirn auf weißem Hintergrund
Menschliches Lehrmodell eines Gehirns © Teamarbeit - www.fotolia.de

US-Wissenschaftlern ist es gelungen, den Neurotransmitter Dopamin im Gehirn von Ratten sichtbar zu machen. Bei einer Magnetresonanztomographie (MRT) ließ ein spezielles Kontrastmittel Konzentrationsschwankungen des Glückshormons hell aufleuchten. Dopamin beeinflusst in hohem Maße Verhalten und Wohlbefinden und spielt auch eine wichtige Rolle bei Suchterkrankungen. Die Forschungen könnten daher auch bei der Behandlung von Entzugserscheinungen helfen.

Nachweis des Neurotransmitters Dopamin

Um den Stoffwechselprozess live mitverfolgen zu können, reichte ein Kernspin-Tomograph mit einem starken Magnetfeld von bis zu 9,4 Tesla allein jedoch nicht aus. So spritzten die Forscher den Nagetieren ein Protein (BM3h-9D7) als Marker für das Dopamin in eine bestimmte Region des Großhirns, das Striatum. Damit es zur Ausschüttung von Dopamin kam, verwendeten die Forscher winzige Elektroden im Hypothalamus der Ratten. Der Hypothalamus steuert die vegetativen Funktionen des Körpers.

Möglich sollen künftig auch Messungen anderer Neurotransmitter wie etwa Serotonin sein. Dies könnte zu einem genaueren Verständnis neuronaler Aktivitäten führen. Doch noch werden die Versuche auf Tiere beschränkt bleiben. Aufgrund der verwendeten Kontrastmittel und der gezielten Hirnreizung über Elektroden sind Tests mit Menschen noch zu riskant.

Energiebedarf des Gehirns bremst das Wachstum von Kindern

Kleinkind isst Banane und schaut nach oben
mädchen © gradt - www.fotolia.de

Das Gehirn benötigt eine bestimmte Menge an Energie, um optimal zu funktionieren. Es braucht neben Kohlenhydraten auch bestimmte Fette, Aminosäuren, Vitamine und Mineralstoffe. Sie sind etwa in Bananen enthalten und in Nüssen mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Nur so kann das Gehirn arbeiten. Ein Fünftel der gesamten Energie, die ein erwachsener Mensch verbrennt, verbraucht unser Denkorgan.

Im Alter von fünf Jahren verlangsamt sich das Kindeswachstum

Kinder im Wachstum haben jedoch noch einen weit höheren Energiebedarf, wie US-Wissenschaftler jetzt herausfanden. Demnach verbraucht das Gehirn eines ungefähr fünf Jahre alten Kindes 66 Prozent der Energie, die der Körper insgesamt im Ruhezustand benötigt. Dies hat zur Folge, dass sich in der Regel in diesem Alter das Wachstum von Kindern verlangsamt.

Das große und komplexe Gehirn des Menschen hat einen so großen Energiebedarf, dass der restliche Körper sein Wachstum bremsen muss. Ab dem fünften Lebensjahr sinkt der Glukosebedarf des Gehirns allmählich wieder und der Körper beschleunigt sein Wachstum bis zur Pubertät.

Die Forscher sehen in ihrer Analyse die alte Vermutung bestätigt, dass die außerordentliche Lernfähigkeit des Kindergehirns auf Kosten der Wachstumsgeschwindigkeit des Körpers geht. Das besagt jedoch nicht, dass Kinder viel Zucker benötigen, um sich geistig und körperlich gut entwickeln zu können. Der Körper kann die erforderliche Glukose ebenfalls aus anderen Nährstoffen wie Fett oder Eiweißen produzieren.

Mein Kopf ist voll – wie viele Informationen kann unser Gehirn speichern?

Unser Gehirn kann sich dynamisch an Neues anpassen und löscht Überflüssiges aus

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
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Wer für eine Prüfung lernt oder viele Dinge gleichzeitig erledigt, hat oft das Gefühl: mein Kopf ist voll, nichts passt mehr rein. Kann der Speicherplatz im Gehirn wirklich irgendwann erschöpft sein?

Als der Computer entwickelt wurde, verglichen Menschen die neue Technik mit dem menschlichen Gehirn. Eine Maschine, die denken kann. Mittlerweile hat sich das Bild umgekehrt. Wir betrachten unser Hirn als eine Art biologischen Computer – mit komplexen Schaltkreisen und unterschiedlichen Programmen.

Zu dieser Analogie gehört auch die Vorstellung, unser Denkorgan hätte eine limitierte Speicherkapazität. Wenn die Festplatte voll ist, muss man alte Daten löschen, um neue aufzunehmen. Zum Glück funktionieren Lernen und Gedächtnis ganz anders.

Dynamisch und flexibel

Anders als der digitale Speicher eines Computers kann sich unser Gehirn dynamisch an Neues anpassen. Neue Nervenzellen entstehen und bilden neue Verbindungen.

Mit Hilfe der Magnetresonanz-Tomografie lassen sich die Veränderungen in den neuronalen Aktivitätsmustern beim Lernen und Erinnern sogar exakt nachweisen. Neuronale Muster, die nicht wichtig sind oder sich nicht bewährt haben, verlöschen wieder.

Der Sinn des Vergessens

Aus evolutionärer Sicht ist es auch gar nicht sinnvoll, alle Informationen detailliert zu speichern. Wer sich jederzeit an alles erinnern könnte, wäre im Alltag stark eingeschränkt.

Angenehme Erinnerungen würden die Motivation für neue Erlebnisse hemmen. Negative Erinnerungen, etwa an Schmerzen oder Enttäuschungen, würden uns auf ewig belasten. Wer offen für Neues sein möchte, muss also vergessen.

Gedächtnis und Emotion

In bestimmten Situationen kommt unsere Flexibilität beim Lernen und Erinnern aber an ihre Grenzen. Stress und Angst beeinträchtigen etwa die Verarbeitung von Informationen.

Wenn die für Emotionen zuständigen Hirnareale einem neuronalen Dauerfeuer ausgesetzt sind, ist das Gedächtnis blockiert – und zwar in beide Richtungen. Wer wütend oder traurig ist, kann kaum neue Informationen aufnehmen. Menschen mit Prüfungsangst wiederum können gelerntes Wissen nicht abrufen.

Wichtige Fette: Ein gesundes Hirnwachstum benötigt LPC

Forscher suchen nach neuen Erkenntnissen zu angeborenen Fehlentwicklungen durch Mikrozephalie

3D Grafik männlicher Schädel mit rotem Gehirn
schädel mit gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Hinter der Abkürzung LPC steckt das etwas sperrige Wort "Lysophosphatidylcholin". Dabei handelt es sich um ein Fett, das die Medizin zwar schon länger kennt, dessen Funktion bisher aber unklar war. LPC kommt in großen Mengen im menschlichen Blut vor und lässt sich auch im Gehirn nachweisen.

LPC im Blut und Gehirn

Bisher glaubte man aber, dass LPC im Gehirn von den Hirnzellen selbst gebildet wird. Nun zeigt sich, dass LPC im Gehirn selbst nicht hergestellt wird, sondern durch die Blut-Hirn-Schranke hindurch kommt. Es wandert so vom Blut direkt in das Gehirn. Zudem weiß man nun, dass LPC für das Gehirn eine wichtige Wachstumsgrundlage ist. Ohne das Fett würde die Gehirnmasse nicht ihre normale Größe erreichen. Die Erkenntnisse wurden im Zusammenhang mit der Erforschung einer Krankheit gewonnen: der Mikrozephalie.

Fehlentwicklungen durch Mikrozephalie

Bei der Mikrozephalie handelt es sich um eine angeborene Fehlentwicklung. Bei Betroffenen ist der gesamte Kopf im Verhältnis zum Körper deutlich kleiner als normal. Je nach Ausmaß der Fehlbildung führt das auch zu schweren Behinderungen. Wie die Mikrozephalie dabei genau funktioniert, hat man nun verstanden.

Den Patienten fehlt ein Eiweiß (Mfsd2a) und genau dieses Eiweiß braucht der Körper, um LPC über die Blut-Hirn-Schranke hinweg ins Gehirn zu bringen. Da das Fett daraufhin im Kopf fehlt, entwickelt sich die Hirnmasse nicht richtig.

Forschung und Ausblick

Die Forscher konnten das im Experiment mit Mäusen beobachten. Hatten die Tiere eine Genmutation und konnten das Eiweiß Mfsd2a nicht bilden, bekamen sie eine Mikro­zephalie. Dabei zeigte sich auch, wie aufgrund des fehlenden Eiweißes als Transporter auch kein LPC im Gehirn ankam.

Allerdings kommt es laut den Wissenschaftler darauf an, wie genau das Gen für Mfsd2a verändert ist. Manche Mutationen enden in früher Kindheit tödlich, andere führen zu Lähmungen oder geistigen Behinderungen. Die Forschung geht also weiter.

Aktivierung und Hemmung: ein Neurotransmitter im Hirn hat zwei Funktionen zugleich

Deutsche Forscher untersuchen den Einfluss der Gamma-Amino­buttersäure-Aktivität im Labor

Grafik mit Neuronen (Nervenzellen) im Gehirn, rot markiert
Neurons in the brain © SSilver - www.fotolia.de

In der Hirnforschung beschäftigt man sich schon einige Zeit mit der Gamma-Amino­buttersäure, kurz GABA. Es handelt sich dabei um einen Neurotransmitter, also einen Botenstoff. Er spielt im zentralen Nervensystem (ZNS) eine entscheidende Rolle für das Gehirn und ist bereits seit einiger Zeit der Dreh- und Angelpunkt einer Diskussion der Fachwelt.

Studie mit jungen Mäusen

Es gab Beobachtungen, dass GABA eine aktivierende Wirkung hat und folglich das Gehirn auf Trab bringt. Andere Untersuchungen wiederum zeigten, wie der Botenstoff eine hemmende Wirkung entfaltete. Was stimmt nun?

Eine Theorie wollte beide Ergebnisse zusammenbringen und ging davon aus, dass sich die Wirkungsweise von GABA mit der Zeit ändert. Denkbar wäre, dass mit der Entwicklung des Gehirns sich die Art der Wirkung einfach umkehrt.

Deutsche Forscher wollten es genau wissen und untersuchten die GABA-Aktivität im Labor. Sie nutzten dafür Mäuse im Alter weniger Tage. Durch Bildgebungsverfahren machten sie die Hirnaktivität sichtbar und überwachten die Signale. Da die Tiere wenige Tage alt waren, gab es noch unreife Nervenzellen im Gehirn und tatsächlich wurden diese durch GABA aktiviert. Damit war schon einmal die aktivierende Wirkung belegt.

Botenstoff mit hemmender Wirkung

Beim weiteren Blick ins Detail wurde aber auch ersichtlich, dass der Neurotransmitter so arbeitet, dass er nur im Kleinen eine Aktivierung erzeugt. Auf bereits aktive Nervenzellen hat er keinen Einfluss.

Sieht man das Gehirn als Netzwerk, führt diese Einschränkung dazu, dass GABA keine Aktionen auf übergeordneter Ebene erzeugt, sondern diese sogar verhindert. Betrachtet man das Gesamtgebilde hat der Botenstoff also eine hemmende Wirkung.

Für die Hirnforschung ist diese Erkenntnis sehr entscheidend. Sie erklärt beispielsweise, warum Epileptiker im Erwachsenenalter nicht auf die gleichen Medikamente ansprechen wie Neugeborene.

Belohnung und Abneigung liegen im Gehirn dicht beieinander

Forscher wollen effektivere Therapien entwickeln, die auf Belohnungs- und Aversions-Reaktionen basieren

3D Grafik Neuronen, die mit einander verbunden sind und an Verbindungsstellen leuchten
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Manche Medikamente gegen Sucht und Depressionen helfen einigen Patienten, anderen aber überhaupt nicht. Der Grund dafür liegt darin, dass im Gehirn Belohnungs- und Abneigungsempfindungen durch ähnliche Funktionen gesteuert werden. Das ist das Ergebnis einer aktuellen Studie von US-Forschern der Washington University in St. Louis.

Null-Effekt medikamentöser Behandlungen

Sie fanden bei Versuchen mit Mäusen heraus, dass die beiden Gehirnbahnen so nah beieinander liegen, dass sie ungewollt zur gleichen Zeit aktiviert werden können. Daher kann eine medikamentöse Behandlung gegen Sucht und Depression gleichzeitig Belohnung und Abwehrreaktionen stimulieren, was bei einigen Patienten einen Null-Effekt zur Folge hat.

Der Suchteffekt von Drogen

Die Wissenschaftler untersuchten die Neuronen, die Kappa-Opioid-Rezeptoren aktivieren, die an jeder Art von Sucht beteiligt sind:

Es ist möglich, dass die enge Verknüpfung zwischen Genuss und unangenehmen Gefühlen auch mit den berüchtigten Suchteffekten von Drogen zu tun hat. Dabei entsteht vorübergehend ein Belohnungsgefühl im Gehirn, das, sobald es nachlässt, ein belastendes Drängen nach mehr Drogen hervorruft.

Effektivere Therapien in Aussicht

Nach Ansicht der Forscher können ihre Untersuchungsergebnisse das Verständnis erhöhen, wie diese Rezeptoren funktionieren. Dadurch sei man in der Lage, effektivere Therapien zu entwickeln, die auf Belohnungs- und Aversions-Reaktionen basieren - etwa bei Sucht oder Depression.

Persönlichkeitsmerkmale lassen sich in den Nervenverbindungen des Gehirns ablesen

Verknüpfungen im Gehirn sind verantwortlich für Verhaltensmuster und Charaktereigenschaften

Grafik Nervenzellen
Nervenzellen © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Trotz aller medizinischen Fortschritte ist das menschliche Gehirn an sich noch immer ein Rätsel für die Wissenschaft. Seine Komplexität übersteigt das Verständnis, das wir bisher haben. Hirnforscher lassen sich davon natürlich nicht entmutigen und gehen den Rätseln des Hirns weiter auf den Grund. Eine aktuelle Untersuchung hat dabei eine faszinierende Erkenntnis zu Tage gefördert: Persönlichkeitsmerkmale lassen sich teilweise daran ablesen, wie die Nervenzellen untereinander verbunden sind.

Funktionsweise des Gehirns

Das Gehirn besteht aus einer riesigen Gemeinschaft an Nervenzellen, auch Neuronen genannt. Diese Zellen sind in sehr komplizierten Bahnen miteinander vernetzt. Sie bilden einzelne Regionen und "Straßen", um diese Regionen zu verbinden. Wie daraus Charaktereigenschaften und Verhaltensmuster werden, kann man bisher noch nicht sagen. Was die neue Studie aber gezeigt hat, ist ein Zusammenhang zwischen "Straßen" und positiven versus negativen Eigenheiten.

Die Studie

Für diese Erkenntnis nutzte man die Technik der funktionellen Magnetresonanztomographie (kurz fMRI) und fertigte Hirnscans von insgesamt 1.200 Freiwilligen an. Komplett ausgewertet wurden bisher 500 dieser Daten. Bereits darin kann man ablesen, dass die Verknüpfungen zwischen insgesamt 200 untersuchten Hirnregionen bei jedem Menschen unterschiedlich stark oder schwach ist. Die Forscher ließen psychologische Profile der Teilnehmer anfertigen und verglichen dann die Charakterzüge mit den Hirnscans. Es zeigte sich, dass Probanden mit Eigenschaften wie

ähnliche Muster hatten. Die Hirnscans zeigten bei Menschen dieser Gruppe also eine vergleichbare Aktivität. Gleichzeitig waren die Aktivitätsmuster derer ähnlich, die negative Züge wie

hatten. Bei ihnen waren andere Verknüpfungen als in Gruppe 1 ausgeprägter.

Die Studie ist nur der Auftakt zu weiteren Untersuchungen des menschlichen Gehirns. Die Forscher hoffen, bald zu lernen, welche Muster genau für welche Verhaltensweisen und Talente entscheidend sind. Dies würde auch der Medizin ganz neue Möglichkeiten geben, Patienten mit Störungen zu helfen.

Von wegen ausgewachsen: das Hirnareal für die Gesichtserkennung wächst im Erwachsenenalter

In einem Experiment mit 25 Erwachsenen und 22 Kindern wird der "synaptic pruning"-Ansatz widerlegt

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In der Medizin ist weitgehend die Meinung verbreitet, dass nach dem Ende der Adoleszenz bei jedem Menschen das Gehirn ausgewachsen ist. Wer das Denkorgan regelmäßig fördert, kann die Menge an Synapsen lange Zeit halten, bevor das Volumen durch den Alterungsprozess abnimmt. Doch das stimmt nicht, wie immer mehr Forscher mit Studien zeigen. In einem aktuellen Versuch wurde deutlich, dass es ein Areal im Kopf gibt, das bei Erwachsenen noch weiter wächst: der Gyrus fusiformis.

Gyrus fusiformis bei Erwachsenen größer als bei Kindern

Der Gyrus fusiformis sitzt im Schläfenlappen und ist damit Teil der Großhirnrinde. Er wird aktiv, wenn der Mensch die Gesichter anderer sieht und sie erkennt/einordnet/bewertet. Da der Mensch ein soziales Wesen ist, gehört die Gesichtererkennung zu wichtigen Fähigkeiten im Alltag.

In einem Experiment mit 25 Erwachsenen und 22 Kindern untersuchten die Wissenschaftler das Hirnareal. Alle Studienteilnehmer mussten sich in verschiedenen Versuchen Orte und Gesichter merken. Die dabei stattfindende Hirnaktivität wurde mittels Magnetresonanztomografie dokumentiert.

Tatsächlich war im Verhältnis zur Gesamtgröße des jeweiligen Gehirns der Gyrus fusiformis bei den Erwachsenen größer als bei den Kindern. Die zusätzliche Autopsie von zehn Verstorbenen zeigte, dass bei älteren Menschen das Gehirnareal ein größeres Volumen hat und damit "Windungen" aufweist, die Kinder noch gar nicht besitzen.

"Synaptic pruning"-Ansatz widerlegt

Diese Erkenntnis widerlegt den "synaptic pruning"-Ansatz. Dieser geht eigentlich davon aus, dass ein menschliches Gehirn bis zur Pubertät wächst, dann aber an Nervenzellen und besonders an Synapsen (also den Verbindungen zwischen Nerven) verliert.

"Pruning" im Sinne von "Stutzen" soll eine Metapher sein: Ein Baum wird irgendwann gestutzt, damit sich gezielt kraftvolle Triebe entwickeln können. Der "synaptic pruning"-Ansatz überträgt dies auf das menschliche Gehirn und sieht im Rückgang der Nervenvernetzung eine Spezialisierung des jungen Menschen. Doch offenbar kommen auch bei Erwachsenen sehr wohl komplett neue Synapsen hinzu.

Der „Fingerabdruck des Gehirns“

Ein Hirnsignal, das Schuldige bewusst nicht unterdrücken können, soll Ermittlern helfen, Straftäter sicherer zu überführen, berichtet das Gesundheitsmagazin Apotheken Umschau.

„Brain-Fingerprinting“ heißt die Methode des amerikanischen Psychologen Lawrence Farwell. In den Gehirnströmen sucht er nach einem Signal, welches das Gehirn exakt 300 Millisekunden nach der Wahrnehmung eines bekannten Begriffs aussendet – das „P-300-Potenzial“. Das Ganze geschieht im Unterbewusstsein, eine Kontrolle ist nicht möglich. Details über den Hergang eines Mordes etwa sind neben den Polizisten oft nur dem Täter bekannt. Wird dieser mit Bildern oder Geräuschen der Tat konfrontiert, entlarvt ihn das P-300-Potential beim „Brain-Fingerprinting“.

Die Technik soll bereits von FBI, CIA und US Navy getestet worden sein.

Jede Zelle des Gehirns wird genutzt

Die Legende, der Mensch brauche nur etwa 10 Prozent seiner grauen Zellen, ist überaus populär. Selbst Einstein soll gesagt haben: „Die meisten Menschen nutzen nur fünf bis sechs Prozent ihrer Gehirnkapazität. Ich nutze sieben Prozent!“.

Da irrte der Jahrhundertwissenschaftler, meint Professor Dr. Cornelius Weiller, Direktor der neurologischen Klinik der Friedrich-Schiller-Universität Jena, nach einem Bericht der Gesundheitszeitschrift „Apotheken Umschau“. Es gebe zwar viele Gehirnbereiche, deren Bedeutung noch nicht ausreichend oder gar nicht erforscht ist, das bedeute aber nicht, dass sie nicht genutzt würden. Mit Sicherheit habe fast jede Gehirnzelle ihre Aufgaben.

Weiller ist überzeugt, dass das Zusammenspiel der Gehirnzellen durch intensive Nutzung gefördert wird. Unterm Strich werde beim Trainierten statt mehr sogar weniger Gehirnkapazität für die gleiche Aufgabe benötigt.

Gehirn traut eher den Augen als den Ohren

Grüne Augen und leerer Blick
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Seinen Augen darf der Mensch mehr vertrauen als seinen Ohren. Das fanden japanische Psychologen mit einem einfachen Experiment heraus.

Wie die Apothekenzeitschrift Gesundheit berichtet, ließen die Wissenschaftler Studenten auf dem Computerbildschirm ein Quadrat betrachten, das sich von ihnen wegbewegte. Spielten sie den Freiwilligen im Anschluss einen gleichbleibenden lauten Ton vor, gaben diese an, der Ton werde lauter. Hatte sich das Viereck auf sie zubewegt, meinten sie, der Ton sei leiser geworden.

Der umgekehrte Versuch, die Sinne zu täuschen, funktionierte nicht: Nachdem sie einen lauter oder leiser werdenden Ton gehört hatten, urteilten die Studenten korrekt, das Quadrat sei nicht in Bewegung.

Nach Angaben der Wissenschaftler ist es nicht der erste Nachweis, der belegt, dass das Gehirn räumlichen Informationen mehr traut als Höreindrücken.

Nachts ordnet das Gehirn Tageseindrücke erst richtig ein

Links brünetter junger Mann mit kurzem Haar, rechts blonde Frau mit lockigen Haaren, schlafen in weißer Bettwäsche
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Der Rat, eine Nacht über eine wichtige Entscheidung zu schlafen, hat in der nächtlichen Funktionsweise unseres Gehirns womöglich eine sehr gute Begründung, berichtet das Gesundheitsmagazin Apotheken Umschau.

Professor Jan Born, Neuroendokrinologe an der Universität Lübeck, glaubt, dass das Gehirn nachts auf eine besondere "Betriebsart" umschaltet, bei der Bewusstsein nur stören würde. Einmal im Schlafbetrieb, spulen Nervenzellen den Tagesablauf erneut ab.

In einem "aktiven Prozess", sagt Born, "verändert sich dabei die Information und wird neu geordnet". Sie wird mit älteren Erfahrungen abgeglichen und sinnvoll verknüpft. Am Morgen stünde demnach – gut überschlafen – eine solidere Entscheidungsgrundlage zur Verfügung.

Eine bisher unterschätzte Gruppe von Hirnzellen ist hochaktiv

Gliazellen halten unser Gehirn nicht nur zusammen, sie verarbeiten auch wichtige Informationen

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Hirnzellen, die bisher im Wesentlichen nur als Stütz- und Versorgungsorgane der eigentlichen Nervenzellen (Neuronen) angesehen wurden, tragen womöglich erheblich zur Leistungsfähigkeit des Gehirns bei. Die „Gliazellen“ machen etwa die Hälfte der Hirnmasse aus und sind in mehrere Zellarten unterteilt.

Die meisten – 80 Prozent – sind sogenannte Astrozyten. Als einzige Hirnzellen können sie Energie speichern, die sie den Neuronen zur Verfügung stellen. Forscher um Prof. Helmut Kettenmann vom Berliner Max-Delbrück-Zentrum haben nun herausgefunden, dass sie auch an der Informationsverarbeitung teilhaben.

Bessere Erschließung des Gehirns durch Entdeckung der Funktion von Gliazellen

„Dabei handelt es sich aber nicht um elektrische Impulse, sondern um chemische Signale“, erklärt er in der Apotheken Umschau. Unter anderem registrieren Astrozyten die selben Signale, mit denen sich die Nerven untereinander verständigen. Sie geben ihre Informationen allerdings viel langsamer weiter.

Seit Rudolf Virchow, der die Gliazellen 1856 entdeckt hat, galten sie nur als eine Art „Nervenkitt“, der das Denkorgan zusammenhält. Jetzt könnten sie Erklärungen für viele bisher nicht verstandene Funktionen des Gehirns liefern.

Gehirnzellen arbeiten im Rhythmus

Normalerweise haben die Gehirnzellen einen bestimmten Rhythmus, in dem sie arbeiten. Wenn eine Krankheit vorliegt, beispielsweise bei Autismus oder Schizophrenie, werden die ankommenden Informationen nicht richtig verarbeitet und die Nervenzellen geraten aus dem Takt. Dies haben Forscher von der Universität in Stanford entdeckt und bei Tierversuchen mit Mäusen konnten sie die Gammawellen manipulieren und das Gehirn arbeitete anders.

Man hatte schon festgestellt, dass bei starker Konzentration diese Gammawellen auftreten, die durch bestimmte Neutronen erzeugt werden, die wiederum durch ein Protein namens Parvalbumin enstehen. Diese Kette konnten die Forscher bei ihren Experimenten mit den Mäusen selber auslösen. Weiterhin stellten die Wissenschaftler fest, dass die Neutronen, beziehungsweise dann die Gammawellen die Geschwindigkeit der Informationsübertragung beeinflussen.

Zellkulturen helfen dem Gehirn, sich selbst zu regenerieren

Wissenschaftlern der Deemed University in Bangalore gewannen in einer Studie an Mäusen neue Erkenntnisse, die zur Heilung von Demenz und Hirnverletzungen beitragen könnten.

Für das Experiment wurden 48 Ratten eine Nerven zerstörende Chemikalie in den Hippocampus - ein für das Langezeitgedächtnis wichtiges Hirnareal - injiziert. 50 Prozent der Tiere wurden anschließend via Mikro-Injektionen Hippocampuszellen zugefügt. Nach zwei Monaten untersuchten die Forscher die Lern- und Gedächtnisfähigkeiten der Ratten im Labyrinth und stellten fest, dass die Tiere, die eine Injektion mit Frischzellenkuren erhalten hatten, die gleiche Leistung erbrachten, wie vollkommen Gesunde Mäuse. Die Artgenossen ohne Zellinjektion schnitten jedoch sehr schlecht ab.

Via Mikroskop konnte festgestellt werden, dass sich die transplantierten Zellen im Hippocampus der Mäuse angesiedelten und dort die Entstehung neuer Neuronen förderten.

Angeborener Orientierungssinn

Europäische Forscher stellten fest, dass der Orientierungssinn angeboren ist und nicht erst später erlernt wird. So gibt es dabei drei verschiedene Nervenzellen, die erste bestimmt die Richtung des Kopfes, dann wird die eigene Position festgestellt und schließlich die eigentliche Umgebung. Wie meistens werden bei diesen Versuchen Ratten genommen, so auch bei diesen Untersuchungen.

Man hatte den Tieren ein paar Tage nach der Geburt winzige Sensoren ins Gehirn implantiert, die die Gehirnaktivitäten registrierten. Nach der Geburt öffnen die Rattenbabys 15 Tage später ihre Augen und dann beginnen sie sich zu orientieren, das heißt ihre Umgebung zu erforschen. Über die Sensoren konnten die Forscher genau die Hirnaktivitäten messen, so waren die Nervenzellen für die Kopfbewegung sofort aktiv, danach wussten die Tiere auch wo sich sich befanden und schließlich erkannten sie auch nach ein paar Tagen auch die Umgebung.

Neues über unser Gehirn - Neurowissenschaftler entdecken zwei unabhängige Speicherplätze

Das menschliche Gehirn ist extrem komplex. Sein Aufbau ist so kompliziert, dass die Wissenschaft noch längst nicht alle Areale mit ihren Funktionen erschöpfend entschlüsseln konnte.

Nun aber konnten Neurowissenschaftler ein neues Stück des Puzzles einfügen. Unser Gehirn benutzt beim Speichern von Informationen zwei unabhängige Speicherplätze. Bekannt war bisher nur eines: das Areal des Hippocampus. Doch das ist nicht allein. Auch im oberen Stirnlappen und dem unteren Scheitellappen sitzt eine Speicherzentrale.

Dort werden offenbar vor allen Dingen „oberflächliche“ Informationen gespeichert. Befinden wir uns zum Beispiel in einer Diskussion, so wird der Hippocampus die für uns wichtigen Inhalten bearbeiten, während das Unwichtige wie Kleidung des Gesprächspartners aber auch unbewusst gespeichert wird - im zweiten Speicherplatz.

Die Wissenschaftler sind begeistert. Das Gehirn kann damit unglaublich gut filtern. Wenn sich jedoch jemand zu sehr auf Oberflächlichkeiten konzentriert, kann das bewirken, dass das zweite Netzwerk aktiver ist, als der Hippocampus und somit wichtige Informationen verloren gehen.

Wie aktiv unsre Synapsen im Gehirn sind, steuert ein einziges Protein

Unsere Gehirnaktivität wird einzig durch das Protein VGLUT gesteuert

Grafik eines Röntgenbilds des menschlichen Schädels mit hervorgehobenem Gehirn auf schwarzem Hintergrund
Skeleton X-Ray - Brain 1 © Jeffrey Collingwood - www.fotolia.de

„Kleiner Mann ganz groß“, heißt es da bei den aktuellen Ergebnissen der Hirnforscher. Der „kleine Mann“ heißt VGLUT und ist ein Protein. VGLUT steht als Abkürzung für „vesikulärer Glutamattransporter“ und beschreibt damit schon die Funktion des Proteins. Es ist der zentrale Baustein für die Aktivität unserer Synapsen. Wie aktiv diese unser Gehirn machen, regelt VGLUT.

Funktion von VGLUT

Es bestimmt, wie schnell Signale im Gehirn ankommen und von einem Areal ins Andere gelangen. Damit regelt es auch maßgeblich, wie leistungsstark wir sind. Indem das Protein einmal aktiver und einmal inaktiver ist, kann es auch über den Tag bestimmen, wann wir auf Hochtouren laufen und wann wir eine geistige Pause einlegen. Diese neuen Erkenntnisse könnten auch für die Medizin bahnbrechend sein. Ein fehlerhaft arbeitendes VGLUT könnte auch der Grund für neurologische Erkrankungen sein.

Forschungen sollen sich jetzt darauf konzentrieren, welcher Grad der Proteinaktivität welche Folgen auf die Synapsen hat und ob man diese Aktivität von Außen künstlich beeinflussen kann.

Ein bestimmtes Gen sorgt für die vielen Gehirnwindungen

Forscher fanden heraus, dass nur ein einziges Gen dafür verantwortlich ist, dass das menschliche Gehirn so viele Windungen und Vertiefungen besitzt, die einer Gebirgslandschaft gleichen.

Durch die vielen Windungen und Vertiefungen kommt es automatisch zu einer größeren Oberfläche bei einem vergleichsweise kleinen Volumen, als wenn es sich nur um eine glatte Oberfläche handeln würde. Dies findet man nur bei Säugetieren vor, die eine größere Intelligenz besitzen, wie beispielsweise Affen und Delphine und beim Menschen ist es am meisten ausgeprägt.

Wenn nun ein Gen fehlt, beziehungsweise verändert ist, so wird diese "Gebirgebildung" in einigen Gehirnregionen unterbrochen, wie man bei einem türkisch-stämmigen Menschen feststellte, bei dem im hinteren Hirnbereich weniger diese Faltenbildung ausgeprägt war. Es handelt sich um das Gen Laminin Gamma 3 (LAMC3), das bei dem Menschen verändert war.

Aber auch bei zwei weiteren Patienten entdeckten die Forscher die Gen-Veränderung, so dass LAMC3 wohl dafür verantwortlich ist.

Die Synapsen unseres Hirns tragen "Windeln" - Ärzte erforschen den Schutzmantel der Zellen

Das Gehirn ist so komplex, dass auch Jahrzehnte der Erforschung noch immer nur einen Teil seiner Geheimnisse entschlüsseln konnten.

Einen neuen Aspekt haben die Neurologen nun wieder aufgedeckt: sie verstehen jetzt den Schutzmantel, den die Synapsen in unsrem Kopf tragen. Dieser funktioniert im Grunde wie eine Windel.

Durch Ezrin wird eine Substanz gebildet, die sich um die Synapsen legt und diese schützt. Dadurch kann reguliert werden, welche Signale der Synapsen nach außen gelangen. Das ist sehr wichtig, denn Synapsen sind dafür da, um Botenstoffe auszuschütten, die wiederum den Nervenzellen ihre Befehle zum Arbeiten geben.

Die „Windel“ bestimmt den Signalfluss, damit der Botenstoff nicht unkoordiniert abgegeben wird und Zellen aktiviert, die gar nicht gemeint sind. Ohne den Schutzmantel wäre also die Übertragung des Signals nicht zielgerichtet und könnte für Chaos im Gehirn sorgen. Die „Windel“ ist übrigens nur ein Zehntausendstel Millimeter dick und wurde daher bisher gar nicht entdeckt.

Junge Gene - Evolutionsbedingte Unterschiede in der Gehirnentwicklung bei Mensch und Tier

Junge Gene könnten ein Grund für Unterschiede zwischen den Gehirnen von Mensch und Maus sein

Grafik weiß, menschliches Gehirn von der Seite
gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Es ist immer noch eines der großen Rätsel von uns Menschen: Wie unterscheidet sich unser Gehirn von denen der Tiere und was macht unser Gehirn evolutionsmäßig so anders? Diese Unterschiede haben jetzt Wissenschaftler versucht herauszufinden und sind dabei auf erstaunliche Ergebnisse gestoßen.

So gibt es zwischen dem Gehirn einer Maus und eines Menschen ja erhebliche Differenzen, aber wie diese entstehen, war die Ausgangslage ihrer Forschung. Bisher galt die Annahme, dass die Denkorgane von Mäusen und Menschen von den gleichen Genen gesteuert werden. Dass diese jedoch unterschiedlich stark ausgeprägt sind und deshalb verschiede Beeinflussungsgrade entwickeln, war die Erklärung für den unterschiedlichen Verlauf in der Evolution.

"Junge Gene" fallen für Nagetiere und Primaten komplett unterschiedlich aus

Das stellt sich jetzt wohl nach den neuesten Erkenntnissen amerikanischer Wissenschaftler als falsch heraus. Grund für die unterschiedliche Entwicklung sind vor allem so genannte "junge Gene". Das sind Erbinformationen, die für Nagetiere und Primaten komplett anders ausfallen und sich erst spät im Laufe der Evolution entwickelten. In den untersuchten Proben zeigte sich, dass gerade diese jungen Gene im menschlichen Hirn einen erheblichen größeren Anteil besitzen, als im Gehirn der Nagetiere.

Besonders einzigartig macht dabei den Primaten der frontale Kortex im Gehirn, der ihn von allen anderen Säugetieren unterscheidet. Hier haben die Forscher 50 bis 60 für den Menschen typische Gene gefunden, die nur er besitzt.

Auch erwachsene Hirne bilden noch neue Nervenzellen - Forscher animieren sie

Bei Kindern und Jugendlichen befindet sich der gesamte Körper noch in der Entwicklung. Sobald man in das Erwachsenenalter eintritt, so zumindest bisher die Theorie, ist alles fertig ausgebildet. Auch das Gehirn bildet dann kaum neue Nervenzellen, obwohl noch Stammzellen als Reserve da sind.

Doch diese Ansicht wird man überarbeiten müssen, denn deutsche Forscher haben entdeckt, wie man auch erwachsene Hirne aktiv dazu bewegen kann, neue Nervenzellen zu bilden. Erst seit wenigen Jahren weiß man überhaupt, dass das Hirn einige Reserven an Nervenzellen hat, doch wie sollte man diese aktiv ausschöpfen? In Bielefeld konnten Forscher nun zum ersten Mal die Gehirne von Probanden dazu bewegen, aktiv neue Neuronen zu bilden. Man beeinflusste auf biochemischer Ebene die Zellen, indem man den Transkriptionsfaktor „NF-kB“ von außen regulierte. Dieser umgelegte Schalter aktiviert dann ein Gen, das neue Nervenzellen bilden lässt.

Welche große Hoffnung diese Erkenntnis birgt, liegt auf der Hand. Man könnte bei Menschen mit degenerierten Nervenkrankheiten die Neuronen animieren, sich neu auszubilden und so Dinge wie Parkinson oder auch Alzheimer verlangsamen oder sogar stoppen.

Ordentlicher als gedacht - das menschliche Gehirn hat ein klares Muster

Das menschliche Gehirn ist in seinem Aufbau und in seiner Funktion so komplex, dass es trotz intensiver Forschung noch längst nicht alle seine Geheimnisse preisgegeben hat. Nun haben Wissenschaftler eine neue Entdeckung gemacht, mit der keiner gerechnet hatte: unser Hirn folgt einem sehr klaren Muster. Das berühmte Kabelgewirr, wie man es vom PC kennt, sucht man bei uns vergebens. Weder beim Menschen, noch bei vier untersuchten Primaten konnte man auch nur eine diagonale Verbindung innerhalb des Gehirns finden. Jede Nervenfaser läuft absolut geordnet senkrecht oder waagerecht, wodurch ein Muster entsteht, das man am Ehesten mit einem sauer gewebten Tuch vergleichen kann.

Diese neue Erkenntnis verwirft die Theorie vom wild miteinander vernetzten Nervengebilde. Das klare Muster deutet darauf hin, dass bereits im Mutterleib klare Befehle von den Genen kommen: entweder hoch und runter oder rechts und links. Andere Optionen bekommen die Nervenzellen gar nicht zur Verfügung gestellt. Aus Sicht der Natur ist das ein vorteilhaftes Vorgehen, denn so können dank weniger Möglichkeiten auch weniger Fehler entstehen. Jede Nervenzelle findet ihre Bindungsstelle einfach und Schäden werden auf ein Minimum reduziert.

Diesen neuen Einblick in das menschliche Hirn bekamen die Forscher dank der modernsten Technik. Die „Diffusions-Spektrum-Magnetresonanz-Tomografie“ ist die neuste Entwicklung und ermöglicht es zum ersten Mal, den genauen Verlauf einer Nervenfaser zu kartografieren.

Bewusste Wahrnehmung erfolgt in einem bestimmten Takt

Forscher stellten bei Versuchen fest, dass die bewusste Wahrnehmung bei den Menschen ähnlich wie bei einem Film nicht kontinuierlich, sondern in einem bestimmten Takt erfolgt. Bei einem Film handelt es sich auch um mehre hintereinander folgende Bilder, die dann sozusagen immer in einem bestimmten Rhythmus aktualisiert werden.

Die Forscher hatten mit jungen Testpersonen einen Versuch gemacht, wobei die Gehirnströme mit Hilfe eines EEG aufgezeichnet wurden. Die Probanden sollten bei dem Versuch den Zeiger einer Stoppuhr laufend beobachten und zu einem bestimmten Zeitpunkt leuchtete am Rande der Uhr kurz eine rote Markierung auf. Nach dem Versuch sollten die Probanden sagen, zu welchem Zeitpunkt die Markierung aufleuchtete. Hierbei gaben die Testpersonen immer einen späteren Zeitpunkt von bis zu 10 Millisekunden an. Diese Verzögerung bezeichnen die Forscher als sogenannten Flash-Lag-Effekt.

Ein simuliertes Gehirn - neues Forschungsprojekt will die Welt revolutionieren

Unter dem Begriff „Human Brain Project“ haben sich dreizehn Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt zusammengetan, um ein menschliches Gehirn in seiner ganzen Komplexität zu simulieren. Unter den Forschern ist auch die Medizinische Universität von Innsbruck. Neurologen und Fachkräfte aus Informationstechnologie wollen in den kommenden Jahren zusammenarbeiten, um nicht nur ein Modell des Hirns nachzubauen, sondern jede Funktion zu erforschen und zu simulieren.

Gelingt das Unternehmen, wäre das Hirn des Menschen vollkommen entschlüsselt. Zudem könnte man mit diesem Wissen auch die Funktionen von außen noch gezielter beeinflussen, was sowohl für die Medizin als auch für die Informationstechnologie eine echte Revolution wäre.

So weit ist es natürlich noch nicht. Das Projekt wurde Anfang Juli 2012 zum ersten Mal auf einer Pressekonferenz mit seinem Vorhaben und der genauen Zielsetzung vorgestellt. Die Ideen zur genauen Analyse und dem Nachbau des Hirns klingen aber viel versprechend. Dank neuer Supercomputer („neuromorphe Computer“) sollen die Abläufe sichtbar werden.

Man will zunächst alle Impulse, die ins Hirn kommen oder von diesem verschickt werden, messbar machen. Allein das erleichtert die Erforschung des menschlichen Kopfes ungemein. Wenn man dann die Impulse noch in der Simulation kontrollieren kann, so würde das zu einer Fülle an Möglichkeiten für Behandlungen führen. Gerade Menschen mit bisher unheilbaren Hirnstörungen wie Parkinson oder der Alzheimer-Krankheit könnten davon in naher Zukunft profitieren.

Besser als gedacht - das Gehirn reinigt sich mit Hochdruck

Der Körper hat seine eigenen Reinigungsmechanismen, das ist der Wissenschaft bereits bekannt. Doch bei einer genaueren Analyse des Gehirns zeigt sich nun, dass dieses Organ mit sprichwörtlichen Hochdruck gereinigt wird.

Es ist eine Art „Abwassersystem“, das sich bisherigen Analysen erfolgreich entzogen hatte. Sofern die „Rohre“ nicht verstopft sind, kann das Gehirn durch einen Flüssigkeitsfluss alle feindlichen Stoffe einfach wegspühlen lassen. Dabei werden vor allen Dingen abgestorbene Zellen, Erreger und Plaque (der Auslöser von Demenz) weggespühlt. Das Entsorgungsnetz läuft dabei wie auch die Kanäle unter unseren Straßen weit verzweigt, damit sie jede Region erreichen können. Spezielle Zellen besitzen die Aufgabe, unser Hirnwasser mit echten Druck durch dieses Netz zu pumpen und dabei den Abfall mit sich zu ziehen. Die Forscher sprechen aufgrund dieser extremen Ähnlichkeit auch wirklich von einem Abwassersystem mit Hochdruck.

Bisher hat man dieses System schlicht noch nicht sehen können, doch eine neue Mikroskopie-Methode hat es möglich gemacht. Das „Putzen“ des Hirns konnten die Forscher so live bei lebenden Versuchsmäusen beobachten. Es handelt sich um ein echtes hydraulisches System. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass das System beim Menschen als Säugetier vergleichbar läuft.

Dieser aktive Prozess der Reinigung schreibt die Medizinbücher neu, denn bisher ging man fest davon aus, dass der Abtransport von Ablagerungen eher passiv erfolgt und sehr langsam ist. Doch das Hochdrucksystem belehrt die Mediziner eines besseren. Interessant ist das vor allen Dingen, da man das neue Wissen eventuell nutzen könnte, um verbesserte oder ganz neue Therapien gegen Alzheimer und Parkinson zu entwickeln.

Jeder Mensch hat eine natürliche Zeitlupe der Wahrnehmung

Durch gedankliche Vorbereitung auf Etwas nehmen wir Geschehnisse langsamer wahr

3D Grafik weiblicher Schädel mit Gehirn
weblicher schädel mit gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Jeder kennt das Phänomen, dass manchmal die Zeit viel langsamer zu vergehen scheint. Besonders in der Schule oder auf Arbeit scheint eine Stunde ewig zu dauern. Dies ist natürlich nur ein subjektives Gefühl, denn die Zeit vergeht immer gleich schnell. Das menschliche Gehirn hat aber tatsächlich die Möglichkeit, Geschehnisse aus der Umwelt langsamer erscheinen zu lassen.

Der Clou: gedankliche Vorbereitung

Diese natürliche Zeitlupe haben Wissenschaftler aus Großbritannien und Japan nun näher erforscht. So kommt es, dass ein Baseballspieler den Wurf und das Ankommen des Balls langsamer wahrnimmt, wenn er sich gedanklich auf den Moment vorbereitet hat. Fällt diese Vorbereitungszeit aber weg und man wirft ganz unvermittelt den Ball zu ihm, fehlt die Zeitlupe.

Gearbeitet wurde mit elf Probanden, die sich vor einem Touchscreen befanden. Sie waren 80 Zentimeter von diesem entfernt und sollten in fünf Durchläufen jeweils auf Verschiedenes reagieren. Es erschienen Motive, Zeichen oder Buchstaben und in jedem Durchlauf sollten sie sich auf etwas anderes konzentrieren und mal den Touchscreen berühren, mal einen Knopf drücken.

"In allerletzter Sekunde..."

Die Bewegungs- und Reaktionszeit war für die Forscher sehr aussagekräftig. Die Probanden hatten immer dann die Zeit langsamer wahrgenommen, wenn sie auf das, was kommen sollte, vorbereitet waren. Dadurch erhöhte sich für sie die subjektive Reaktionszeit und sie waren schneller.

Durch die Zeitlupe im Kopf haben Menschen die Chance, in Gefahrensituationen in der berühmten letzten Sekunde noch zu handeln. Das Gehirn verschafft sich mehr Zeit, eine Situation zu bewerten und die richtige Reaktion zu starten.

Brain Activity Map - Die Kartierung des menschlichen Gehirn

Mit der "Brain Activity Map" plant die US-Regierung die Erschaffung einer detaillierten Karte des menschlichen Gehirn, womit man sämtliche Abläufe in dem Denkapparat dokumentieren kann.

Mit dem Projekt will man vor allem neue Therapien zur Behandlung von Alzheimer, Parkinson sowie anderer Krankheiten finden und erhofft sich daneben Fortschritte in der Intelligenzforschung. Laut der "New York Times" dürfte das Projekt mit der Beteiligung zahlreicher führender Forscher aller nationaler Forschungseinrichtungen mehrere Milliarden Dollar verschlingen.

Bislang haben Wissenschaftler die äußerst komplexe Kommunikation alleine im Großhirn nur in Teilen dokumentiert, sodass jetzt Nanotechnologen und Neurologen eine neue Technik entwickeln wollen, mit der sie das Gehirn exakt kartieren und dessen Vorgänge dokumentieren können.

Ist der größere Frontallappen des Gehirns für unsere Intelligenz die eigentliche Ursache?

Bisher gingen Forscher davon aus, dass die größere Intelligenz beim Menschen gegenüber den anderen Säugetieren daran liegt, dass während der Evolution der Frontbereich des Gehirns beim Menschen besonders stark gewachsen ist.

Doch jetzt kamen britische Forscher zu der Überzeugung, dass auch andere Hirnregionen dabei eine Rolle spielen müssen, denn auch bei anderen Säugetieren ist dieser Frontbereich im Laufe der Jahre gewachsen. So wächst besonders der Frontallappen des Gehirns stark, wenn das Hirnvolumen zunimmt.

Aber zum Vergleich führten die Forscher die Größe des Gehirns beim Seelöwen an, dessen Stirnlappen größer als beim Menschenaffen sind, aber bei der Intelligenz schlechter als diese abschneidet.

So stehen nach Meinung der Forscher drei Möglichkeiten im Raum, so könnte einmal innerhalb des Stirnlappen eine bestimmte Region stärker gewachsen sein oder auch in anderen Bereichen, wie zum Beispiel den Schläfenlappen. Auch könnte eine Vergrößerung der miteinander in Verbindung stehenden Gehirnregionen die Ursache für die größere Entwicklung der Intelligenz beim Menschen gewesen sein.

Der Mensch entwickelt sich im Leben immer weiter - Aktivität regt Bildung neuer Gehirnzellen an

"Ich bin nun mal so" ist eine beliebte Ausrede für negative Charakterzüge und schlechte Eigenschaften. Doch Wissenschaftler konnten nun belegen, dass diese Aussage nicht stimmt: Die Persönlichkeit eines Menschen wird nicht nur von den Genen und der Umwelt bestimmt, sondern entwickelt sich ein Leben lang durch die gemachten Erfahrungen weiter. So bildet sich im Laufe der Zeit eine individuelle Hirnstruktur heraus, die die Persönlichkeit des Menschen formt.

Den Beweis lieferten 40 genetisch identische Mäuse, die in einem großen Gehege mit vielen unterschiedlichen Beschäftigungsmöglichkeiten leben durften. So konnte jede Maus ihren eigenen Aktivitäten nachgehen und individuelle Erfahrungen machen. Beobachtet wurden sie dabei mit einem Sender, der Bewegungsprofile erstellte.

Am Ende des Versuches stellte sich heraus, dass sich bei den aktivsten Mäusen die meisten Nervenzellen in den Hirnregionen neu gebildet hatten, die für das Lernen und das Gedächtnis zuständig sind. Mäuse, die zum Vergleich in einem kargen Gehege lebten, zeigten wesentlich weniger Neubildungen.

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass sich ihre Beobachtungen auch auf Menschen anwenden lasse. Ihrer Ansicht nach bestätigt das Experiment die Vermutung, dass das menschliche Gehirn stark von der individuellen Lebensführung beeinflusst wird. Wer auch im Alter noch aktiv und offen für immer neue Eindrücke und Erfahrungen sei, könnte so zum Beispiel auch die Neubildung von Nervenzellen fördern und das Risiko für Demenzerkrankungen mindern.

Gehirnstrukturen verändern sich durch persönliche Erfahrungen

Deutsche Forscher haben bei Tierversuchen mit Mäusen festgestellt, dass persönliche Erfahrungen die Gehirnstrukturen beeinflussen. Die Forscher hatten in einem Gehege, wo sich viele Möglichkeiten von verschiedenen Aktivitäten ergaben, 40 Mäuse, die genetisch gleich waren, gesetzt und deren Verhalten mittels eines besonderen Senders verfolgt.

Anschließend wurden die Gehirnstrukturen untersucht und dabei stellte man Unterschiede fest. So hatten sich bei den Mäusen, die besonders aktiv und neugierig waren, neue Nervenzellen in dem Gehirnbereich gebildet, wo sich das Gedächtnis und das Lernzentrum befindet, wie die Forscher durch Messungen feststellten.

Bei einem anderen Test wurden die Tiere in einem Gehege, das kärglich ausgestattet war, gehalten und bei diesen Tieren veränderte sich die Gehirnstruktur kaum. So sind im Fazit für die Bildung der Gehirnstruktur einmal die Gene sowie die Umwelt verantwortlich, aber auch die jeweilige persönliche Erfahrung.

Dies könnte auch auf die Menschen zutreffen, wie die Forscher glauben. Auch könnte so durch ein aktives Leben das Risiko für eine Demenz im Alter verringert werden.

Hirnforschung: Bereits einfache Greifbewegungen führen zu hoher Aktivität im Hirn

Wie hochkomplex das menschliche Gehirn ist, wird noch immer am besten daraus ersichtlich, dass auch die moderne Technik ihm noch nicht alle seine Geheimnisse entlocken konnte. Nun gibt es wieder eine neue Erkenntnis über die Funktion des Hirns und diese zeigt, dass selbst hinter simpel wirkenden Handlungen enorme Leistung steckt.

Am Universitätsklinikum in Tübingen schauten Neurologen dem Gehirn im wahrsten Sinne des Wortes auf die Finger. Probanden waren gebeten worden, einfache Handbewegungen wie etwa das Greifen nach einer Tasse zu absolvieren. Dabei befanden sie sich in einem fMRT (einem funktionellen Kernspintomographen), sodass die Hirnaktivität bei diesen Handlungen erfasst werden konnte.

Aktivität im Mittelhirndach

Die Forscher hatten extra ein neues Messprotokoll entwickelt, damit die Signale im Gehirn genau gemessen werden können. Bei den Greifbewegungen wurden dabei die Nervenzellen im sogenannten "Colliculi Superiores" sehr aktiv. Dieses Hirnareal besteht aus zwei "Hügeln", die zur Vierhügelplatte im Mittelhirn gehören. Genauer gesagt sind sie Teil des Mittelhirndachs.

Diese Erkenntnis ist vor allen Dingen interessant, da die Hirnforschung bisher davon ausging, dass diese oberen zwei Hügel eigentlich nur visuelle Reize verarbeiten. Doch dem ist offenbar nicht so. Die Augen sind natürlich am Prozess des Greifens beteiligt, da das Objekt angesehen und der Abstand berechnet werden muss, doch die Augen haben dabei eine Kontrollfunktion.

Die Bewegung des Arms und der Hand reagieren auf die Informationen der Augen und so kommt es zu einer komplexen Verknüpfung, die in den beiden "Hügeln" gemeinsam stattfindet. Da die Forscher nun die Hirnleistung bei Bewegungsabläufen besser begreifen, hofft man, dass so mit der Zeit auch neue Erkenntnisse über Bewegungsstörungen beim Menschen gesammelt und bessere Therapien erarbeitet werden können.

Wie Bildinformationen an das Gehirn weitergeleitet werden

Grafik weiß, menschliches Gehirn von der Seite
gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Forscher von den Universitäten in Bochum (RUB) und in Osnabrück haben sich jetzt mit der Weiterverarbeitung von Bildinformationen im Gehirn beschäftigt. Dabei stellten sie fest, dass im Gegensatz zu bestehenden Meinungen, diese Informationen nicht immer vollständig weitergeleitet werden, sondern häufig nur die Unterschiede.

Weiterleitung von unterschiedlichen Bildern

So werden schon in der Sehrinde, das ist die Eingangsstation für die Weiterleitung an das Großhirn, die aufgenommenen Informationen sondiert und nur eine verminderte Datenmenge weitergeleitet. Anders als beispielsweise bei einer Videokamera werden somit die einzelnen Bilder nicht permanent weitergeleitet, sondern nur die unterschiedlichen Bilder.

Studie mit Gebäude- und Landschaftsbildern

Bei ihren Studien machten die Forscher verschiedene Tests mit Landschaftsbildern und Bildern von Gebäuden, indem sie teilweise nur geringfügige Veränderungen vornahmen. Dabei spielte aber der Zeitraum der Veränderungen eine große Rolle, der aber in einem Bereich von Millisekunden sich abspielte. Wenn dieser sehr kurz war, beispielsweise 30 Millisekunden, so wurde das ganze Bild weitergeleitet, bei einem längeren Zeitraum von 100 Millisekunden aber nur die einzelnen Veränderungen.

Worte statt Geräusche - Wie das Gehirn des Menschen Sprache verarbeitet

Menschen werden jeden Tag mit einer Unzahl von Geräuschen konfrontiert. Doch wie erkennt das Gehirn, ob es sich bei den Lauten um Sprache handelt? Bekannt ist, dass für diesen Prozess die Region Gyrus temporalis superior zuständig ist. Sie reagiert nur auf Sprache, andere Geräusche ignoriert sie.

US-Wissenschaftler haben nun mehr Einzelheiten zur Verarbeitung von Sprache in dieser Hirnregion entdeckt. Sie stellten fest, dass bestimmte Nerven und Klänge einander zugeordnet sind. Manche Neuronen reagieren auf Vokale, andere auf Konsonanten. Wieder andere registrieren Veränderungen in der Tonhöhe.

Die Forscher nutzten für ihre Untersuchung eine Studie mit Epilepsie-Patienten, denen im Rahmen ihrer Therapie Elektroden ins Gehirn eingepflanzt wurden. Dadurch ließ sich die Nervenaktivität nahezu exakt aufzeichnen. Aufgrund ihres Versuches sind sich die Wissenschaftler sicher, wie das Gehirn grundsätzlich Sprache entschlüsselt. Es gibt ihrer Meinung nach aber noch zahlreiche offene Fragen, wie die weitere Sprachverarbeitung im Hirn funktioniert.

Zusammenhang zwischen Gehirn und Fingern erforscht: So funktioniert das Greifen

Junge Frau mit Schal schaut hinter ihrem Kaffeebecher vor und lächelt in Kamera
beautiful young girl portrait with hot coffee cup © T.Tulic - www.fotolia.de

Jeder Mensch greift täglich dutzende Mal nach Gegenständen - von der Türklinke bis zum Trinkglas. Doch erst jetzt haben Gehirnforscher der Universität Bielefeld zum ersten Mal diesen so alltäglichen Vorgang wissenschaftlich ergründet und untersucht, wie das Gehirn überhaupt die Befehle zum Greifen erteilt.

Dazu sollten 20 Studienteilnehmer mit einem Stab in etwa die Bewegungen imitieren, die notwendig werden, wenn ein Kaffebecher zu einer Halterung im Auto bewegt, korrekt positioniert und in die Halterung gesenkt werden muss.

Was geschieht bei der Bewegung im Gehirn?

Während dieses Vorgangs wurden die Gehirnströme der Versuchsteilnehmer gemessen. So stellten die Forscher fest, dass das Gehirn etwas mehr als eine halbe Sekunde brauchte um die Bewegung zu planen.

Nach vollendeter Bewegung dauert es weitere 200 Millisekunden, bis das Gehirn den Vorgang wirklich abschließt - also abwartet, ob wirklich alles korrekt gelaufen ist. Zugleich konnte das Experiment belegen, dass die Greifbewegung nicht nur die Motorik beansprucht, sondern auch das verbale Arbeitsgedächtnis.

Die Gefahr von gleichzeitigen Handlungen

Wer schon einmal mitten im Redefluss nach einem Glas gegriffen hat, weiß, dass die Bewegung entweder den Redefluss unterbricht oder die Chance erhöht, neben das Glas zu greifen.

Besonders wichtig ist dieser Zusammenhang beim Autofahren: Wer zum Beispiel mitten in der Fahrt zum Handy oder einem Getränk greift, beeinflusst in dieser Zeit seine Reaktionsfähigkeit stark. Bei einem Unfall kann dies schwere Konsequenzen haben.

Erkrankungen und Verletzungen des Gehirns

Das Gehirn kann von einigen Erkrankungen in Mitleidenschaft gezogen werden.

Gehirnerschütterung

Eine häufiger auftretende Verletzung des Gehirns ist die Gehirnerschütterung. Gehirnerschütterungen werden zumeist durch Unfälle oder Stürze verursacht, bei denen der Kopf einen Schlag bekommt. Dabei können die Gehirnfunktionen kurzzeitig gestört werden; eine Schädigung der Gehirnstruktur tritt jedoch nicht ein.

Schwerwiegender als Gehirnerschütterungen sind

des Gehirns, die sogar lebensgefährliche Folgen haben können.

Neben diesen Verletzungen kann das Gehirn auch von schweren Krankheiten betroffen werden.

Richtige Lagerung bei einer Gehirnerschütterung
Richtige Lagerung bei einer Gehirnerschütterung

Hirnhautentzündung

Eine davon ist die Hirnhautentzündung (Meningitis), bei der es zu einer bakteriellen oder viralen Entzündung der Hirn- und Rückenmarkhäute kommt. Zu den Symptomen gehören:

Eine bakterielle Hirnhautentzündung ist lebensgefährlich und muss stets mit Antibiotika behandelt werden.

Gehirnentzündung

Eine weitere schwere Erkrankung des Gehirns ist die Gehirnentzündung (Enzephalitis). Dabei handelt es sich um eine Infektion, die durch Viren, Bakterien, Pilze oder Protozoen hervorgerufen wird.

Symptome sind:

Schlaganfall

Als Gehirnschlag oder Gehirninfarkt bezeichnet man den Schlaganfall. Dieser tritt als Folge einer plötzlichen Durchblutungsstörung im Gehirn auf.

Da die empfindlichen Nervenzellen des Gehirns dadurch zu wenig Nährstoffe und Sauerstoff erhalten, sterben sie ab. In den meisten Fällen wird ein Schlaganfall durch einen Gefäßverschluss, die Verschleppung von Blutgerinnseln in die Gehirngefäße oder durch Hirnblutungen verursacht.

Grafische Darstellung eines Schlaganfalls
Grafische Darstellung eines Schlaganfalls

Hirnblutung

Der Begriff "Hirnblutung" fasst folgende Blutungsarten zusammen:

  • die intrakranielle Blutung (Hirnblutung im Inneren des Hirnschädels)
  • die die intrazerebrale Blutung (Hirnblutung im Bereich des Gehirns) sowie
  • die extrazerebrale Blutung (Hirnblutung der Hirnhäute).

In der Regel ist damit jedoch die intrazerebrale Blutung gemeint, die auch als Epiduralblutung bezeichnet wird und bei der das Hirngewebe blutet. Sie entsteht als Folge eines Schädelhirntraumas (arterielles Epiduralhämatom), wenn die arteriellen Gefäße auf dem Inneren des Schädelknochens reißen, oder in Folge eines Schädelbruchs (venöses Frakturhämatom), wenn das Blut durch den Bruchspalt in den Epiduralraum gelangt und sich dort ansammelt.

Zu den typischen Symptomen zählen

Weitere Erkrankungen

Forscher finden zentralen Grund für Gehirnkrankheiten

Untersuchungen zeigen, welche weitreichende Rolle die Kernporen des Zellkerns spielen

Ärztin mit Brille betrachtet Röntgenbilder des Gehirns
Female doctor examining a brain cat scan. © ZTS - www.fotolia.de

Deutsche Forscher haben sich mit der Veränderung des menschlichen Gehirns im Allgemeinen auseinandergesetzt. Sie wollten wissen, ob es zentrale Faktoren gibt, die vielen unterschiedlichen Gehirnkrankheiten gemein sind. Und tatsächlich wurden sie bei ihren Untersuchungen fündig.

Neutrophin als Krankheitsherd

Demnach gibt es ein Eiweiß, das diversen Krankheiten im wahrsten Sinne des Wortes Tür und Tor öffnet. Es handelt sich um ein Protein aus der Gruppe der Neurotrophine. Diese sind wichtig, um die gezielte Verbindung zwischen mehreren Nervenzellen zu ermöglichen.

Das Neutrophin p75 hat dabei eine Schlüsselfunktion im Gehirn. Es spielt eine Rolle bei der Aktivität einer besonderen Zellart, den Astrozyten. Diese Zellen kommen im Nervensystem vor und sind entscheidend für die Entwicklung des Gehirns. Das Neutrophin p75 kann die Astrozyten so beeinflussen, dass die Zellen nicht mehr richtig arbeiten und das Hirn wird anfällig für Fehlentwicklungen.

Gefährliche Pförtnerfunktion

Die Forscher gingen ins Detail und schauten sich genau an, wie Neutrophin p75 auf die Astrozyten wirkt. Dabei zeigte sich, dass die Eiweiße in dieser Zellart eine Pförtnerfunktion haben. Sie öffnen die Kernporen des Zellkerns.

Dieser ist zum Schutz von einer Membran umgeben, die bei geschlossenen Poren dicht hält und bei geöffneten Poren den Transport von Molekülen erlaubt. Heftet sich das Neutrophin p75 an, arbeitet die Ein- und Austrittspforte nicht mehr richtig.

Sie öffnet sich und der Zellkern kann von unerwünschten Signale erreicht werden. Das kann einen schädlichen Einfluss auf die gesamte Zelle haben und aufgrund der allgemeinen Vernetzung auch auf umliegende Nervenzellen übergreifen.

Rolle der Kernporen in der Forschung

Diese Grundlagenforschung könnte sehr wichtig werden, um diverse Krankheiten im Gehirn besser zu verstehen. Bisher ist in der Medizinwelt noch recht wenig darüber bekannt, welche genaue Rolle die Kernporen des Zellkerns spielen und welche Folgen eine Fehlfunktion hat.

Hirnalterung ist bei Adipositas beschleunigt

Ab 40 Jahren spielt das Körpergewicht eine entscheidende Rolle für die Hirnsubstanz

3D Grafik menschliches Gehirn auf weißem Hintergrund
gehirn von vorn © fotoflash - www.fotolia.de

Menschen mit Adipositas sind nicht nur dick, sondern fettleibig. Der dauerhaft gestörte Stoffwechsel hat dabei offenbar auch Auswirkungen auf das Gehirn und führt zu einer frühzeitigen Alterung. Zu dieser Erkenntnis kommt eine aktuelle Studie.

Das Gehirn ist ein Organ, das zu Beginn des Lebens in kurzer Zeit rasch an Volumen zunimmt, dann seine Masse hält und mit dem Alterungsprozess langsam wieder abbaut. Es ist daher vollkommen normal, wenn im Seniorenalter weniger Hirnsubstanz als in jungen Jahren vorhanden ist. Wie schnell und wie stark das Gehirn schrumpft, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Hirnsubstanz im Vergleich

Die Wissenschaftler hatten für ihre Studie 473 Menschen mittels Kernspintomographie untersucht. Der jüngste Teilnehmer war 27 Jahre, der älteste Proband 87 Jahre. Im 3-Tesla-Kernspintomographen konnte das Gehirn der einzelnen Personen sichtbar gemacht und vermessen werden. Neben dem Alter als wichtige Komponente wurde auch der BMI erfasst.

Die Forscher stellten fest, dass bei jüngeren Teilnehmer das Körpergewicht keinen Einfluss auf das Gehirn hatte. Die weiße Hirnsubstanz war immer in alterstypischer Menge vorhanden. Ab 40 Jahren jedoch spielt das Gewicht plötzlich eine Rolle.

  • Die Gehirne schlanker Menschen zwischen 40 und 50 Jahren waren normal groß,
  • die Hirne der Gleichaltrigen mit Adipositas zeigten jedoch ein Volumen, das zu einem schlanken Menschen von 60 Jahren passt.

Demnach waren die Gehirne adipöser Menschen zehn Jahre älter als sie sein sollten. In Tests zur geistigen Leistungsfähigkeit schnitten schlanke und fettleibige Teilnehmer jedoch gleich gut ab.

Gründe für die vorzeitige Hirnalterung

Warum genau Adipositas ein vorzeitiges Schrumpfen des Gehirns auslöst, kann die Studie nicht sagen. Die detaillierten Auswirkungen einer Fettsucht auf den gesamten Körper sind noch nicht erforscht.

  • Bisher weiß man, dass der Bewegungsapparat stark leidet und daher vorzeitig Arthrose auftreten kann.
  • Auch der Stoffwechsel ist verändert und häufig Diabetes die Folge.
  • Gleichzeitig ist das Immunsystem schwächer und das Risiko für Herz-Kreislauf-Leiden stark erhöht.

Es sei vorstellbar, so die Forscher, dass Durchblutungsstörungen das Gehirn langfristig negativ beeinflussen und vorzeitig altern lassen.

Das Böse im Kopf - Hirnforschung an Psychopathen

Studie: Psychopathen haben ein übersteuertes Belohnungssystem

Grafische Darstellung Kopfschmerz
kopfschmerz / migräneanfall / schlaganfall © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Ein Team aus Wissenschaftlern von der Vanderbilt-Universität im US-Bundesstaat Tennesse hat neue Erkenntnisse über Psychopathen gewonnen. Psychopathen sind Menschen mit einer schweren, aber seltenen Persönlichkeitsstörung, die mit fehlendem Einfühlungsvermögen, Verantwortung und Gewissen einhergeht.

Besonders stark ist die Sucht nach Belohnung

Stattdessen verfügen Psychopathen über ein übersteigertes Maß an Impulsivität, ausgeprägter Risikobereitschaft und erhöhter Reaktion auf Belohnungen. Die Forscher um Joshua Buckholtz interessierten sich insbesondere für die Sucht nach Belohnung, die psychopathische Menschen auszeichnet. Dieses Bedürfnis ist offenbar so stark, dass der Belohnungswunsch die Angst vor einer Strafe vollkommen unterdrückt.

Um das herauszufinden, hatten die Forscher ihren psychopathischen Probanden bestimmte Drogen (Amphetamine) verabreicht, die das Glückshormon Dopamin freisetzen. Gleichzeitig durchleuchteten sie die Gehirne ihrer Probanden.

"Es zeigte sich tatsächlich," sagte Studienleiter Buckholtz, "dass das Gehirn der Studienteilnehmer, die ein höheres Maß an psychopathischen Zügen aufwiesen, die vierfache Menge von Dopamin als Antwort auf die Amphetamine freigab." Auch ein anderer Test ohne Drogen zeigte, dass das übersteuerte Belohnungssystem im Gehirn der Psychopathen offenbar der Motor für Gewaltverbrechen ist.

Herzerkrankungen beschleunigen Alterungsprozess des Gehirns

Oberkörper eines muskulösen Mannes mit rotgefärbter Brust und Herzfrequenz
heart attack © Tomasz Trojanowski - www.fotolia.de

US-Forscher haben in einer Studie mit 1.500 Probanden herausgefunden, dass ein Zusammenhang zwischen dem Herzindex und dem Alterungsprozess des menschlichen Gehirns existiert. Der Herzindex dient zur Beurteilung der Herzleistung und berechnet sich aus dem Herzminutenvolumen und der Körperoberfläche.

Menschen, die unter Herz-Kreislaufstörungen leiden, haben einen niedrigeren Herzindex, es wird pro Minute also weniger Blut durch den Körper und somit auch durch das Gehirn gepumpt. Im Zuge der Studie wurden die zwischen 34 und 84 Jahren alten Testpersonen je nach Herzleistung in drei Gruppen eingeteilt, ihr Gehirnvolumen wurde gemessen und mit den Daten der anderen Freiwilligen verglichen. Es stellte sich heraus, das Menschen, deren Herzpumpenleistung unterdurchschnittlich oder weit unten auf der Normskala angesiedelt war, auch weniger Gehirnmasse besaßen. Ihr Gehirn alterte offensichtlich schneller. Ob und in welchem Ausmaß dies einen Einfluss auf die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit der Testpersonen hat, muss nun geklärt werden.

US-Studie - Feinstaub kann Depressionen verursachen

Feinstaub wirkt sich schlecht auf das zentrale Nervensystem aus und veursacht Depressionen

Grafische Darstellung Blutkreislauf im Gehirn
blutkreislauf des gehirns © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Laura Franken lehrt und forscht an der Ohio-State-University in den USA. Sie hat einen Versuch an Mäusen durchgeführt. Darüber berichtet die aktuelle Online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Molecular Psychiatry".

Die Mäuse wurden in zwei Gruppen geteilt. Eine Gruppe musste 6 Stunden pro Tag, fünf Tage die Woche mit Feinstaub verschmutzte Luft atmen. Die andere Gruppe bekam saubere Luft. Nach 10 Monaten, also etwa in ihrer Lebensmitte, mussten die Mäuse Tests absolvieren. Sie bekamen fünf Tage lang ein Training, um auf einer hellerleuchteten Fläche in zwei Minuten ein gemütliches Fluchtloch zu finden, in dem sich die Mäuse wohl fühlen.

Negative Auswirkung auf das zentrale Nervensystem

Es zeigte sich, dass die "Feinstaub-Mäuse" dieses Loch nicht so gut finden konnten wie die gesunden Mäuse. Nach diesem Test wurde bei allen Mäusen der Hippocampus untersucht. Die Hippocampi der "Feinstaub-Mäuse" wiesen weniger und kürzere Nervenzellfortsätze auf als die der gesunden Mäuse. Das erklärt ihre schlechteren Leistungen beim vorhergehenden Test. Außerdem hatten die Mäuse, die ihr halbes Leben schlechte Luft atmen mussten, erhöhte Entzündungsmarker.

Fonken vermutet, dass Feinstaub zu Entzündungsreaktionen führt, die aufs zentrale Nervensystem übergreifen. Erhöhte Entzündungsmarker sind unter anderem ein Hinweis auf Depressionen.

Der Parasit Toxoplasma gondii verändert das Gehirn

Toxoplasma gondii wirkt laut einer Studie direkt auf die Ausschüttung von Dopamin ein

3D Grafik männlicher Schädel mit rotem Gehirn
schädel mit gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Wer sich mit dem Parasiten Toxoplasma gondii infiziert, dessen Gehirnchemie kann dadurch verändert werden. Zu diesem Schluss kommt eine aktuelle wissenschaftliche Studie.

Die Toxoplasmen wirken direkt auf die Produktion von Dopamin ein. Dopamin ist ein Hormon, dessen Ausschüttung vom Gehirn gesteuert wird. Es bestimmt maßgeblich mit, wie wohl wir uns fühlen. Bei einem hohen Level sind wir sehr glücklich, bei einem niedrigen Level deprimiert und oft ängstlich.

Toxoplasma gondii verändert die Menge des ausgeschütteten Dopamins

In älteren Studien wurde bereits ermittelt, dass ein ungesundes Maß an Dopamin im Körper ein Risikofaktor für den Ausbruch von

ist. Toxoplasma gondii bewirkt genau das: Es verändert die Menge des ausgeschütteten Hormons. Bei Tierversuchen mit dem Parasiten zeigte sich, dass infizierte Mäuse einen bedeutend höheren Level im Blut hatten als eine gesunde Kontrollgruppe.

Das Tückische an dem Parasiten: Er befällt Menschen in jedem Alter und kann ganz verschiedene Symptome aufweisen. Die Symptome sind davon abhängig, wo im Gehirn sich Toxoplasma gondii ansiedelt. Das macht eine Diagnose oft schwer.

Metropolen verändern das Gehirn und machen so die Seele krank

Großstadt - Manhattan Panorama bei Abenddämmerung in New York, viel Beleuchtung
new york / manhattan bei nacht © Jürgen Kroder - www.fotolia.de

Viele Menschen leben gern in Dörfern oder kleinen Städten, um damit dem Trubel der Metropolen zu entgehen. Die Luft ist reiner, die Natur noch grüner und allgemein scheint es einfach ruhiger und entspannender zu sein.

An diesem subjektiven Eindruck ist auch wirklich etwas dran, wie immer öfter durch Studien und Beobachtungen deutlich wird. Wer in einer großen Stadt aufgewachsen ist oder dort lebt, hat statistisch gesehen eine größere Chance, an seelischen Störungen zu erkranken. Depressionen oder Psychosen suchen eher die Metropolenbewohner heim. Im Vergleich zu den ruhiger lebenden „Dörflern“ haben diese Menschen ein 40 Prozent größeres Risiko auf Depressionen und ein um 20 Prozent größeres Risiko auf Angststörungen.

Forscher haben sogar ermittelt, dass die Gefahr umso größer wird, je gigantischer die Stadt ist, in der man auf Dauer lebt. Die Anonymität sorgt für mehr Misstrauen gegen alle Menschen und der allgemeine Lärm und die Hektik sorgen für ständige Alarmbereitschaft. Unter akutem Stress, so fanden deutsche Forscher heraus, reagieren bei Stadtmenschen dann ähnliche Hirnregionen wie bei Schizophrenen. Das Gehirn ist also definitiv gegenüber den „Dorfmenschen“ verändert.

Die Gefahr ist allerdings nicht für jeden Menschen gleich groß. Besonders gefährdet sind all jene, die in einer Metropole geboren wurden oder aber zumindest die frühe Kindheit dort verbrachten. Das Risiko sinkt, je älter man beim Umzug dorthin war, da dann viele Strukturen im Gehirn bereits geprägt sind. Zwar wirken auch dann noch Schmutz, Lärm und Masse negativ auf die Seele, doch man ist besser gewappnet gegen den Stress.

Gehirn schützt sich selbst bei Schlaganfall: Protein schützt wichtige Zellen

Das größte Problem bei einem Schlaganfall ist das schnelle Absterben der Gehirnzellen, die keinen Sauerstoff und keine Nährstoffe mehr erhalten, wenn die Blutzufuhr abgeschnitten wird. Häufig dauert es nur wenige Minuten, bis die ersten Gehirnzellen unwiderruflich zerstört sind, manchmal auch ein bis zwei Stunden.

Dabei gibt es einen kleinen Bereich des Gehirns im Hippocampus, bei dem die Zellen wesentlich langsamer absterben als in anderen Regionen. Forschern gelang es nun, den Grund dafür zu finden: Das Protein Hamartin löst bei Sauerstoffmangel einen Selbstschutzprozess aus, der die Nervenzellen schützt. Wurde das Hamartin in Expertimenten geblockt, begann auch in diesem Bereich des Gehirns der schnelle Zelltod nach dem Stopp der Blutzufuhr.

Die Wissenschaftler hoffen nun, dass sie ein Medikament entwickeln können, dass die Funktionsweise von Hamartin kopiert und so Zellen vor dem Absterben schützt. Nicht nur bei einem akuten Schlaganfall könnte sich dieses Medikament als hilfreich erweisen, sondern auch bei chronischen Krankheiten wie Alzheimer, bei denen die Gehirnzellen schleichend absterben.

Neues Computermodell ist Krankheiten wie Parkinson und Chorea Huntington auf der Spur

Blaue 3-D-Grafik des Kopfes eines Parkinson-Kranken von der Seite, auf dem Gehirn ist eine Hirnregion rot hervorgehoben
Cervello malattie degenerative Parkinson © Naeblys - www.fotolia.de

Das menschliche Gehirn ist so komplex, dass auch die moderne Wissenschaft ihre Probleme damit hat. Der Mensch ist noch weit davon entfernt, den genauen Aufbau zu verstehen. Die Forschung lässt sich allerdings davon nicht abschrecken. Ein Team aus Wissenschaftlern beschäftigt sich in einem neuen Projekt mit den Basalganglien im Gehirn.

Techniker und Biologen haben ein Modell am Computer entwickelt, dass in der Lage ist, die Zusammenarbeit von mehreren Hirnarealen zu verstehen. Bekannt ist, dass die Basalganglien zum einen mit der Cortex und zum anderen mit dem Thalamus in einem Kontakt stehen. Zudem weiß man, dass sie es sind, die bei Morbus Parkinson defekt sind. Auch das Tourette-Syndrom und Chorea Huntington lassen sich auf Störungen der Basalganglien zurückführen.

Das bekannte Wissen wurde gesammelt und von den Technikern in ein Programm eingepflegt. Man erhofft sich vom Modell weitere Aussagen zur genauen Funktion des menschlichen Gehirns. Durch simulierte Beschädigungen will man zudem erkennen, wie sich die einzelnen Verletzungen auf die Funktion auswirken. Dies soll möglich werden, indem das Modell vor und nach der simulierten Beschädigung diverse Aufgaben erfüllen muss.

Langfristig erhofft man sich dadurch weitere Erkenntnisse über Krankheiten wie Parkinson oder Chorea Huntington. Indem man mehr über die genauen Abläufe bei den sichtbaren Funktionsstörungen weiß, erkennt man vielleicht neue Ansätze, um die Krankheiten zu verlangsamen, aufzuhalten, oder sogar umzukehren. Um den Wert des Computermodells zu erkennen, sollen während der Studie die gleichen Aufgaben auch von Probanden mit den jeweiligen Krankheiten gelöst werden. Auf diese Weise möchte man Vergleichsdaten erlangen.

Gefährliche Berufe: Wer mit Lösungsmitteln arbeitet, riskiert Hirnschäden

3D Grafik menschliches Gehirn auf weißem Hintergrund
gehirn von vorn © fotoflash - www.fotolia.de

In so manchen Berufsgruppen ist es notwendig, dass Angestellte mit Lösungsmitteln arbeiten. Es ist allgemein bekannt, dass diese nicht ungefährlich sind und daher auf Sicherheitsmaßnahmen geachtet werden muss. Doch nicht in jedem Fall werden die Vorgaben exakt eingehalten und manchmal reicht der Schutz an sich nicht.

Kognitionstests und Untersuchung der Hirngesundheit

Wie gefährlich der regelmäßige Umgang mit Lösungsmitteln sein kann, zeigt eine aktuelle Studie aus Frankreich.

Insgesamt konnte man die Daten von 2.143 Menschen nutzen. Diese stammten aus einer älteren Kohorten-Studie, die bereits seit 1989 ihre Daten von Angestellten zur wissenschaftlichen Nutzung freigegeben hat.

Alle daraus ausgewählten Menschen waren einst in Energiekonzernen angestellt gewesen und hatten dort auch mit Lösungsmitteln gearbeitet. Untersuchungen zeigten, dass jeder zweite Teilnehmer mit Chlorkohlenwasserstoffen in Kontakt gewesen war und 25 Prozent mit Benzol oder Petroleumbasis. Im Zuge der früheren Untersuchungen lagen auch Kognitionstests vor. Darin war die geistige Leistungskraft und die allgemeine Gesundheit des Hirns erhoben worden.

Hohe negative gesundheitliche Einschränkungen

Wer mit Chlorkohlenwasserstoffen gearbeitet hatte, dessen Ergebnisse in der "Mini-Mental State Examination" (einem Test auf Demenz) waren vergleichsweise schlecht. Einschränkungen lagen im Schnitt zu 18 Prozent vermehrt vor. Zudem war die Wahrnehmungsgeschwindigkeit in 54 Prozent schlechter und das semantische Verständnis um 33 Prozent.

Dauerhafte Hirnschäden trotz Lösungsabstinenz sehr wahrscheinlich

Wirklich erschreckend war für die Forscher, dass sich die kognitiven Auswirkungen nicht nur bei Menschen zeigten, deren Kontakt zu Lösungsmitteln noch in nächster Vergangenheit lag. Auch Arbeiter, die seit längerem im Ruhestand waren und bis zu 50 Jahre gar keinen Kontakt mehr zu Lösungsmitteln gehabt hatten, zeigten die Defizite.

Dies deutet darauf hin, dass die ausgelösten Hirnschäden dauerhaft sind. Die Forscher fordern daher, dass der Schutz am Arbeitsplatz noch weiter ausgebaut wird, um die Menschen langfristig zu schützen.

Demenz

Die Demenz fasst mehrere Erkrankungen zusammen, welche das Gedächtnis und die Fähigkeit zu denken beeinflussen. Es kommt zu Störungen der geistigen Fähigkeiten; besonders der Orientierungssinn sowie das Kurzzeitgedächtnis sind betroffen. Des Weiteren kommt es zu motorischen Störungen sowie Sprachstörungen.

Die häufigste Form der Demenz stellt die Alzheimer-Erkrankung dar. Gefäßbedingt können ein Schlaganfall, eine Arterienverkalkung oder bestimmte Infektionen eine Demenz auslösen; ebenso ein Sauerstoffmangel des Gehirns gilt als mögliche Ursache.

Vorbeugung gegen Hirnschwund im Alter durch Fleisch und Fisch

Rohes Beefsteak mit Zwiebelringen und Petersilie auf Teller
beef © Olga Langerova - www.fotolia.de

Ein möglicher Hirnschwund (Hirnatrophie) kann durch eine ausreichende Versorgung mit Vitamin B12 vermieden werden. Wissenschaftler der Universität in Oxford haben bei einer Studie 107 Personen im Alter zwischen 61 und 87 Jahren, die geistig normal leistungsfähig waren, untersucht.

Nach fünf Jahren wurde eine erneute Untersuchung gemacht, wobei bei den Personen, die eine schlechte Versorgung mit Vitamin B12 hatten, einen deutlich größeren Verlust der Hirnsubstanz festgestellt wurde, als bei denen, die ausreichende Nährstoffe zu sich nahmen.

Vor allem ist Vitamin B12 in tierischen Produkten, also Fleisch, Innereien wie Leber, Nieren und Herz, sowie in Eiern, Milch und Fisch enthalten.

Wenn ein Gehirnschwund festgestellt wird, so sollte als mögliche Ursache auch der Mangel an Vitamin B12 untersucht werden.

Im Fachmagazin "Neurology" sind die Ergebnisse der Studie veröffentlicht.

Manchmal ist ein vermeintlicher Altersabbau durch höheren Gehirndruck gut behandelbar

Wenn bei älteren Menschen die geistige und körperliche Leistungsfähigkeit nachlässt, wird dies meistens als altersgemäß hingenommen. Geht der geistige Abbau jedoch mit einer Inkontinenz und einer Gangstörung einher, sollte ein Neurologe untersuchen, ob ein Hirndruck die Ursache ist, rät Professor Andreas Kupsch von der Charité Berlin in der "Apotheken Umschau".

Die Beschwerdekombination spricht für einen so genannten "Normaldruck-Hydrozephalus". Vermutlich sind in Deutschland rund 80.000 Mensch davon betroffen. Bestätigt sich der Verdacht, kann den Patienten gut geholfen werden: Eine Punktion des Nervenwassers im Rückenmarkskanal der Wirbelsäule verringert den Druck auf das Gehirn, und die Symptome bilden sich zuverlässig zurück. Waren die Beschwerden nicht eindeutig, ist eine Besserung zugleich die Bestätigung der Verdachtsdiagnose.

Die Entlastungspunktion kann in Abständen wiederholt werden, um das Ergebnis zu halten. Eine Alternative besteht im Einpflanzen eines Ventils, das Hirnwasser ("Liqour") kontinuierlich ableitet.

Je älter wir werden, desto schlechter kommunizieren unsere 2 Hirnhälften miteinander

Fehlerhaftes Blockieren einer Hirnhälfte im Alter führt zu verlangsamter Reaktion

3D Grafik menschliches Gehirn auf weißem Hintergrund
gehirn von vorn © fotoflash - www.fotolia.de

Je mehr Lebensjahre wir auf dem Buckel haben, desto schlechter arbeiten unsere zwei Hirnhälften zusammen. Zu dieser Erkenntnis sind amerikanische Forscher gekommen. In einer Studie suchten sie Teilnehmer zwischen 20 und 25 und eine Gruppe mit Menschen zwischen 65 bis 75. Alle Probanden bekamen die Aufgabe, am Computer einen Reaktionstest zu absolvieren. Ihre Hirnaktivität wurde dabei mittels eines MRTs analysiert.

Verzögerte Reaktion durch nicht vorhandener Blockierung einer Hirnhälfte

Das Ergebnis zeigte mehr als eindeutige Zahlen. In der zweiten Gruppe mit den älteren Teilnehmern war die durchschnittliche Reaktionszeit sehr viel länger. Zudem war die Hirnhälfte, die bei Reaktionsaufgaben eigentlich inaktiv sein sollte, bei den älteren Menschen dennoch aktiv.

Führen wir Tätigkeiten aus, die nur eine Hirnhälfte betreffen, blockiert normalerweise der mittlere Balken zwischen den Hälften (Mediziner sagen "Corpus callosum" dazu) den anderen, der momentan nicht gebraucht wird. Dieses Blockieren scheint im Alter fehlerhaft zu werden. Indem die eigentlich nicht gebrauchte Hirnhälfte mit eingeschaltet wird, kommt es zu Verzögerungen in der Reaktion.

Golftraining verbessert auch im Alter die Hand-Augen-Koordination

Forscher haben nachgewiesen, dass das Gehirn auch im Alter noch in der Lage ist zu lernen

Seitenansicht männlicher Körper mit Golfschläger und Handschuh auf Golfplatz
Golf club © diego cervo - www.fotolia.de

Neurologen haben bei Golfspielern nachgewiesen, dass auch die Gehirne von Erwachsenen noch fähig sind, sich weiter zu entwickeln. Das regelmäßige Golfspielen verbessert auch im Alter die Hand-Augen-Koordination derart gut, dass die Gehirne neue Neuralverbindungen aufbauen und folglich noch ein wenig wachsen.

Das Forscherteam aus der Schweiz gibt damit neuen Grund zu der Annahme, dass auch bei Senioren mit verlorenen kognitiven Fähigkeiten noch Anlass zur Hoffnung besteht. Das Hirn ist keineswegs im Alter ausgewachsen und nicht mehr aufnahmefähig. Neue und verloren gegangene Fähigkeiten könnten also durch das entsprechende Training erlangt beziehungsweise zurück erlangt werden.

Wachstum der entsprechenden Hirnareale bei 40- bis 60-Jährigen nachgewiesen

Man ließ Golfanfänger das Spiel erlernen, indem sie 40 einzelne Trainingsstunden bekamen. Alle Teilnehmer der Studie waren zwischen 40 Jahren und 60 Jahren alt.

Einmal vor Trainingsbeginn und nach dem Training untersuchten die Neurologen ihre Gehirne mittels Kernspintomograf und stellten fest, dass die Hirnareale, die für die Koordination von Hand und Auge zuständig sind, durch die entsprechende Förderung gewachsen waren. Das Wachstum war umso größer, je schneller die Probanden die 40 Stunden hinter sich gebracht hatten.

Fettarme Ernährung lässt das Gehirn langsamer altern

Gebratene Hähnchenstreifen mit Salat auf weißer, eckiger Schale
chicken stripes with salad © Brebca - www.fotolia.de

Wie italienische Forscher in einer Studie mit Mäusen herausgefunden haben, verlangsamt eine fettarme Ernährung die Alterung des Gehirns und beugt somit einer Demenzerkrankung im Alter vor. Die Forscher gaben den Versuchsmäusen lediglich 70% ihrer herkömmlichen Nahrungsmenge und stellten fest, dass die Mäuse nicht nur seltener agressiv wurden, sondern auch bessere geistige Fähigkeiten hatten und später oder seltener an Alzheimer erkrankten.

Schuld ist das Proteinmolekül CREBI, dass durch die Diät angeregt wird und bestimmte Gene aktiviert, die für die Funktion und die Langlebigkeit des Gehirns zuständig sind. Den Forschern zufolge könnten diese Ergebnisse die Therapie von Demenz-Patienten in Zukunft erheblich verbessern. Außerdem hoffen sie, dass das Molekül auch mit Hilfe von Medikamenten aktiviert werden kann.

Seniorenhirn: Eins nach dem anderen!

Ältere Menschen sollten mehrere Aufgaben nacheinander angehen und sich ihrer Grenzen bewusst sein

Rückansicht Rentnerpaar sitzt draußen auf Bank
sitzen im abseits © Udo Weber - www.fotolia.de

Im Alter lässt die Fähigkeit des Gehirns nach, mehrere schwierige Aufgaben zur selben Zeit zu lösen. Statt mit dieser Entwicklung zu hadern, sollten Betroffene gelassen Strategien entwickeln, damit umzugehen, rät die Apothekenzeitschrift Senioren Ratgeber.

Eigene Grenzen erkennen

Viele Menschen würden im Alter Gefahr laufen, sich zu überschätzen. Die Kunst bestehe darin, mit den eigenen Grenzen zu leben, erläutert der Psychologe Dr. Ralf Krampe vom Berliner Max-Planck-Institut für Bildungsforschung.

Die Hausfrau, die als 40-jährige mühelos ein Drei-Gänge-Menü zubereitete, gleichzeitig zwei Maschinen in der Waschküche betreute und dem Kind bei den Schulaufgaben über die Schulter sah, sollte sich 30 Jahre später nur mit jeweils einer Aufgabe belasten: Entweder kochen, waschen oder Enkel betreuen. Das heißt aber nicht, dem Ermüden des Gehirns einfach zuzuschauen.

Gehirnjogging

Gedächtnistrainer wissen von erstaunlichen Erfolgen durch Gehirnjogging zu berichten. Die geistigen Kapazitäten lassen sich gezielt in jedem Lebensalter ausweiten. In einem Zwei-Wochen-Kurs erreichte Dr. Siegfried Lehrl von der Uniklinik Erlangen wissenschaftlich untermauert bei einer Gruppe 50-bis 70-Jähriger einen Anstieg des IQ im Schnitt um 15 Punkte. Konzentrationsfähigkeit, Aufmerksamkeit, Schnelligkeit aber auch Kommunikation und Lebensfreude nahmen erheblich zu.

Senioren brauchen regelmäßige Hirnnahrung

Senioren sollten etwa alle zwei Stunden eine kleine, kohlenhydratreiche Mahlzeit zu sich nehmen. Das rät Dr. Siegfried Lehrl, Gedächtnisexperte und Akademischer Direktor der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Uni Erlangen Nürnberg in der Apothekenzeitschrift Senioren Ratgeber.

Zu den Hauptmahlzeiten gehörten deshalb immer Brot, Nudeln oder Kartoffeln. Als Kohlenhydratlieferant zwischendurch eignet sich Obst.

Lehrl, der sich seit 1981 maßgeblich mit Gehirnjogging beschäftigt hat, rät ebenfalls, über den Tag verteilt gleichmäßig ausreichend zu trinken und an frische Luft und Bewegung zu denken. Senioren, die mit Gehirnjogging ihren Denkapparat auf Trab halten, steigern Konzentrationsfähigkeit, Aufmerksamkeit, Schnelligkeit der Denkleistung, aber auch Kommunikations- und Lebensfreude.

Senioren lernen genauer

Seniorin und ihre Tochter, zu Besuch im Altenheim, Altenpflege
Lachende Seniorin schaut ihre Tochter an © Robert Kneschke - www.fotolia.de

Im Alter nimmt nicht die Fähigkeit zum Lernen ab, sondern nur die "Lernschrittweite". Ältere Menschen lernen zwar langsamer, dafür allerdings genauer, erklärt Prof. Manfred Spitzer, Hirnforscher und Ärztlicher Direktor der Psychiatrischen Universitätsklinik Ulm, in der Gesundheitszeitschrift Apotheken Umschau. Ältere Menschen behalten das Gelernte auch länger.

Prof. Spitzer kritisiert aufgrund dieser Erkenntnisse den Umgang unserer Gesellschaft mit der Leistungsfähigkeit älterer Menschen. 60 Prozent der Firmen in Deutschland beschäftigen keinen Angestellten über 50 Jahre – eine Ignoranz, die die Gesellschaft sich eigentlich nicht leisten könne, meint Spitzer. Auf altersbedingte intellektuelle Mängel können sich Arbeitgeber diesen Erkenntnissen zufolge jedenfalls nicht berufen, wenn sie ihre Belegschaften immer weiter verjüngen.

Senioren denken positiv

Die sprichwörtliche Altersmilde scheint es tatsächlich zu geben – zumindest, was das Erinnerungsvermögen betrifft. Ältere Menschen behalten bevorzugt angenehme Ereignisse, negative Eindrücke verankern sich seltener in ihrem Gedächtnis. So das Ergebnis einer Studie von US-Psychologinnen, über die die Apothekenzeitschrift Gesundheit berichtet.

Ältere Menschen übergehen unangenehme Dinge dabei nicht einfach. So schauten sie sich etwa Bilder mit negativ gefärbten Szenen länger an als positiv gestimmte. Genau so verhielten sich alle Altersgruppen. In ihrer Erinnerung aber blieb bei den Senioren eher das Angenehme haften.

Senioren: Leichter lernen mit Emotionen

Senioren, älteres Paar sitzt auf Parkbank oder auf dem Friedhof
aged couple sitting on a bench in a cemetery © Ingo Bartussek - www.fotolia.de

Ältere Menschen sollten mit mehr Emotionen lernen. "Nur was unter die Haut geht, belebt das Gehirn", erklärt der Hirnforscher Prof. Gerald Hüther, von der Universität Göttingen im Apothekenmagazin Senioren Ratgeber.

Solange Ältere ihr Gehirn fordern, bleibt es lebendig und aufnahmefähig. Menschen treffen sei die beste Möglichkeit, Neues zu lernen. "Ich glaube, es wäre das Beste, wenn alte Menschen mit Kindern zusammen leben könnten", sagt der Hirnforscher. "Es lässt sich nachweisen, dass bereits verkümmerte Hirnareale durchs Lernen wieder stärker werden."

Leistung des Gehirns im Alter wird durch zwei Muttersprachen in der Kindheit erhöht

Mit den Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Gehirns durch das Erlernen von zwei Muttersprachen in der Kindheit hat sich ein Team um Ellen Bialystok von der Universität in York, Großbritannien, befasst. Testpersonen, die zwei Muttersprachen erlernt hatten, wurden mit denen, die nur mit einer aufwuchsen, verglichen. Die Analyse der Testpersonen, die in zwei Altersgruppen aufgeteilt wurden, erfolge mit Hilfe des "Simon-Test".

Im Fachmagazin "Psychology and Aging" haben sie das Ergebnis veröffentlicht, was zeigt, dass die Gehirne der Menschen mit zwei Muttersprachen flexibler als die anderen Testpersonen reagierten.

Multiple Sklerose

Bei der Multiplen Sklerose, einer chronischen Erkrankung, sterben Nervenfasern im zentralen Nervensystem ab. Die Folge sind Bewegungsstörungen sowie motorische Probleme. Als mögliche Ursachen kommen Autoimmunerkrankungen, genetische Faktoren sowie verschiedene Infektionen in Frage.

Wachkoma (apallisches Syndrom)

Von einem Wachkoma ist die Rede, wenn der gesamte oder zumindest der größte Teil des Großhirns seine Funktionen einbüßt, während Zwischenhirn, Hirnstamm und Rückenmark weiterhin funktionieren. Es scheint, als wäre der Betroffene wach (die Augen sind meist geöffnet); er ist jedoch vermutlich nicht bei Bewusstsein und zudem nicht ansprechbar.

In den meisten Fällen ist ein Wachkoma die Folge einer sehr schweren Hirnschädigung, ausgelöst durch ein Schädelhirntrauma, einen Sauerstoffmangel bei Kreislaufstillstand, einen Schlaganfall oder auch neurodegenerative Krankheiten.

Gehirntumor

Die wohl gefährlichste Erkrankung des Gehirns ist ein Gehirntumor. Dieser kann sowohl gutartig als auch bösartig sein.

Da das Gehirn in einen knöchernen Schädel eingebettet ist und deshalb keine Ausweichmöglichkeiten hat, können jedoch auch gutartige Tumore das Gehirn stark in Mitleidenschaft ziehen und lebensbedrohlich werden. Als Therapie wird in der Regel eine Operation vorgenommen, die auch mit Bestrahlungen oder einer Chemotherapie kombiniert werden kann.

Protein zeigt die Wirksamkeit einer Behandlung bei Gehirntumoren an

Grafik männlicher Kopf mit Gehirntumor
Gehirntumor © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Bevor man bei Menschen, die einen Gehirntumor haben, mit der Therapie beginnt, kann ein bestimmtes Protein, das sich an der Oberfläche der Krebszellen befindet, Auskunft darüber geben, ob die Behandlung Erfolg verspricht. Wissenschaftler in Heidelberg haben dies jetzt herausgefunden.

Bei der Behandlung mit den Krebs-Medikamenten sollen diese an bestimmten Zellen (Rezeptoren) ihre Wirkung zeigen, so auch an dem neu gefundenen mit dem Namen DR4, der an der Oberflächenstruktur der Tumore liegt, wo diese sich dann zerstören. Bei verschieden Proben war dieser Rezeptor "abgeschaltet", also nicht aktiv.

Wenn man also vor der Therapie feststellt, dass diese nicht erfolgreich wirken kann, so könnte man den Patienten die Chemotherapie, die erhebliche Nebenwirkungen hat, ersparen. Aber zurzeit wird ein neues Medikament mit dem Wirkstoff Mapatumumab, der sich an den Rezeptor DR4 binden und die Krebszellen zerstören soll, in klinischen Studien erprobt.

Therapiemethoden

Gehirnimplantate ermitteln jetzt selbstständig die stärksten Signale

Nach einigen Monaten haben bislang die Hirnimplantate ihre Sensibilität die Signale aufzunehmen oder abzugeben verloren, was durch verschiedene Faktoren ausgelöst wurde, wie zum Beispiel Narbenbildung, Diskolation oder auch eine Änderung des Blutdrucks und das Sterben von Nervenzellen.

Eine neue Elektrode wurde nun im California Institute of Technology in Pasadena entwickelt, bei der eine automatische Ausrichtung in Mikrometerschritten auf die in der Nähe befindlichen Signale erfolgt. Dieses neue Gerät wurde in Tierversuchen erfolgreich getestet. An einer Verkleinerung wird noch gearbeitet, damit es auch beim Menschen implantiert werden kann.

Sauerstoffunterversorgung des Hirns - Kältetherapie verzögert die Schäden

Grafische Darstellung Blutkreislauf im Gehirn
blutkreislauf des gehirns © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Wird das Hirn nach einem schweren Unfall oder bei einem Herzstillstand nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt, können nach der Reanimation erhebliche Schäden auftreten. Es ist traurige Realität, dass die meisten Menschen, die man ins Leben zurückholen konnte, auf Dauer mit einem Hirnschaden leben müssen. Wenn das Hirn zu lange mit Sauerstoff unterversorgt war, kann es zu einem Absterben der Nervenzellen kommen.

Dieser Prozess lässt sich in der Praxis jedoch verzögern, indem man sofort eine Kältetherapie durchführt. Dabei wird die Körpertemperatur des Patienten stark verringert. Durch dieses Vorgehen verlangsamen sich alle Funktionen des Körpers und dieser kommt mit weniger Sauerstoff aus. Das verlangsamt auch das Absterben der Neuronen. So können neurologische Schäden zwar nicht verhindert werden, doch der Prozess wird stark verzögert. Im Schnitt kommt es bei einer Unterversorgung mit Sauerstoff nach drei bis sechs Minuten zum ersten Absterben von Nervenzellen. Nach neun Minuten ist der Schaden so groß, dass der vollständige Hirntod erfolgen kann. Durch die Kältetherapie vergrößern sich die Chancen erheblich, allerdings nur, wenn die Körpertemperatur für mehrere Stunden auf unter 33 Grad Celsius gedrückt wird.

Transkranielle Stimulation: Mit leichten Stromstößen zum Mathe-Genie

Mit Hilfe von Stromstößen zum Mathematik-Genie? Wenn es nach britischen und österreichischen Forschern geht, könnte dies irgendwann Realität werden: Sie stellten in einem Experiment fest, dass sich das menschliche Gehirn mit leichten Stromstößen tatsächlich beeinflussen lässt. Die Forscher der University of Oxford hatten dazu 25 Probanden an fünf Tagen unterschiedliche Rechenaufgaben gegeben, die diese lösen sollten.

Dabei bekam die Hälfte der Probanden 20 Minuten lang kaum spürbare Stromstöße, die über Elektroden direkt in den präfrontalen Cortex im Gehirn geleitet wurden. Bei der Kontrollgruppe wurden die Stromstöße lediglich simuliert. Dabei stellte sich heraus, dass die Teilnehmer, die tatsächlich der sogenannten transkraniellen Stimulation ausgesetzt worden waren, wesentlich besser abschnitten als die Kontrollgruppe. Bemerkenswert: Auch sechs Monate später schnitt die gleiche Gruppe in weiteren Tests noch immer besser ab.

Wie die Stromstöße das Gehirn konkret beeinflussen, ist den Forschern jedoch noch nicht klar - sie vermuten, dass sie die Blutversorgung der stimulierten Region im Gehirn dauerhaft verbessern und so die geistigen Fähigkeiten positiv beeinflussen können. Sie hoffen, dass die Methode der transkraniellen Stimulation in Zukunft allgemein beim Lernen helfen könnte und der Griff zu den Elektroden so selbstverständlich wird, wie heute der Griff zum Taschenrechner.

Sport verbessert die kognitive Leistungsfähigkeit – und vergrößert das Gehirn

Älteres Paar mit weißen Handtüchern über den Schultern im Fitness-Studio
Seniorenpaar im Fitnesscenter © Robert Kneschke - www.fotolia.de

In einem gesunden Körper wohnt ein gesunder Geist – das wussten schon die Römer und empfahlen ihren Bürgern deshalb tägliche Bewegung. Wie sehr das Gehirn von den körperlichen Aktivitäten profitiert, zeigen aktuelle Studien.

Neurologen schickten etwa Leistungssportler und bekennende Couch-Potatoes in den Kernspintomografen und verglichen deren Hirnsubstanz. Ergebnis: Sportler haben mehr graue Zellen. Zwar beschränkt sich das Mengenwachstum auf das motorische Zentrum, da das Gehirn vernetzt arbeitet, verbessern sich aber auch andere geistige Leistungen.

Einen Beweis für diese These lieferten kanadische Forscher. Nach einem viermonatigen Intensivtraining verbesserten zuvor unsportliche Erwachsene nicht nur ihre Kondition, sie schnitten auch in kognitiven Tests besser ab.

Die Effekte teilen sich dabei in zwei Schritte. Unmittelbar nach dem Sport wird das Gehirn verstärkt mit Sauerstoff versorgt und kann dadurch effektiver arbeiten. Bei regelmäßigem Training verändern sich darüber hinaus die Hirnstrukturen.

Spezielle Elektrotherapie kann im Gehirn unerwünschte Erinnerungen auslöschen

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
Model Brain © Karen Roach - www.fotolia.de

Die Hirnforschung steckt in vielerlei Hinsicht noch in den Kinderschuhen, doch diesen Schuhen entwächst sie mehr und mehr. Bis vor einigen Jahren war es reine Fiktion, dass man mit einer Elektrotherapie am Hirn ganze Erinnerungen löschen kann, doch nun ist man dieser Idee sehr nahe.

Elektrokonvulsionstherapie zur Therapie von Posttraumatischen Belastungsstörungen

Zwar lassen sich mit der sogenannten "Elektrokon­vulsionstherapie" die unerwünschten Erinnerungen noch nicht komplett austilgen, doch man kann viele Details verschwimmen lassen und somit das Erlebte nur noch undeutlich im Gehirn zurücklassen. Von dieser Therapieoption erhofft man sich, dass Menschen mit einer Posttraumatischen Belastungsstörung auf diesem Wege von ihren quälenden Erinnerungen zumindest teilweise erlöst werden.

Die Therapie kann funktionieren, da man vom Gehirn bereits weiß, dass es Erinnerungen nicht permanent abspeichert, sondern bei jeder Erinnerung an die Ereignisse quasi neu schreibt. Wird ein Mensch an die Vergangenheit erinnert, gibt es also ein Zeitfenster im Gehirn, in der die alte Erinnerung abgerufen, möglicherweise verändert und dann neu abgespeichert wird. Dieses Zeitfenster nutzt die Elektrokon­vulsionstherapie. In einer Studie mit 42 Freiwilligen, konnte man das eindrucksvoll belegen.

Erste Studien können eindrucksvolle Ergebnisse liefern

Bevor die Behandlung mittels Elektrokon­vulsionstherapie begann, zeigte man allen Patienten in einem Vortrag zwei tragische Geschichten. Dabei ging es einmal um einen schweren Verkehrsunfall und einmal um ein Überfallopfer. Die Teilnehmer bekamen die Aufgabe, sich die Geschichten so gut es geht zu merken. Nach einer Pause wurde eine der Geschichten noch einmal kurz zusammengefasst und dann erfolgte bei einer Gruppe der Teilnehmer die Elektrokonvulsionstherapie unter Narkose.

Am Tag darauf wurden alle 42 Patienten zu einem Multiple-Choice-Test gebeten. In diesem sollten sie verschiedene Fragen zu den Geschichten beantworten, die teilweise stark ins Detail gingen. All jene, die eine Elektrokon­vulsionstherapie erhalten hatten, erinnerten sich an weniger Details von jener Geschichte, die kurz vor der Therapie noch einmal angesprochen worden war. Bei der anderen Geschichte war die Gedächtnisleistung in beiden Gruppen vergleichbar.

Mit Ultraschall schärfer denken? Schallwellen beeinflussen das Gehirn positiv

Grafik Gehirn auf schwarzem Hintergrund
gehirn © axel kock - www.fotolia.de

Ultraschall wurde bislang vor allem als Diagnosemittel für innere Erkrankungen eingesetzt. Doch in Zukunft könnten die konzentrierten Schallwellen auch im Gehirn zum Einsatz kommen. Amerikanische Forscher stellten nun in einem Experiment fest, dass sich mit Ultraschall bessere Untersuchungsergebnisse erzielen lassen, als mit der bislang eingesetzten transkraniellen Magnetstimulation. Dabei stellten sie fest, dass die Ultraschallwellen für eine Stärkung des Tastsinns sorgten, obwohl zugleich die Hirnströme im betreffenden Hirnbereich gedämpft worden waren.

Die Forscher berührten dazu die Handrücken der Teilnehmer mit zwei Sonden in immer enger werdenden Abständen. Dort, wo die Haut normalerweise nur noch eine einzige Berührung feststellen konnte, trennte sie nun weiter zwischen zwei unabhängigen Berührungsreizen. Eine konkrete Erklärung für dieses Phänomen hatten die Wissenschaftler nicht, sie vermuten jedoch, dass die Ultraschallwellen das Gleichgewicht im betreffenden Hirnareal verändert hatten.

Damit sei es zum ersten Mal gelungen zu zeigen, dass Ultraschall eine positive Auswirkung auf das Gehirn haben kann. In der nahen Zukunft wird diese Methode jedoch weiterhin vor allem eingesetzt werden um die Gehirnfunktionen besser zu erforschen. Bis zum Hirndoping per Ultraschall ist es noch ein weiter Weg.

Steuerung unserer Bewegungsabsicht durch spezielle Hirnstimulationen

Grafik Gehirn Neurologie in blau
the brain © ktsdesign - www.fotolia.de

Ein Forscherteam aus Rostock hat sich mit der Frage beschäftigt, wie Gedanken dazu beitragen, dass der Mensch bestimmte Bewegungen ausführt. Dabei führten sie ein Hirnstimulations-Experiment durch und kamen zu dem Ergebnis, dass die bewusste Absicht einer bestimmten Bewegungsausführung vorangeht und der Schlüssel zur dafür gewählten Kraft und Richtung darstellt. Ist hingegen keine Bewegungsintention vorhanden, kann man durch die selbe Intensität der Magnetstimulation lediglich ein wahlloses Muskelzucken hervorrufen, welches zu schwach wäre, um damit eine Bewegung, beispielsweise der Hand, auszulösen.

Die Wissenschaftler kommen somit zu dem Schluss, dass es schon vor der eigentlichen Bewegung zu einer bewussten Intention für diese kommt. Sie decken damit einen Bereich auf, der aus vielen verschiedenen Blickwinkeln schon jahrelang diskutiert wird und verdeutlichen den Zusammenhang zwischen dem Willen, etwas zu tun und der anschließenden Handlung.

Man geht davon aus, dass dieses Ergebnis auch weiterhin für zahlreiche Diskussionen sorgen wird, wie zum Beispiel im Bereich des Strafrechts, in dem es häufig zu Fragen des bewussten Handelns oder einer Handlung kommt, welche durch äußere Einflüsse gesteuert wurden. Auch in der Medizin können die herausgefundenen Fakten hilfreich sein, so etwa bei der Benutzung technischer Hilfsmittel zur Bewegungsausführung.

Der Placebo-Effekt zur Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit

Wenn vom Placebo-Effekt die Rede ist, denken die meisten von uns wohl an ein vermeintliches Medikament, welches verschiedene Beschwerden lindern kann, obwohl es sich dabei lediglich um eine süße, harmlose Pille handelt. Doch der Glaube des Kranken an die Wirkung des Mittels bringt schließlich eine Verbesserung. Nicht nur in der Medizin kann man diesen Effekt erzielen.

Forscher am Colorado-College in den USA haben im Rahmen einer Studie herausgefunden, dass man seine Leistungsfähigkeit allein durch die Überzeugung, in der Nacht davor ausreichend geschlafen zu haben, steigern kann.

Sie teilten einer Gruppe von Probanden mit, deren Schlaf durch ein spezielles Messgerät zu überwachen. Am nächsten Morgen teilten sie ein paar der Teilnehmer mit - die Auswahl legten sie vorher zufällig fest - dass deren Schlafqualität nicht gut war. Anschließend mussten alle Probanden verschiedene Konzentrationsübungen durchführen. Diejenigen, die "schlecht" geschlafen haben, schnitten dabei deutlich schlechter ab als die anderen.

Bessere Leistung durch mehr Selbstvertrauen

Das Ergebnis dieser Studie und mehrerer früherer Untersuchungen macht deutlich, dass der Mensch dazu in der Lage ist, seine Leistungen zu verbessern, wenn er ausreichend an sich glaubt und ein stärkeres Vertrauen in seine eigenen Fähigkeiten setzt. Allein durch die Unterstützung und Worte anderer Menschen kann das Gehirn beeinflusst werden und für bessere oder schlechtere Ergebnisse der geistigen Leistungsfähigkeit sorgen.

Es handelt sich jedoch nicht wie oftmals vermutet um eine bloße Einbildung der Verbesserung, stattdessen finden einige Veränderungen im Körper statt, die messbar sind. Diese betreffen den Hormonhaushalt und die Aktivität des Gehirns.

Die richtigen Nährstoffe für ein gesundes Gehirn

Teller mit Erbsen, die das Wort Diät formen
Diät © Eisenhans - www.fotolia.de

Forschungsergebnisse aus Norddeutschland zeigen, dass eine spezielle Diät, welche auf einem hohen Anteil an Fett bei reduzierter Aufnahme von Eiweiß und Kohlenhydraten basiert, die Gehirnzellen schützen könnte. Diese so genannte „ketogene Diät“ versetzt den Organismus in einen Hunger ähnlichen Stoffwechselzustand – dabei werden aus Fett Ketonkörper synthetisiert.

Wirkmechanismus von Ketonkörpern untersucht

Letztere wurden am Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie der Universität zu Lübeck in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikums Schleswig-Holstein unter die Lupe genommen – dabei konnte der Wirkmechanismus aufgedeckt werden. Vermutlich werden dabei entzündungshemmende Faktoren gebildet.

Diese neuen Erkenntnisse wollen die Forscher nutzen, um Medikamente für die Therapie von neurologischen Erkrankungen, wie zum Beispiel Schlaganfälle oder Alzheimer zu entwickeln.

Ähnliche Wirkung wie Ketonkörper bei Nikotinsäure entdeckt

Wie die Forschungsergebnisse zeigen, können die Ketonkörper im Rahmen einer ketogenen Ernährung Entzündungsprozesse im Gehirn beeinflussen. Über einen Rezeptor werden die Ketonkörper an den Entzündungszellen angeheftet. Da auch Nikotinsäure eine ähnliche Schutzwirkung wie die Ketonkörper haben soll, könnte diese zukünftig alternativ zur ketogenen Diät Patienten mit neurologischen Erkrankungen in Form von Tabletten verabreicht werden. Denn die spezielle Diät wird aufgrund des hohen Fettgehalts und Geschmacks nicht selten kritisiert.

Nikotinsäure wird hingegen bereits seit langer Zeit zur Senkung des Cholesterinspiegels verwendet, hat darüber hinaus einen Einfluss auf das Schlaganfall-Risiko und könnte zusätzlich positive Effekte bei weiteren Erkrankungen des Gehirns zeigen. Diese Forschungsergebnisse geben Hoffnung auf neue Therapieformen bei neurodegenerativen Erkrankungen.

Statinbehandlung auch nach Hirnblutung fortführen: Kurzzeitiger Überlebensvorteil

Überlebenschancen durch Statinbehandlung nach Hirnblutung kurzzeitig um das Vierfache erhöht

Grafische Darstellung Kopfschmerz
kopfschmerz / migräneanfall / schlaganfall © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Bei Schlaganfällen, die mit einer Hirnblutung einher gehen, stehen Ärzte vor einer schwierigen Entscheidung: Die Gabe von Statinen könnte einerseits Rückfälle verhindern, wie schon bei ischämischen Schlaganfällen bewiesen, andererseits aber auch erst recht zu einer Verschlechterung der Lage führen, wie die SPARCL-Studie zeigte.

Eine neue Studie aus den USA belegt nun, dass die Gabe von Statinen nach einer akuten Hirnblutung Vorteile bringt und sogar einen Überlebensvorteil bietet - zumindest kurzfristig. Für die Studie wurden die Daten von 3481 Patienten ausgewertet, die aufgrund einer Hirnblutung stationär behandelt werden mussten. Bei 769 Patienten war eine bestehende Statintherapie fortgesetzt worden, während sie bei 425 Patienten abgesetzt wurde.

Bisher nur kurzfristige Auswirkungen erforscht

Im Zeitraum des folgenden Monats lag das Sterberisiko bei der zweiten Gruppe bei 39 Prozent. Bei den Patienten, die weiterhin Statine erhielten, las ebenjenes jedoch nur bei 18 Prozent.

Nachdem weitere Faktoren einberechnet wurden, wurde der Unterschied noch deutlicher: Die Gabe von Statinen erhöhte die kurzfristigen Überlebenschancen um das Vierfache. Allerdings zeigt die Studie nur die kurzfristigen Auswirkungen - wie es um eine langfristige Therapie bestellt steht, konnte noch nicht erforscht werden.

Das Transplantationsrecht: Wann ist ein Mensch wirklich tot?

Der Ethikrat tagt über eine weitere Verschärfung des Transplantationsgesetzes

Arzt hält Organspendeausweis in die Kamera
Organspendeausweis © Alexander Raths - www.fotolia.de

Wer einen Organspendeausweis besitzt, der erklärt sich damit einverstanden, dass nach dem Tod einzelne Organe entnommen werden dürfen. Auf diese Weise kann man einem anderen Menschen das Leben retten.

Strenge Richtlinien vor Organentnahme

Selbstverständlich muss vor der Organentnahme aber eindeutig feststehen, dass der Betroffene wirklich verstorben ist. Das Transplantationsrecht in Deutschland sieht dabei vor, dass der Hirntod eindeutig festgestellt werden muss.

Genau das ist aber gar nicht so einfach. Eine extrem tiefe Bewusstlosigkeit ähnelt dem Hirntod, doch der Patient lebt noch. Die Richtlinien sind daher sehr streng und müssen vom Arzt penibel befolgt werden.

Hirnfunktionen und Kreislaufstillstand

Um zu 100 Prozent attestieren zu können, dass der Hirntod eingetreten ist, müssen sämtliche Funktionen im Groß- und Kleinhirn sowie im Hirnstamm erloschen sein. Die Mediziner müssen erkennen können, dass schwere Hirnschäden bestehen, etwa

Dabei gilt auch der allgemeine Kreislaufstillstand als Beleg, da folglich das Gehirn mit Sauerstoff unterversorgt ist. Die Ärzte müssen ferner mittels EEG für eine halbe Stunde die Hirnströme messen. Nur wenn im gesamten Zeitraum keine Ausschläge auftreten (also eine Null-Linie bleibt) darf der Hirntod bescheinigt werden. Der Patient wird definitiv nur noch über Maschinen am Leben erhalten.

Verschärfung des Transplantationsgesetzes

Die Entscheidung über Leben und Tod darf niemals leichtfertig getroffen werden. Der Deutsche Ethikrat beschäftigt sich daher derzeit mit einer weiteren Verschärfung des Transplantationsgesetzes.

Man möchte, dass künftig insgesamt drei Neurologenteams pro Patient die Prüfung vornehmen. Auf diese Weise könnte man Nachlässigkeiten und Fehler vermeiden. Diese würden in Deutschland zwar sehr selten vorkommen, versichert der Ethikrat, sie geschehen aber leider in Einzelfällen.

Brainfood - 5 Lebensmittel, die das Gehirn auf Trab bringen

Mit diesen vegetarischen Ernährungstipps tun Sie Ihrem Denkvermögen und Ihrer Stimmung etwas Gutes

Korbschale mit Auswahl an verschiedenen Nüssen
Frutta secca mista © Comugnero Silvana - www.fotolia.de

Schokolade, Vanillepudding und ein Teller Pasta können die Seele wärmen. Es gibt aber auch Lebensmittel, mit denen sich die grauen Zellen auf Trab bringen lassen. Brainfood macht die Gedanken schneller, fördert das Gedächtnis und hebt die Stimmung. 5 Tipps für mehr Energie im Kopf – allesamt vegetarisch.

Rotwein beim Lernen

Alkohol kann die Sinne benebeln. Aber es kommt auf die Menge an. Und auf die Auswahl. Im Rotwein sind etwa Stoffe enthalten, die die Neubildung von Nervenzellen im Gehirn anregen. Wer viel lernen muss, könnte das Gedächtnis demnach mit einem Gläschen Wein in Schwung bringen. Eine Sofortwirkung ist allerdings nicht zu erwarten.

Nüsse für die Nerven

Nüsse und Rosinen – dieser Mix heißt nicht zufällig Studentenfutter. Bei Konzentrationsschwäche helfen besonders Walnüsse. Sie enthalten reichlich Cholin, ein Nervenbotenstoff, der Nervosität und Konzentrationsmangel vorbeugt. Der Stresskiller Magnesium findet sind in Cashew- und Paranüssen. Darüber hinaus stecken in Nüssen jede Menge

die unsere Nerven stärken.

Avocado kurbelt Denken an

Die Avocado sieht unscheinbar aus, im Hirnstoffwechsel entfaltet sie jedoch einen Turbo-Effekt. Das weiche Fruchtfleisch steckt voller

Dieser Tausendsassa unter den Nährstoffen kann nicht nur den Fettstoffwechsel ankurbeln, er spielt auch eine wichtige Rolle für Gedächtnis und Konzentrationsleistung.

Broccoli schützt die Hirnzellen

Grüne Gemüse sind als Radikalfänger bekannt. Indem sie freie Radikale eliminieren, verbessern sie die Sauerstoffversorgung im Gehirn und schützen die Zellen vor Schädigungen. Besonders effektiv wirkt Broccoli mit seinem hohen Gehalt an

Beeren beschleunigen die Neuronen

Bananen enthalten Tryptophan, dass vom Organismus zum Glückshormon Serotonin umgewandelt wird. Erstklassige Denkhilfe liefern außerdem Beeren. Grund dafür ist der Farbstoff Anthocyane. Den Blaubeeren verleiht er ihre saftig dunkle Farbe, im Gehirn beschleunigt er den Informationsfluss zwischen den Neuronen. Wir können schneller denken und neue Reize effektiver verarbeiten.

Angst und Depression: Gezielte Hirnstimulation könnte bei der Kontrolle der eigenen Gefühle helfen

Die sogenannte "transkranielle Gleichstromstimulation" könnte gegen Depressionen und Angststörungen helfen

Junge hält sich beide Hände vors Gesicht, Angst
hide © Velocista - www.fotolia.de

Menschen mit einer Angststörung oder einer Depression haben meist ein zurückliegendes Ereignis ihres Lebens nicht richtig verarbeitet. Das führt dazu, dass sie durch jene Erlebnisse direkt im Gehirn geprägt wurden und bestimmte Gefühle nicht richtig kontrollieren können.

Gehirn blendet Gutes nahezu aus

Das Gehirn hat gelernt, negative Aspekte des Lebens als wichtiger anzusehen. Entsprechend wird die Wahrnehmung der Gegenwart dunkler und bedrohlicher. Aktuellen Ereignisse werden von ihrer negativen Seite gesehen und Gutes nahezu ausgeblendet.

der Gegenwart gehen also auf eine mangelnde kognitive Kontrolle zurück. Bisher helfen Ärzte durch Antidepressiva und Verhaltenstherapien. Die Zukunft könnte jedoch in einer gezielten Hirnstimulation der Patienten bestehen. Ärzte sind sich bereits heute sicher, dass man durch schwache elektrische Impulse in der richtigen Hirnregion eine effektive Therapie möglich machen kann.

Die transkranielle Gleichstromstimulation beeinflusst die Wahrnehmung

Es gibt bereits Studien zu der sogenannten "transkraniellen Gleichstromstimulation", kurz auch "tDCS" genannt. Dabei zeigt sich, wie durch die sanften Stromimpulse die Wahrnehmung der Studienteilnehmer beeinflusst wird.

Wird durch die Impulse der linke Stirnlappen in seiner Aktivität gesteigert, nehmen Depressive eine negative Information nicht als so schlimm war. Auch andersherum funktioniert dies: Wird der Stirnlappen in seiner Aktivität eingeschränkt, lassen sich selbst gesunde Menschen durch eine negative Information schnell traurig machen und aus dem Konzept bringen.

Studien dieser Art zeigen, dass die menschliche Kontrolle der Emotionen im linken Stirnlappen sitzt. Die transkranielle Gleichstromstimulation könnte daher in wenigen Sitzungen helfen, Depressionen und Angststörungen zu lindern. In Kombination mit einer Gesprächs- oder Verhaltenstherapie könnten dann auch schwere psychische Störungen schonend und effektiv behandelt werden.

Wie Gehirnprozesse erklärt werden

Verknüpfung von Sinnesempfindungen - Synästhetiker hören in Farben oder schmecken Töne

Das Wort Danke mit bunten Wasserfarben auf weißen Hintergrund gepinselt, darunter Pinsel
Danke © Finetti - www.fotolia.de

Bei der Synästhesie handelt es sich um die Verbindung von zwei oder mehreren Bereichen der Wahrnehmung, die eigentlich physisch voneinander getrennt sind. Dies führt dazu, dass Betroffene beispielsweise Farben eine Temperatur zuordnen, Buchstaben nur bunt sehen oder Töne schmecken können.

Die Ausprägungsformen sind vielfältig; Experten zufolge sind akutell mehr als sechzig verschiedene Varianten bekannt, sodass es zu allen erdenklichen Verknüpfungen der Sinne kommen kann.

Verstärkte Nervenbahnen im Gehirn

Während man bis vor einiger Zeit davon ausging, dass es sich bei der Synästhesie um eine Erkrankung handelt, so konnte mittlerweile durch moderne Untersuchungen wie zum Beispiel der funktionellen Magnetresonanztomografie herausgefunden werden, dass den Betroffenen nichts fehlt.

Stattdessen verfügen sie über verstärkte Nervenbahnen, welche in bestimmten Bereich des Hirns die Areale miteinander verbinden, die die Funktion der Sinnesempfindungen steuern. Auch die "grauen Zellen", die dafür sorgen, Sinneswahrnehmungen zusammen zu führen, sind in vermehrter Anzahl vorhanden.

Lernen, dass man anders ist

Wie viele Menschen von einer Synästhesie betroffen sind, ist Wissenschaftlern zufolge schwer zu sagen; sie sprechen von einer hohen Dunkelziffer und vermuten, dass jeder Hundertste Synästhetiker sein könnte. Betroffene müssen zu Beginn erst lernen, dass deren Wahrnehmung nicht der "normalen" Form entspricht, und dass sie einfach anders sind als ihre Mitmenschen; man geht davon aus, dass diese Einsicht im Alter von zehn bis 15 Jahren kommt.

Entscheidungen hängen vom Zufall ab

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
Model Brain © Karen Roach - www.fotolia.de

Ob wir unseren freien Willen in einer Entscheidung äußern können, entscheidet immer der Zufall. So jedenfalls haben dies Forscher nun umschrieben, die den freien Willen nur dann selbstbestimmt sehen, wenn die Schwankungen von elektrischen Hintergrundgeräuschen im Gehirn nicht allzu groß sind. Doch was bedeutet dies eigentlich?

In unserem Gehirn gibt es immer Hintergrundgeräusche, mit denen wir leben müssen. Sie stammen vom elektrischen Aktivitätsmuster, welches permanent über unserem Gehirn hinweg fließt. Treten diese Aktivitätsmuster vor einer Entscheidung auf, können diese die Entscheidung beeinflussen.

Entscheidungen werden vom Aktivitätsmuster beeinflusst

Um dies messen und überprüfen zu können, haben die Forscher freiwillige Testpersonen vor einen Bildschirm gesetzt und diese gebeten, sich auf einen Punkt auf dem Bildschirm zu konzentrieren. Mit Hilfe von einem EEG wurde gleichzeitig die Hirnaktivität gemessen. Erschien auf dem Bildschirm ein Symbol, sollten die Teilnehmer der Studie entscheiden, ob sie nach rechts oder nach links schauen wollen. Einen festen Ablauf für das Symbol gab es nicht, damit die Entscheidung der Probanden nicht durch eine Gleichmäßigkeit beeinflusst wird.

Anhand der Aktivitätsmuster konnten die Forscher herausfinden, das rund eine Sekunde vor der Entscheidung sich die Entscheidung bereits voraussagen ließ. Grund hierfür sind die Geräusche im Kopf, die die Entscheidung beeinflussen könnten. Denn die Probanden konnten noch nicht wissen, wie sie sich entscheiden, da sie nicht wussten, wann das Symbol auftritt.

Wissen über neurologische Mechanismen bestimmt Strafen und Moralvorstellungen

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gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Der Begriff Willensfreiheit ist immer wieder Gegenstand von wissenschaftlichen Diskussionen. Die Ansichten, wie frei der freie Wille wirklich ist, gehen weit auseinander. Unterschiedlich ist daher auch die Beurteilung von Handlungen und Entscheidungen. Dies betrifft auch die persönliche Verantwortung bei Straftaten.

Eine Studie US-amerikanischer Wissenschaftler hat jetzt gezeigt, dass Personen, die grundlegende Ahnung von neuronalen Prozessen haben, Kriminellen weniger Schuld an ihrer Tat geben und daher milder urteilen.

Wissen über neuronale Prozesse wirkt sich auf Straftatbewertung aus

Bei einem Versuch erhielten zwei Gruppen unterschiedliche Texte. Eine Abhandlung stellte das menschliche Handeln vor allem als eine Folge von neuronalen Mechanismen dar. Die Bedeutung des freien Willens wäre demnach eher eingeschränkt. Eine andere Gruppe las dagegen einen Aufsatz, der in keinem Zusammenhang mit dem Thema Willensfreiheit oder Hirnforschung stand. Danach sollten alle Probanden entscheiden, ob ein fiktiver Krimineller eine Gefängnisstrafe erhalten sollte oder nicht.

Dabei zeigte sich, dass diejenigen, die den neurowissenschaftlichen Text gelesen hatten, bei einem Totschläger einen Freiheitsentzug von bis zu fünf Jahren aussprachen. Das Urteil der übrigen Testpersonen fiel dagegen schärfer aus. Sie schickten den erfundenen Täter für durchschnittlich zehn Jahre hinter Gitter. Befragungen ergaben, dass die Differenz im Strafmaß auf einer unterschiedlichen Einschätzung der Schuldfähigkeit des Täters basierte.

Bildungsgrad beeinflusst Moralvorstellungen

Der Versuch, so die Meinung der Forscher, zeige, dass Lerninhalte selbst so etwas Grundsätzliches wie Einstellungen gegenüber der Bedeutung von Moral und Verantwortung beeinflussen und sogar verändern können. Die Auswirkungen wissenschaftlicher Bildung auf die Gesellschaft sei daher groß, so das Fazit der Experten.

So kompliziert ist das Gehirn: Was beim Gebrauch von Werkzeugen im Kopf geschieht

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Für die meisten ist es eine alltägliche Handlung und kaum einen bewussten Gedanken wert: Man steckt den Schlüssel zur Wohnung in das Türschloss, dreht ihn und auf ist die Tür. Was so banal wirkt, ist jedoch eine Meisterleistung des Gehirns. Auch der Gebrauch von Besteck, der Einsatz von Hammer, Zange, Schere oder Flaschenöffner lassen im Gehirn ein kleines Feuerwerk entstehen.

Forscher haben in einer Studie ermittelt, was genau im Kopf vonstatten geht, wenn der Mensch ein Werkzeug benutzt. Dafür arbeitete man mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) und konnte so die Hirnareale überwachen.

Alle Teilnehmer bekamen verschiedene Werkzeuge des Alltags und beliebige Objekte ohne diesen Nutzen vorgelegt. In verschiedenen Durchläufen sollten sie jeden Gegenstand entweder nur anheben und zurücklegen, oder aber ihn entsprechend seines Alltagszweckes benutzen. Beides sollten sie einmal mit der rechten und einmal mit der linken Hand tun.

Starke Reaktion des Netzwerkes bei Werkzeugen

Es zeigte sich im fMRT deutlich, dass bei jeder Planung des Werkzeuggebrauchs die linke Hirnhälfte aktiv wird. Dies geschieht unabhängig davon, welche Hand man am Ende nutzt. Kommt es zur eigentlichen Ausführung der Handlung, aktiviert sich ein Netzwerk im Gehirn, das den Ablauf steuert.

Daran sind sowohl Scheitel- und Frontallappen beteiligt, als auch die hinteren Schläfenlappen. Alles muss koordiniert werden, damit das Objekt erkannt wird, Erinnerungen an den Gebrauch abgerufen werden und die Motorik funktioniert. Bei den Gegenständen, die gar keine Werkzeuge waren, blieb die Reaktion des Netzwerkes wie erwartet aus.

Die detaillierte Erkenntnis über die Vorgänge im Gehirn beim Gebrauch der Gegenstände könnte in Zukunft helfen, Menschen nach einem Schlaganfall zu therapieren. Durch den Hirninfarkt kommt es oft zu einer "Apraxie", bei der die eigentlich bekannten Bewegungsabläufe plötzlich gestört sind.

Anhand der Reaktion auf Bilder wollen Neurologen die politische Ausrichtung ableiten

Forscher haben Zusammenhang zwischen politischer Gesinnung und Hirnaktivität entdeckt

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Bilder von verstümmelten Menschen und Tieren, von Ausscheidungen, oder anderen ekelerregenden Dingen wecken bei jedem Menschen eine andere Reaktion. Die einen sind schockiert, die nächsten verstört oder angewidert und die anderen relativ unbeeindruckt.

Wie ein Mensch auf ekelige Motive reagiert, sagt laut einigen US-Forschern nicht nur viel über seinen Charakter aus, sondern lässt auch Rückschlüsse auf die politische Gesinnung zu.

Hirnaktivität und politische Gesinnung

Im Versuch mit 83 Teilnehmern baten die Neurowissenschaftler jeden, verschiedene Bilder zu betrachten. Von neutralen über schöne bis zu schockierenden Motiven war alles vertreten. Während die Probanden die Fotos sahen, befanden sie sich in einem MRT, sodass man die Hirnaktivität messen konnte.

Sie wurden außerdem gefragt, was sie zu den Bildern empfinden und sollten ferner einen Fragebogen ausfüllen, der ihre politische Gesinnung analysierte.

Gefühlsreaktionen korrelieren mit politischer Ausrichtung

Bei der anschließenden Auswertung fanden die Forscher heraus, dass die politische Ausrichtung und die Reaktion der Gehirne in einem Zusammenhang gebracht werden konnten. Wer auf verstörende Bilder mit starkem Ekel reagiert hatte, der war politisch eher rechts und kühlere Reaktionen sprachen für ein linkes Denken.

Auf die Hirnregionen bezogen waren bei den Konservativen besonders die Basalganglien und die Amygdala aktiv. Das Gehirn war stark mit der Auswertung von Gefühlen beschäftigt und die Informationsverarbeitung lief auf Hochtouren.

Bei Menschen mit liberaler Grundgesinnung waren dagegen andere Hirnregionen aktiv. Die Forscher glauben daher, dass man die neurologischen Reaktionen auf Bilder tatsächlich nutzen kann, um eine politische Orientierung mit guter Wahrscheinlichkeit vorherzusagen.

Wer an Geister glaubt, erzeugt diese quasi selbst - Forscher sehen die Geister im Hirn

Widersprüchliche Signale im Gehirn lassen uns Geister erzeugen

Leuchtender Halloween Kürbis
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Es gibt Menschen, die aus ganzer Überzeugung an Geister glauben. Viele werden dafür von den Mitmenschen beschmunzelt und halten dennoch an ihrem Glauben fest. Sie erklären immer wieder, dass sie die Erscheinungen wirklich intensiv spüren können.

Bisher gingen viele Wissenschaftler davon aus, dass diese Menschen sich selbst belügen und nach einiger Zeit einfach nur ihre Selbsttäuschung glauben. In Wahrheit ist es jedoch etwas komplizierter.

Hirnforscher aus der Schweiz haben nun zum ersten Mal belegt, dass die Personen sich mit ihrem Glauben an Geister nur indirekt selbst täuschen. Tatsächlich nehmen sie die Gespenster wahr. Diese existieren aber nicht in der Wirklichkeit, sondern in ihrem eigenen Kopf. Das Gehirn erschafft die Geister quasi selbst, was die Überzeugung an die Wahrnehmung so stark macht.

Fremde Präsenz durch widersprüchliche Signale

Im Labor arbeiteten die Wissenschaftler mit Freiwilligen, denen sie die Augen verbinden durften. Nun sollten alle einen Hebel vor und zurück bewegen. Hinter den Probanden war ein Roboterarm, der exakt zu den Hebelbewegungen die Männer und Frauen am Rücken berührte. Die Teilnehmer konnten das Tippen auf dem Rücken ohne Probleme dem Roboter zuordnen, von dessen Anwesenheit sie wussten.

Dann wurde der Rhythmus der Bewegungen verändert. Nun berührte der Roboterarm die Personen immer mit einer gewissen Verzögerung zur Hebelbewegung der Teilnehmer. Dies führte nach eigenen Angaben der Männer und Frauen dazu, dass sie das Gefühl einer fremden Präsenz spürten.

Das Gehirn konnte die Tippbewegung des Roboters nicht mehr klar zuordnen, was zu widersprüchlichen Signalen im Hirn führte. Für manche Probanden war das Gefühl fremder Anwesenden im Raum derart beängstigend, dass Sie das Experiment selbst abbrachen.

Wie treffen wir Entscheidungen? Hirnforscher erklären den Prozess im Gehirn

Der Präfrontale Kortex - Sitz all unserer Entscheidungsprozesse

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gehirn von der seit © fotoflash - www.fotolia.de

Jeder Mensch muss täglich eine Vielzahl an Entscheidungen treffen. Das beginnt bei der Kleiderwahl passend zum Wetter, geht über die Wahl des Mittagessens bis zu Fragen nach der Freizeitgestaltung.

All diese kleinen und großen Entscheidungen finden im Gehirn statt und dieses arbeitet dabei auf Hochtouren. Schweizer Forscher haben nun herausgefunden wie genau das Hirn dabei vorgeht.

Präfrontale Kortex bei Entscheidungen aktiv

Während sich ein Mensch für etwas entscheidet, ist der präfrontale Kortex aktiv. Dies kann man in einem MRT gut sichtbar machen. Das Areal ist dabei auch dann aktiv, wenn die Entscheidung an eine gewisse Selbstkontrolle gebunden sein soll; etwa dann, wenn man sich bei der Diät für den Verzicht auf den Nachtisch entscheidet.

Entscheidungen werden bewusst gewählt

Die Forscher konnten damit zeigen, dass der präfrontale Kortex keine Entscheidungen aus dem Kontext gerissen trifft, sondern jede einzelne Wahl immer in Beziehung zur Situation setzt. Der Nutzen der einzelnen Möglichkeiten wird demnach jedes Mal neu bewertet.

Das Gehirn entlarvt den Menschen dabei als ziemlichen Egoisten. Die Entscheidung wird nämlich im Wesentlichen danach getroffen, welchen Gewinn die einzelnen Optionen versprechen. Wer nicht auf Diät ist, greift zum Kuchenstück, weil der Geschmack ein Lusterlebnis ist. Wer dagegen Diät macht, dessen Gehirn wägt ab, ob der kurze Lustgewinn ein größerer Gewinn als die ersehnte Strandfigur ist.

Persönlicher Vorteil ist entscheidend

Fällt die Wahl auf den Verzicht, sieht man den langfristigen Gewinn als wichtiger an. Der präfrontale Kortex im Gehirn muss also flexibel abwägen und eine Zukunftsprognose stellen können.

Bisher galt in der Hirnforschung die Ansicht, dass der präfrontale Kortex nur dann aktiv wird, wenn Selbstbeherrschung allein gefragt ist. Doch dem scheint nicht so zu sein: er ist der Sitz all unserer Entscheidungsprozesse.

Smartphone-Nutzung verändert Sinnesverarbeitung im Gehirn

Die Nutzung des Touchscreens hinterlässt deutliche Spuren im Gehirn

Dass unser Gehirn flexibel auf Umweltreize reagieren kann, ist bekannt. Wie sehr die Nutzung von Smartphones die Sinnesverarbeitung im Kopf verändert, hat aber selbst Wissenschaftler überrascht: das Wischen mit den Finger über einen Touchscreen hinterlässt messbare Spuren im Gehirn.

Auswirkungen der Smartphone-Nutzung auf den somatosensorischen Kortex

Ein Schweizer Forscherteam wollte wissen, wie die regelmäßige Nutzung von Smartphone oder Tablet auf den somatosensorischen Kortex wirkt. Das ist jene Region im Gehirn, die für die Verarbeitung von körperlichen Empfindungen zuständig ist, etwa beim Bewegen der Finger.

Häufige Nutzung intensiviert die Reaktion der Großhirnrinde

Per EEG zeichneten die Wissenschaftler auf, welche Hirnareale beim Wischen oder Spreizen der Finger auf dem Touchscreen aktiviert werden und wie stark die Zellen reagieren. Ergebnis: je häufiger wir das Smartphone nutzen, desto intensiver reagiert die Großhirnrinde auf Berührungen an den Fingerspitzen – auch außerhalb der digitalen Technik.

Studie zeigt: Wer gut balancieren kann, hat geringeres Schlaganfallrisiko

Wissenschaftler finden Zusammenhang zwischen Balancierfähigkeit und Beschaffenheit der Blutgefäße im Gehirn

Grafische Darstellung Blutkreislauf im Gehirn
blutkreislauf des gehirns © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Sogenannte Mikroblutungen können einen Hinweis auf ein erhöhtes Schlaganfallrisiko geben. Erkannt werden diese allerdings meist erst mit einem MRT der Blutgefäße im Gehirn - und das wird in aller Regel nur bei konkretem Verdacht angefertigt.

Studie zur Beschaffenheit der Blutgefäße im Gehirn

Ein japanisches Forscherteam hat jetzt einen Test entwickelt, der ganz ohne apparative Technik einen Hinweis auf die Beschaffenheit der Blutgefäße im Gehirn geben kann.

Für ihre Studie untersuchten die Wissenschaftler rund um Yasuharu Tabara von der Universität in Kyoto knapp 1.400 Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit 67 Jahren Durchschnittsalter - also einem Alter, in dem das Risiko, einen Schlaganfall zu erleiden, deutlich erhöht ist.

Balance halten

In der Untersuchung sollten die Probanden zeigen, wie lange sie auf einem Bein stehen können. Parallel hierzu wurden MRT-Aufnahmen ihres Gehirns angefertigt.

Die Auswertung zeigte einen deutlichen Zusammenhang zwischen Balancierfähigkeit und den Blutgefäßen im Gehirn: Wer nicht für mindestens 20 Sekunden balancieren konnte, bei dem zeigten sich häufiger auch im Hirn-Scan Anzeichen auf den sogenannten "stillen Schlaganfall" oder Mikroblutungen.

Außerdem zeigten die Wissenschaftler, dass eine bessere Balance generell mit einem höheren Denk- und Erinnerungsvermögen einherging.

Nutzen für die Zukunft

Insgesamt kann der Test, auf einem Bein zu stehen, Ärzten also schnell Aufschluss darüber geben, wie gut das Gehirn intakt ist. Die Fachwelt erhofft sich hiervon, dass Schlaganfallrisikopatienten mit ganz spezifisch beschaffenen Blutgefäßen in Zukunft besser und schneller erkannt werden können.

Entstehung von Erinnerungen im Gehirn

Forscher machen den Erinnerungsprozess im 3D-Modell sichtbar

Grafik Gehirn Neurologie in blau
the brain © ktsdesign - www.fotolia.de

Trotz aller Fortschritte der letzten Jahre ist das menschliche Gehirn noch immer nicht komplett entschlüsselt. Seine Komplexität übersteigt unseren Wissensstand bei Weitem. Genau das spornt die Forscher weltweit an, dem Denkorgan seine Geheimnisse zu entlocken und deutsche Wissenschaftler sind dem nun einen Schritt weitergekommen.

Sie haben ein 3D-Modell entwickelt, mit dessen Hilfe man den Strukturen auf die Spur kommen kann. Die Forschungsgruppe beschäftigt sich aktuell mit der Frage, wie genau Erinnerungen in unserem Kopf entstehen. Für ihre Untersuchung haben Sie bereits Daten von Menschen gesammelt und die anatomischen Informationen in den Computer eingespeist.

Komplexität des Gehirns in Computerprogramm dargestellt

Mittels der neuen Software konnte so ein 3D-Modell auf dem PC entstehen. Zum ersten Mal kann nun berechnet werden, wo genau sich einzelne Nervenzellen im Gehirn befinden und in welche Richtung die Nervenimpulse weitergegeben werden.

Das Hirn besteht aus einem überaus kompliziertem Netzwerk aus Nervenzellen, den Neuronen. Diese senden elektrische Impulse an ihre unmittelbaren Nachbarzellen und geben so eine Information weiter. Auf diese Weise können sich neuronale Daten durch das Hirn bewegen.

Weitere Erforschung der Entstehung von Erinnerungen

Das neue 3D-Modell konnte dabei zeigen, wie aus Informationen eigentlich Erinnerungen entstehen. Wichtig ist dafür das Hirnareal "Hippocampus". Was genau in diesen Gebiet passiert, während sich Erinnerungen bilden, konnte bisher nicht aufgezeichnet werden.

Das neue Modell macht es jedoch möglich und soll über die kommenden Monate und Jahre eine Vielzahl an Daten sammeln. Man hofft, indem Gedächtnisprozesse besser nachvollzogen werden können, kann man neue Diagnosemethoden und Therapien für die Medizin entwickeln.

Botenstoff hilft dem Gehirn, Entscheidungen zu treffen

Die Bildung eines Gedankens durch den Botenstoff GABA

Grafik Gehirn Neurologie in blau
the brain © ktsdesign - www.fotolia.de

Unser Gehirn lenkt unser Denken und Handeln und ist damit auch für unsere Entscheidungen verantwortlich. Für alle Tätigkeiten laufen Informationen in unserem Hirn zusammen. Doch wie entstehen aus diesen Mitteilungen Entscheidungen?

Funktion des Botenstoffs GABA

Österreichische Neurowissenschaftler haben die Funktion des Botenstoffs GABA genauer untersucht. Er bewirkt, dass ein kleiner Anteil hemmender Nervenzellen andere Nervenzellen beruhigen.

Diese sogenannten Korbzellen besitzen eine starke einschränkende Wirkung auf Hirnschaltkreise. Je größer die Entfernung ist, desto geringer fällt dieser Einfluss aus.

Entgegen der Annahme erlaubt es die schwächer werdende Hemmung den Korbzellen, eine große Anzahl an Nervenzellen exakt in ihrer Aktivität zu steuern und dadurch zu synchronisieren.

Aus der Synchronisierung ganzer Hirnareale entwickeln sich rhythmische Hirnaktivitäten wie etwa Gamma-Oszillationen, die eine entscheidende Funktion bei höheren geistigen Vorgängen erfüllen. Dazu zählt auch das Treffen von Entscheidungen.

Die Überlegung, dass die Regulation von Hirnnetzwerken von einer entfernungsabhängigen Hemmung abhängt, ist neu in der Wissenschaft. So lässt sich möglicherweise erklären, wie aus der Aktivität von 100 Milliarden einzelner, aber verbundener Nervenzellen ein Gedanke entsteht.

Ein positives Selbstbild macht das Gehirn empfänglicher für Verhaltensänderungen

Erfolgreiche Verhaltensanweisungen sollten mit Übungen zur Selbstbestätigung verknüpft werden

Älteres Paar beim Joggen durch den Park
Senior couple running through the woods. Some motion blur. © Marcel Mooij - www.fotolia.de

Ob Rauchen, Abnehmen oder mehr Bewegung - wer sein Verhalten ändern soll, kommt mit guten Ratschlägen allein nicht weiter. Die Vernunft kann die Tipps nicht gegen den Willen des Unterbewusstseins umsetzen.

Es gibt aber einen Trick, mit dem wir unser Gehirn empfänglicher für Änderungen machen. Wie Neurowissenschaftler herausfanden, können wir den präfrontalen Kortex mit Übungen zur Selbstbestätigung aktivieren. Anschließend sind wir motivierter, etwas für unsere Gesundheit zu tun.

Übungen zur Selbstbestätigung

In der Psychologie ist ein ähnlicher Trick bereits bekannt. Vor einem Wettkampf denken Sportler etwa intensiv über ihre positiven Eigenschaften nach und visualisieren den Erfolg, damit sie tatsächlich die volle Leistung abrufen können.

Im Test versuchten die Forscher nachzuweisen, ob diese Methode auch bei Bewegungsmuffeln hilft. Dazu gaben ihren Teilnehmern sinnvolle Ratschläge, wie sie sich öfter bewegen sollten.

Ein Teil der Gruppe lernte zusätzlich eine Übung zur Selbstbestätigung: die Probanden riefen sich eine positive Vorstellung in den Sinn, etwa wie sie einem Freund geholfen hatten. Diese Übung sollten sie jeweils durchführen, bevor sie eine neue Anweisung bekamen. Kontrolliert wurde der Erfolg nicht nur mittels Bewegungsmelder, sondern auch über einen Hirnscan.

Selbstbekräftigung zur Verhaltenssteuerung

Fazit: wer die Übung zur Selbstbekräftigung absolviert, aktiviert den ventromedialen präfrontalen Kortex. Dieser wiederum hat ein Echo in anderen Gehirnregionen, die das Verhalten steuern.

Statt einen Widerstand gegen die Verhaltensanweisungen zu entwickeln, setzten die Probanden sich öfter in Bewegung und hatten sogar Spaß daran, weil es im Einklang mit ihrem positiven Selbstbild stand.

Ungewöhnliche Erlebnisse fördern die Kreativität – wie wir flexibler denken können

Experimente und Studien belegen, dass ungewöhnliche Erfahrungen das Einfallsreichtum fördern

3D Grafik weiblicher Schädel mit Gehirn
weblicher schädel mit gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Der Mensch ist ein Gewohnheitstier. Was uns Sicherheit gibt, schränkt jedoch auch das Denken ein.

Gleich mehrere Studien belegen, dass ungewöhnliche Erfahrungen den Einfallsreichtum fördern. So regt ein Auslandsaufenthalt die Kreativität an. Aber auch kleine Erlebnisse machen das Gehirn flexibler, wenn es ihnen gelingt alte Denkschemata zu lockern.

Ungewöhnliche Erfahrungen suchen

Um zu testen, welchen Einfluss ungewöhnliche Erfahrungen auf das Denken haben, statteten niederländische Forscher ihre Teilnehmer mit einer Videobrille aus. Mit den Augen gingen die Probanden nun auf eine seltsame Reise.

In einer Nachbildung der Uni-Cafeteria befanden sich eigenwillige Objekte: beim Näherkommen wurden sie kleiner, oder sie bewegten sich atypisch durch den Raum. Eine Flasche schwebte etwa nach dem Zusammenstoß mit einem Spielzeugauto an die Decke.

Nach dem Spaziergang durch die virtuelle Cafeteria zeigten sich die Teilnehmer in Experimenten wesentlich kreativer. Das ungewöhnliche Erlebnis hatte ihre Erwartungen unterlaufen und dadurch das Gehirn gezwungen, seine eingefahrenen Denkstrukturen zu lockern. Bei Ideen-Tests fielen ihnen mehr Antworten ein, und sie dachten in mehr Richtungen als Probanden ohne bizarre Cafeteria-Erlebnisse.

Reisen belebt das Gehirn

Andere Studien belegen einen ähnlichen Effekt bei Menschen, die einen längeren Auslandsaufenthalt hinter sich haben. Wenn kreative Lösungen gefragt sind, erweisen sie sich als wesentlich einfallsreicher als die Daheimgebliebenen.

Der Kontakt zu fremden Kulturen und Menschen, die das eigene Denken infrage stellen, beleben die eigenen Hirnwindungen. Das zeigt sich bereits innerhalb einer Firma: Wer sich nicht nur mit den vertrauten Kollegen umgibt sondern auch regen Kontakt zu anderen Abteilungen pflegt, hat die besseren Einfälle.

Orientierung im Raum: Die neu entdeckten Speed-Zellen im Gehirn messen unsere Geschwindigkeit

In unserem Gehirn gibt es Zellen, die durch Geschwindigkeitsmessung die Arbeit der Orientierung erleichtern

Grafik eines Röntgenbilds des menschlichen Schädels mit hervorgehobenem Gehirn auf schwarzem Hintergrund
Skeleton X-Ray - Brain 1 © Jeffrey Collingwood - www.fotolia.de

Mit einem Blick auf den Tacho wissen wir beim Autofahren, mit welcher Geschwindigkeit der Wagen auf der Straße unterwegs ist. Zwei Forscher, die Nobelpreisträger May-Britt und Edvard Moser, haben nun herausgefunden, dass auch der Körper über einen vergleichbaren Tacho verfügt.

Speed-Zellen zur Geschwindigkeitsmessung

In unserem Gehirn gibt es Zellen, die messen können, mit welcher Geschwindigkeit sich der Körper durch den Raum bewegt. Auf diese Weise wird die Arbeit der Orientierung erleichtert.

Ermittelt hat das Forscherehepaar diese Speed-Zellen durch einen Versuch mit Labortieren. Sie nahmen gesunde Ratten und setzten diese auf eine Art Laufband. Die Geschwindigkeit des Bandes konnte in vier Stufen geregelt werden:

  1. sieben,
  2. vierzehn,
  3. einundzwanzig oder
  4. achtundzwanzig

Zentimeter pro Sekunde. Die Tiere bewegten sich entsprechend dieser Geschwindigkeit. Um zu überprüfen, welche Vorgänge dabei im Gehirn der Ratten abliefen, wurde die Aktivität mittels Elektroden gemessen.

Die Forscher stellten dabei fest, dass die Nervenzellen im Hippocampus und im entorhinalen Cortex besonders aktiv wurden. Der Hippocampus spielt eine wichtige Rolle zur Bildung der Erinnerung und arbeitet dafür mit dem entorhinalen Cortex zusammen. Gemeinsam schaffen sie zudem eine Orientierung des Körpers im Raum.

Körpereigener Tacho

Während das Laufband seine Geschwindigkeit änderte, veränderten sich auch die Vorgänge in beiden Hirnarealen. Doch die Veränderungen betrafen jeweils nur ganz bestimmte Zellen. Je schneller die Bewegung der Tiere wurde, desto aktiver waren diese Speed-Zellen.

Mit der Verarbeitung visueller Reize beim Bewegen hatten die Zellen aber nichts zu tun, denn sie blieben auch dann gleich aktiv, wenn man das Licht ausschaltete und die Ratten im Dunkeln liefen. Es ist daher wahrscheinlich, dass die Speed-Zellen gleich einem Tacho messen, wie schnell die aktuelle Körperbewegung ist, um die Selbstwahrnehmung stabil zu halten.

Die Körperdynamik wird verarbeitet, damit im Gedächtnis zumindest ein grobes Bild davon entsteht, wie die Lage des Körpers im Raum ist. Laut der Forscher machen diese Speed-Zellen zehn Prozent der Zellem im Hippocampus und 15 Prozent der Zellen im entorhinalen Cortex aus.

Beeindruckende Gehirnleistung: So erkennen wir Gesichter

Wissenschaftler haben untersucht, welche Hirnaktivität bei der Bilderkennung zum Einsatz kommt

Junge Frau hält sich Foto mit ihrem Gesichtsausschnitt schwarz weiß vors Gesicht
Young women with photo of her other side © berekin - www.fotolia.de

Im Alltag fällt es niemanden auf, doch ständig sehen wir Gesichter von Männern, Frauen und Kindern und ordnen diese in Sekundenbruchteilen passend zu. Sowohl das Geschlecht, das ungefähre Alter und der aktuelle Gesichtsausdruck werden mit einem einzigen Blick erfasst. Diese Fähigkeit ist eine enorme Leistung des Gehirns.

Mooney Gesichter in der Forschung

Bereits in den 1950er Jahren führte der Psychologe Craig Mooney dazu ein Experiment durch. Er nahm Porträtfotos und vereinfachte diese soweit, dass nur noch schwarze und weiße Muster übrig waren. Trotzdem erkannten seine Studienteilnehmer problemlos die Gesichter; inklusive

Noch heute nutzt man diese "Mooney Gesichter" in der Forschung.

Einfluss der menschlichen Erwartung

Deutsche Wissenschaftler haben nun untersucht, welche Hirnaktivität vorhanden ist, wenn Menschen sich "Mooney Gesichter" ansehen. Dafür nutzten sie bewusst zwei verschiedene Bildarten. Neben den normalen Bildern, die man gut erkennen kann, veränderten sie bei manchen das Sichtbare. Sie spielten dabei mit der menschlichen Erwartung, dass wir das Gesicht in einer aufrechten Position sehen und das Licht normal von oben kommt.

Durch Veränderungen dieser beiden Dinge, fiel es Probanden plötzlich deutlich schwerer, die Gesichter in den Mustern zu erkennen. Das Gehirn musste seine Arbeitsweise ändern. Dabei veränderte sich das Aktivitätsmuster. Während bei der einfachen Erkennung nur untere Regionen aktiv sind, veranlassen die Bildveränderungen das Gehirn dazu, nun auch höhere Regionen einzuschalten.

Verstehen und Verarbeitung des Gesehenen

Die über die Augen aufgenommen Signale werden also "eine Etage höher" geschickt und dort intensiv bewertet. So lange das Gesehene den Alltagserwartungen entspricht, sind die Hirnwellen mit weniger als 90 Schwingungen pro Sekunde aktiv. Kommt es zu einem Widerspruch, steigt die Schwingungszahl auf 90 und mehr in der Sekunde. Die Stärke ist dabei umso größer, je schwerer ein Mensch sich mit dem Verstehen des Gesehenen tut.

Die Erkenntnis könnte wichtig werden, um Patienten mit Wahrnehmungsstörungen (wie etwa bei einer Schizophrenie) zu helfen.

Wie steuert das Hirn unsere Greifbewegungen?

Finger- und Handbewegungen von Rhesusaffen analysiert: deutsche Forscher erreichen Durchbruch

Nahaufnahme greifende Hand auf weißem Hintergrund
Greifende Hand © Smileus - www.fotolia.de

Wir öffnen Türen, nehmen einen Stift zur Hand oder führen die Maus über den Bildschirm. Was für gesunde Menschen schlichter Alltag ist und kaum einen zusätzliche Gedanken wert, beschäftigt die Wissenschaft seit vielen Jahren.

Vor allem seit es Prothesen für Menschen mit Amputationen und Projekte für Gelähmte gibt, beschäftigt sich die Hirnforschung intensiv mit der Frage, wie das Gehirn eigentlich Greifbewegungen steuert. Sobald man die detaillierten Vorgänge verstehen kann, ist es einfacher, neuronale Schnittstellen zu entwickeln und damit die Arbeit mit Prothesen voranzutreiben.

Finger- und Handbewegungen von Rhesusaffen analysiert

Deutsche Forscher haben nun einen großen Beitrag zur Fragestellung erbracht. Am Leibniz-Institut für Primatenforschung arbeiteten die Wissenschaftler mit zwei gesunden Rhesusaffen. Die Tiere lernten zunächst, auf Anweisung 50 Objekte mit unterschiedlichen Größen und Formen zu greifen.

Für das eigentliche Experiment zogen die Forscher ihnen Datenhandschuhe an, der sämtliche Finger- und Handbewegungen detailliert aufzeichnen konnte. Bei jedem Durchlauf beleuchteten die Forscher ein Objekt, damit der Affe es sehen konnte. Dann wurde es dunkel im Raum und das Tier bekam die Anweisung, den Gegenstand zu greifen.

Das spielt sich im Gehirn ab

Während der Handschuh die Muskelbewegungen aufzeichnete, wurde auch die Hirnaktivität in Echtzeit gemessen. Dabei zeigte sich zunächst, dass insgesamt drei Hirnbereiche beim Sehen und Greifen aktiv sind. Die Forscher nennen sie:

  1. AIP,
  2. F5 und
  3. M1.

Das erste Areal ist aktiv, während das Licht an ist und der Affe das Objekt betrachtet. Die 3D-Form des Gegenstandes und seine Position im Raum wird verarbeitet. Die Forscher konnten tatsächlich allein anhand der Nervenaktivität ablesen, welche Form der Gegenstand gerade hatte.

F5 und M1 wurden aktiv, wenn das eigentliche Greifen im Dunkeln stattfand. Indem die Daten der Hirnmessung und die des Handschuhs verglichen wurden, konnten die Wissenschaftler genau zuordnen, welche Hirnzellen bei welcher Bewegung aktiv sind.

Künstliche Schnittstellen zwischen Gehirn und Gliedmaße

Das Wissen soll nun genutzt werden, um künstliche Schnittstellen zwischen Gehirn und einem Gliedmaße zu schaffen. Da man nun weiß, welche Bewegungsbefehle vom Hirn ausgesendet werden, sollte eine entsprechende Schnittstelle das Bewegen ermöglichen, obwohl Hirn und Gliedmaße voneinander getrennt sind.

Sinnestäuschung durch den prämotorischen Cortex

Experten mit Hendrik Ehrsson am Londoner University College haben mit Hilfe einer künstlichen Hand aus Gummi die Täuschungen des Gehirns über eigene Körperteile nachgewiesen.

Die Testpersonen mussten ihre rechte Hand verstecken, danach haben die Psychologen Berührungsreize an dieser und künstlichen Hand vollzogen, so dass nach elf Sekunden die meisten Testpersonen glaubten, die künstliche Hand sei die eigene.

In der "Science" wird dargestellt, dass für diese Täuschung der prämotorische Cortex verantwortlich sei. Hierbei werden die Wahrnehmungen zum Beispiel von Augen und dem Ortssinn zusammengestellt, wobei das Gesehene vorrangig ist.

Warum bei guten Entscheidungen auch die Emotionen mitsprechen müssen

Intuitionen und Ahnungen sollten bei der Entscheidungsfindung ernst genommen werden

Junger Geschäfstmann im Businessoutift sitzt draußen nachdenklich mit Aktentasche auf Treppe
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Vor wichtigen Entscheidungen sollte man nach dem rationalen Abwägen von Für und Wider eine Pause einlegen, die ganze Angelegenheit noch einmal überschlafen. Danach haben auch die Gefühle eine Chance, ausreichend Einfluss auf die anstehende Entscheidung zu nehmen.

Lebensentscheidungen sollten zur Persönlichkeitsstruktur passen

Intuition und Ahnungen müssten so ernst genommen werden wie die sachlichen Erwägungen, rät der Diplom-Psychologe und Psychoanalytiker Hans-Werner Rückert, Berlin, in der „Apotheken Umschau“. „Lebensentscheidungen gelingen vor allem dann, wenn die Ziele zur Persönlichkeitsstruktur passen“, sagt der Leiter der Zentraleinrichtung Studienberatung und Psychologische Beratung der Freien Universität Berlin. Ein introvertierter Mensch tut sich zum Beispiel trotz exzellenter Examen und beruflicher Kenntnisse keinen Gefallen, wenn er eine Position übernimmt, in der er häufig im Mittelpunkt zu stehen hat. „Nimm deine Intuition, deine Ahnungen ernst“, mahnt der Experte.

Wir lebten in einer Gesellschaft, in der es ist wichtig sei, Chancen zu ergreifen. „Dabei gerät es manchmal in den Hintergrund, die eigene Person wahrzunehmen“, so Rückert. „Letztlich sind Entscheidungen nur tragfähig, wenn sie zu uns passen.“

Gehirnverführung: Angenehme Aussichten ergeben Belohnungsreaktionen

Belohnungsreaktionen werden auch durch angenehme Aussichten ausgelöst

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
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Auf zukünftige rosige Aussichten reagiert das Gehirn genau so, als ob es eine Belohnung erhalten würde. So werden im Belohnungszentrum Informationen mit einem positiven Inhalte ähnlich verarbeitet, wie etwa bei den bislang gemachten Erfahrungen.

Forscher untersuchten das Verhalten von Rhesusaffen

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Reaktion vom Gehirn deshalb ausgelöst wird, um zukünftige Umweltbegegnungen besser zu bewältigen zu können und zeitgleich auch dadurch zu lernen. Zu dieser Erkenntnis kamen Forscher aufgrund Versuche mit Rhesusaffen, die Informationen darüber erhielten, wie viel Wasser sie zu erwarten hätten. Unterschieden wurde der Test durch zwei Farben, die auf einem Monitor entsprechende Signale im Zusammenhang mit dem zu erwarteten Wasser gaben. Interessanterweise wählten die Äffchen die Farbe, die am meisten Wasser zu versprechen schien.

Des Weiteren versuchten die Affen so rasch wie möglich viele Informationen zu erhalten, die sowohl sehr präzise waren als auch den schnellsten Weg zur Belohnung offenbarten. Unsicherheiten wurden durch den Test ebenso rascher beseitigt, als auch das Lernen beschleunigt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen im Bereich des Lernens zu neuen Modellen führen, die den Aspekt des Lernens erklärbarer machen sollen.

Wie das Gehirn ein bestimmtes Objekt erkennnt

Wenn wir einen bestimmten Menschen in einer Menge, beispielsweise in einem Café, suchen, so findet im Gehirn ein bestimmter Abgleich des gesuchten Objektes statt, wie bei einem Suchscheinwerfer. Dabei werden pro Sekunde etwa 25 Objekte miteinander verglichen.

Aber wie der Suchvorgang abläuft hängt auch noch von der Umgebung ab, so finden wir zum Beispiel ein Auto, das sich in einer Menge von Fahrrädern befindet wesentlich schneller, als ein ganz bestimmtes Auto in einer großen Menge von Autos.

Im ersten Fall geschieht ein oberflächliches Suchen, was man auch als paralleles Suchen bezeichnet, wobei im zweiten Fall ganz gezielt nach dem Prinzip des seriellen Suchen verglichen wird. Normalerweise wenden wir aber beide Techniken gleichzeitig an.

Forscher haben nun bei Versuchen mit zwei Affen dieses nachgewiesen.

Gehirnaktivität wird durch traumatische Erlebnisse verändert

Im Mai 2008 bebte in China im Kreis Wenchuan die Erde - ca. 70.000 Menschen kamen dabei ums Leben. Chinesische Wissenschaftler haben jetzt bei 44 Überlebenden die Auswirkungen dieses Schockerlebnisses auf das Gehirn untersucht, und dort in den mehreren Gehirnregionen, mittels einer Magnetresonanztomographie, Veränderungen festgestellt.

Sogar wenn die betroffenen Menschen nicht an das schreckliche Ereignis dachten, konnten die Forscher noch veränderte Gehirnaktivitäten feststellen.

In ähnlichen Studien hatten sich Wissenschaftler auch mit den Auswirkungen von schrecklichen Erlebnissen, die aber schon Jahre zurücklagen, beschäftigt.

Jetzt lag das Ergebnis nur kurze Zeit zurück. Aus den Ergebnissen kann man schließen, dass also schon kurze Zeit nach dem traumatischen Erlebnis die Veränderungen im Gehirn erfolgen - so beispielsweise eine verstärkte Aktivität im vorderen Teil des Gehirns, dem sogenannten präfrontalen Cortex. Hier werden Eindrücke, Emotionen und Situationen verarbeitet.

Bestimmte Gehirnwellen steuern den menschlichen Bewegungsapparat

Britische Wissenschaftler haben die Auswirkung von bestimmten Hirnwellen, die sogenannten Beta-Wellen, auf den menschlichen Bewegungsapparat näher untersucht. Hierbei stellten sie fest, dass durch Manipulation unsere Bewegungen langsamer werden.

Bei einem Test mit Freiwilligen veränderten sie die Hirnwellen, indem sie an den Schläfen Elektroden anbrachten und dann die Beta-Aktivität beeinflussten. Danach konnten die Teilnehmer ihre Arme nur noch im Zeitlupentempo bewegen. Die Beta-Wellen sorgen unter anderem auch dafür, dass der Mensch sich aufrecht hält, wenn er wach ist.

Die Forscher wollen nun ihre Erkenntnisse für eine Behandlungsmöglichkeit bei der Alzheimer-Erkrankung untersuchen, weil bei den Betroffenen die Bewegungen auch oftmals langsamer sind. Aber auch bei anderen Erkrankungen, wo genau das Gegenteil vorherrscht, das heißt der Betroffenen führt unbewusst unkontrollierte Bewegungen durch, will man jetzt die neuen Erkenntnisse eventuell gezielt einsetzen.

Dopamin unterstützt das Treffen von Entscheidungen im Gehirn

Bei der Entscheidung, ob etwas als attraktiv empfunden wird, erfolgt zunächst eine Bewertung

Grafik Gehirn Neurologie in blau
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Dopamin ist seit längerer Zeit dafür bekannt, dass er als Botenstoff im Belohnungszentrum des Gehirns eine wichtige Rolle spielt. So ist dieser Botenstoff in der Vernetzung der Hirnareale unter anderem dahingehend in den Prozessen involviert, indem er bei der Entscheidungsfindung eine entscheidende Funktion erhält.

Attraktivität wird durch Art Etikett gekennzeichnet

Wissenschaftler des London University College konnten nun anhand Probandentests genauer nachvollziehen in welcher Form Dopamin beim Treffen von Entscheidungen eine Beeinflussung erwirkt. Zunächst durchlaufen die Hirnareale den Prozess alle Optionen einer Entscheidung zu simulieren. Zeitgleich werden hierbei auch die damit vermuteten Emotionen mit in den ablaufenden Prozess mit einbezogen.

Ist dieser Prozess vorangeschritten, wird der attraktivsten Entscheidung eine Art Etikett zugeordnet, das wiederum als besonders wertvoll gilt und von dem Botenstoff Dopamin zugewiesen wird. Die Entscheidung selbst wird schlussendlich durch diese vorangegangene Bewertung getroffen. Nachvollzogen werden konnte dieser Ablauf, in dem Probanden zunächst 80 Reiseziele hinsichtlich ihrer Attraktivität bewerten mussten.

Anschließend erhielten sie ein Placebo mit der Bitte um eine neuerliche Bewertung von der Hälfte aller Reiseziele vorzunehmen und sich hierbei vorzustellen, dass sie dort ihren Urlaub verbringen würden. Danach bekamen die Probanden wiederum eine Tablette, diesmal jedoch in Form von L-DOPA und auch hiernach wurde um eine Bewertung der restlichen vierzig Reiseziele gebeten. Einen Tag später mussten sich die Probanden zwischen zwei Reisezielen entscheiden.

Überraschend war hierbei, dass aufgrund eines erhöhten Dopaminspiegels die Reiseziele attraktiver empfunden wurden als es zu Beginn des Tests der Fall war. So scheint der Botenstoff Dopamin die Erwartung zu beeinflussen, die mit dem persönlichen Wohlbefinden in einer bestimmten Situation zusammenhängt.

Wichtig ist dieses Forschungsergebnis nicht nur hinsichtlich eines besseren Verstehens der Hirnchemie, sondern vor allem auch im Bezug auf die sich überschlagende Bewertung bei Suchtkrankheiten.

Hirnforschung: Bei Stress und Krisen gibt das Arbeitsgedächtnis den Geist auf

Dass das menschliche Gehirn ein äußerst empfindliches und sehr komplexes Gebilde ist, ist keine neue Erkenntnis. Nach Ansicht des Hirnforschers Martin Korte unterlief das Gehirn im Lauf der Menschheitsgeschichte und dem damit einhergehenden Klimawandel die Entwicklung der ständigen Vergrößerung.

Involviert ist hierbei selbstverständlich der riesige Gedächtnis-Apparat, allerdings werden von dem Arbeitsgedächtnis besondere Leistungen gefordert, da es in immer kürzerer Zeit deutliche Ergebnisse liefern muss. Hierbei ist das Gehirn so geprägt, dass bei Druck von außen und Stress spontane Bauchentscheidungen gefällt werden.

In der Regel helfen bei diesen Entscheidungen festgefahrene Routinen, was die Alltagsbewältigung wesentlich vereinfacht und viele Anforderungen fast schon automatisch erledigen lässt. Allerdings kann es durchaus sein, dass stressige Situationen das Arbeitsgedächtnis schlichtweg überfordern und es dazu kommt, dass dieses kurzfristig regelrecht den Geist aufgibt.

Möglich wird dieser Vorgang laut Korte dadurch, weil das Gehirn Täuschungen vorgaukelt in dem es ein falsches Selbstbewusstsein an den Tag legt.

Verräterische Gehirnaktivität - Forscher überfüren Lügner via MRT

Wahrheitszentrum im Gehirn durch MRT geortet - Lügner können via MRT überführt werden

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
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Wem können Sie trauen? Bei Finanzgeschäften steht eine Menge auf dem Spiel. Wie schön wäre eine Methode die entlarvt, wer lügt und wer die Wahrheit sagt.

Wissenschaftler der Universität Zürich haben mittels Magnetresonanztomographie (MRT) eine Art “Wahrheitszentrum” im Gehirn geortet. Dort werden bestimmte Hirnareale besonders stark durchblutet und via MRT farblich gekennzeichnet dargestellt, wenn ein Mensch lügt, oder die Absicht hegt, dies zu tun. Eine Studie mit 26 Studenten liefert die Grundlage der Untersuchung.

Aktive Gehirnregionen beim Lügen durch MRT nachgewiesen

In einem simulierten Fallbeispiel aus der Geschäftswelt mussten diese verhandeln, lügen und betrügen, überwacht von einem MRT. Wortbrecher wiesen eine erhöhte Aktivität in Gehirnregionen auf, die eine Rolle bei Emotions- und Kontrollprozessen spielen. Das Unterdrücken ehrlichen Verhaltens geht also mit einer gewissen Anstrengung einher, das MRT misst Signale eines inneren Konflikts.

Die “Minority Report”-Vorgehensweise wird bereits von der US-Firma Cephos angeboten. Sie verwendet Hirnscanner, welche im Vergleich zu klassischen Detektoren, die auf biologische Signale wie Puls, Atmung und Blutdruck setzen, Lügner entlarven können.

Verzerrte Wahrnehmung: Menschliches Gehirn schätzt Größe von Körperteilen falsch ein

Wissenschaftlern des Londoner University College wollen herausgefunden haben, dass das menschliche Gehirn sich ein verzerrtes Bild von unseren Händen und unter Umständen auch von anderen Extremitäten macht.

In einer Reihe von Tests wurden Probanden Holzbrettchen auf die Hände gelegt. Dann wurden die Teilnehmer gebeten, aus dem Kopf ihre Hand auf das Brett zu malen. Die Zeichnungen, die so entstanden, waren durchschnittlich rund 60 % zu breit und 30 % zu gestaucht. "Unsere Ergebnisse könnten sich bedeutend für die Erklärung von Essstörungen wie Anorexie erweisen", so Studienleiter Dr. Matthew Longo. Denn das Gehirn habe eigentlich ein recht gutes Bild von dem individuellen Aussehen eines Körpers. Lediglich einige sehr herausstechende Punkte seien teilweise verzerrt. Wenn diese Verzerrungen jedoch in der Wahrnehmung der jeweiligen Person überhand nehmen, könne es zu Essstörungen kommen.

Belohnungsreize: Linke und rechte Gehirnhälfte können unabhängig voneinander motiviert werden

Belohnungsreize im Gehirn werden jeweils nur auf einer Seite verarbeitet, die andere ist unbetroffen

Model menschliches Gehirn, bunt, beschriftet
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Wissenschaftler des Pariser "Institut du Cerveau et de la Moelle épinière" haben herausgefunden, dass Gehirnhälften unterschiedlich stark motiviert sein können.

In aufwendigen Testreihen wurden 33 Probanden Bilder von Münzen mit unterschiedlichem Wert gezeigt, während sie sich auf einen Punkt auf einem Computerschirm konzentrieren sollten. Die Bildchen tauchten entweder auf der linken oder rechten Seite des Sichtfeldes auf, jedoch jeweils nur so kurz, dass sie nicht bewusst wahrgenommen werden konnten. Die Teilnehmer wurden zusätzlich jeweils gebeten entweder auf der linken oder rechten Seite einen Hebel zu bedienen.

Obwohl die Probanden nie genau sicher sein konnten, auf welcher Seite das Bildchen aufgetaucht war, waren sie dann motivierter, wenn die Münze auf der Seite aufgetaucht war, auf der sie auch gebeten worden waren, den Hebel zu bewegen. Dies galt jedoch nur, wenn eine Münze mit höherem Wert erschien. "Offenbar werden die unbewussten Belohnungsreize in neuronalen Schaltkreisen auf der einen Seite des Gehirns verarbeitet und gelangen gar nicht in die andere Hirnhälfte", schlussfolgerte das Forscherteam in seinem Bericht.

Das Gehirn speichert antrainierte Bewegungsabläufe

Das menschliche Gehirn ist eines der komplexesten Organe. Es kann sogar antrainierte Bewegungsabläufe in Bausteinen speichern und sie bei Bedarf schnell und problemlos wieder abrufen. Das fanden Forscher aus Würzburg und Leipzig jetzt in einer Studie heraus. Dafür beobachteten sie Geiger und Pianisten beim Musizieren.

Sie stellten bestimmte Bewegungsabläufe der Finger fest, welche sich bei ihren Griffen immer wiederholten. Anschließend erzeugten sie bei den Probanden durch eine transkranielle Magnetstimulation, die die Hirnrinde reizt, künstliche Fingerbewegungen, die einigen einstudierten Griffen der Musiker stark ähnelten. Durch die Speicherbausteine spart sich das Gehirn einen Großteil seiner Rechenleistung. Dadurch ist es den Musikern überhaupt möglich ein Stück mit Präzision und Leichtigkeit zu spielen. Diese Erkenntnis könnte man sich in Zukunft auch bei der Behandlung von Menschen zu Nutze machen, die aufgrund einer Erkrankung in ihren motorischen Fähigkeiten eingeschränkt sind.

Neurologie: Hirnstruktur kann Berufswahl beeinflussen

Neurologische Studie untersucht Zusammenhang zwischen Hirnstruktur und Berufswahl

Grafik Gehirn Neurologie in blau
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Narly Galestani ist Neurologin am Londoner University College. Im "Journal of Neuroscience" berichtet sie von einer Studie, die sie mit ihrem Team an 33 Menschen durchgeführt hat. 16 Menschen waren ganz beliebig ausgewählte gesunde Leute. Die 17 anderen waren Phonetiker. Das sind Sprachwissenschaftler, die sich viel mit Dialekten und Sprachlauten beschäftigen und die alles, was sie von Menschen hören, in Lautschrift übertragen können.

Studie untersucht, ob Gehirnstruktur die Berufswahl beeinflusst

Galestani hat nun mit ihrem Team die Gehirne der beiden Gruppen mit einem Magnetresonanztomografen gescannt und dann miteinander verglichen. Es zeigte sich, dass bei den Sprachexperten mit der meisten Berufserfahrung im Broca Areal ihrer linken Hirnhälfte der Pars opercularis besonders groß war. Das ist das motorische Sprachzentrum. Außerdem wiesen alle Phonetiker größere quer verlaufende Windungen in ihrer primären Hörrinde auf als die Nichtphonetiker.

Interessant sei nun, dass diese Querverwindungen sich schon in der Schwangerschaft ausbildeten, schreibt Galestani, denn das bedeute, dass diese besondere Hirnstruktur die spätere Berufswahl beeinflusst haben könnte. In einer früheren Studie fand Galestani heraus, dass Londoner Taxifahrer in ihren Gehirnen eine größere Region für räumliche Orientierung und Gedächtnis haben, als Nichttaxifahrer. Auch hier fragte sich Galestani, ob es die Hirnstruktur sei, die jemanden zum Taxifahrer werden lässt.

Laut einer Studie kann Essen zur Droge werden

Beim Essen können im Gehirn teilweise die gleichen Vorgänge wie bei Drogenkonsum festgestellt werden

Blonde, lächelnde Frau isst mit geschlossenen Augen einen Früchtekuchen
Pretty woman eating the cake.. © Kurhan - www.fotolia.de

Ashley Gearhardt hat in den "Archives of General Psychiatry" von einer Studie berichtet, bei der sie die Hirnströme von 48 jungen Frauen gemessen hat, während diese einen Schokomilchshake tranken. Sie hat festgestellt, dass im Gehirn die selben neuronalen Aktivitäten auftreten wie bei Drogensüchtigen, die gerade ihre Droge bekommen. Es wird nämlich das mesolimbische Belohnungssystem aktiviert und Dopamin ausgeschüttet.

Gleichzeitig zeigt sich beim lateralen orbifrontalen Kortex weniger Aktivität. Diese Region ist für Hemmung und Kontrollverhalten zuständig. Die Frauen hatten alle einen Body-Mass-Index (BMI) zwischen 24 und 40.

Noch kein Zusammenhang zwischen Esssucht und BMI ermittelt

Es waren keine Frauen mit Essstörungen darunter und es wurde nicht gemessen, wie hungrig diese Frauen im Moment der Hirnaufnahme durch den funktionellen Magnetresonanztomografen (fMRT) waren. Allerdings wurde gemessen, wie esssüchtig die einzelnen Frauen jeweils waren.

Es gibt die sogenannte Yale-Food Addiction Scale, die den Ess-Sucht-Wert eines Menschen messen kann. Bei den Frauen mit den höchsten Ess-Sucht-Werten waren die neuronalen Aktivitäten besonders ausgeprägt. Es ließ sich allerdings kein Zusammenhang zwischen Ess-Sucht-Wert und BMI nachweisen.

Ist das schön? Was wir als ästhetisch wahrnehmen, entscheidet ein einzelnes Hirnareal

Schönheit liegt bekanntlich im Auge des Betrachters. Neurologen können nun sogar erklären, welches Hirnareal entscheidet, was unsere Augen schön finden. Demnach befindet sich unser Ästhetikempfinden im mittleren „orbitofrontalen Kortex“. Dieser befindet sich im Vorderhirn direkt hinter unserer Stirn.

Betrachten wir ein Kunstwerk, oder einen Menschen, so wir dieses Areal aktiv und bewertet das Gesehene auf seine Schönheit hin. Doch es werden nicht nur visuelle Reize an dieser Stelle untersucht, sondern auch akustische. Ob wir ein Lied schön finden oder nicht, wird also an der selben Stelle bewertet.

Diese Ergebnisse basieren auf neurologischen Scans von 21 Freiwilligen. Das verschiedene Sinneseindrücke von einem Kortex bearbeitet werden, ist übrigens erstaunlich. Meist reagieren verschiedene Bereiche für verschiedene Eindrücke. Dieses Ergebnis legt den Schluss nahe, dass der Aspekt der Schönheit für unser Gehirn übergreifend ist. Das Hirn entscheidet damit auch, was für uns Kunst ist und was nicht.

Das ganze Gehirn jubelt über einen Sieg

Fast das ganze Gehirn soll an der Entstehung von Freude oder Ärger beteiligt sein

Spielzug bei Mensch ärgere dich nicht, Brettspiel
Rauswerfen © Kathrin39 - www.fotolia.de

Manche Menschen können einfach nicht verlieren, selbst wenn sie gegen ihre Kinder Karten oder "Mensch ärgere dich nicht" spielen. Sie sind jedoch nicht einfach nur besonders ehrgeizig, sondern besitzen möglicherweise ein ausgeprägtes Belohnungszentrum im Gehirn, das jedoch wie US-amerikanische Wissenschaftler herausfanden, anders funktioniert als bisher angenommen.

Fast gesamtes Gehirn für Freude oder Ärger verantwortlich

So ist Timothy Vickery von der Yale University der Ansicht, dass nicht nur eine einzelne Hirnregion für Freude oder Ärger bei Sieg oder Niederlage verantwortlich ist, sondern fast das gesamte Gehirn. Dies, so Vickery, sei das Ergebnis einer Studie mit Testpersonen, die "Schere, Stein, Papier" gegen einen Computer spielen mussten. Dabei lagen die Probanden im Magnetresonanztomographen (MRT).

Das Ergebnis der Untersuchung zeigte, dass fast alle höher entwickelten Gehirnregionen beteiligt waren, das Spielergebnis zu verarbeiten. So existiere zwar ein Belohnungszentrum, fasst Vickery zusammen, doch von dort schütte ein Netzwerk von Nervenzellen das sogenannte Glückshormon Dopamin aus, falls ein Mensch gewinne. Diese Informationen erreichten anschließend nahezu das gesamte Gehirn. Eine solche Reaktion erfolge ebenfalls im Falle einer Niederlage, so der Neurowissenschaftler.

Britische Studie: An der Hirnstruktur kann man erkennen, ob jemand viele Facebook-Freunde hat

Mehreren Versuche zeigen den Zusammenhang zwischen der Hirnstruktur und dem virtuellen Freundeskreis

Jugendlicher wird auf Händen von mehreren Freunden getragen
Young man being carried above his high school peers © Yuri Arcurs - www.fotolia.de

Ryota Kanai arbeitet als Wissenschaftler am University College in London. In der aktuellen Ausgabe der "Proceedings of the Royal Society B" berichtet er darüber, dass man Menschen mit einem großen Online-Freundeskreis an ihrer Hirnstruktur erkennen kann.

In mehreren Versuchen mit 125 studentischen Testpersonen zeigte sich, dass Menschen mit einem großen Freundeskreis etwa bei Facebook an drei Bereichen im Schläfenlappen mehr graue Substanz haben als Leute mit einem kleinen oder gar keinem virtuellen Freundeskreis. Einer dieser drei Bereiche ist der entorhinale Cortex.

Entorhinaler Cortex und die rechte Amygdala

Er ist für das Zuordnen und Merken von Namen und Gesichtern zuständig. Ob Menschen mit einer solchen Hirnstruktur dazu neigen, bei Facebook viele Freunde zu gewinnen oder ob die vielen Freunde bei Facebook die Hirnstruktur verändern, sei vorerst noch unklar, so Kanai.

Bei Menschen mit großen realen Freundeskreisen war dagegen die rechte Amygdala vergrößert. Sie ist für die emotionale Bewertung von Situationen zuständig.

Reale und virtuelle Freunde

Der Wissenschaftler fand auch heraus, dass viele Menschen mit einem großen virtuellen Freundeskreis oft nur einen kleinen realen Freundeskreis haben. Umgekehrt gilt das gleiche. Für die Studie wurden die Probanden mehrfach befragt und mit einem Magnetresonanztomografen (MRT) untersucht.

Forscher können Aktivität des Hirns verlangsamen

In einem Versuch mit Ratten ist es Forschern gelungen, das Gehirn der Tiere zu verlangsamen

Grafische Darstellung menschliches Gehirn
menschliches gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de

Unser Gehirn ist ähnlich wie unser Herz 24 Stunden am Tag für uns im Einsatz. Dabei spielt es keine Rolle, ob wir hart arbeiten, vor dem Fernseher sitzen oder schlafen. Das Gehirn muss arbeiten, nicht zuletzt auch, damit vegetative Funktionen wie Herzschlag und Atmung überwacht werden können.

Ähnlich wie bei einem Computer frisst es als zentrales System damit auch jede Menge Energie. Schätzungsweise braucht es 25 Prozent des Blutzuckers und 20 Prozent des aufgenommenen Sauerstoffs am Tag.

Forscher haben sich daher der Frage gewidmet, ob man diesen Verbrauch herab senken kann. Ohne, dass wichtige Aufgaben bedroht werden, will man die Aktivität des Hirns verlangsamen.

Beeinflussung eines Proteins bewirkt "Energiesparmodus" des Gehirns

Was nach Utopie klingt, ist Forschern aus England im Versuch mit Ratten tatsächlich bereits gelungen. Sie entdeckten, dass das Protein AMPK für den Stoffwechsel im Hirn ganz essentiell ist. Beeinflusst man dieses Eiweiß, werden die Nervenzellen weniger aktiv, unser Gehirn geht also in den „Energiesparmodus“.

Die Entdeckung könnte für die Therapie von Schlaganfall-Patienten wichtig werden. Der Schaden bei einem akuten Anfall könnte minimiert werden, wenn Ärzte im Krankenhaus sofort auf das Protein zugreifen und damit das Hirn auf Sparflamme stellen.

Forscher lesen aus Gehirnwellen, welche Worte wir hören

Es ist ein erstaunlicher Fortschritt in der Hirnforschung. Medizinern ist es gelungen, die Gehirnwellen eines Menschen so zu interpretieren, dass sie nachvollziehen können, was dieser gehört hat. Dabei geht es nicht nur um das Hören verschiedener Frequenzen, sondern um das tatsächliche Wahrnehmen von Worten.

Die Forscher können allein durch einen Blick auf die Hirnwellen rekonstruieren, welche Worte ein Mensch vernommen hat. Dafür beobachten sie das Sprachzentrum im Gehirn und messen die genauen Aktivitäten. Das Schallmuster, das beim Sprechen auf unser Gehör trifft, wird weitergeleitet und von unserem Gehirn interpretiert. Jedes Wort wird etwas anders verarbeitet und so lässt sich aus den Signalen ableiten, was die Testperson gehört hat. Die Methode ist bereits so gut verfeinert, dass die Forscher ihre Rekonstruktionen des Gehörten von einem externen Spracherkennungs-Programm wieder geben lassen können.

Die Forscher wollen damit vor allen Dingen erreichen, dass in naher Zukunft auch Menschen wieder sprechen können, die zwar geistig dazu in der Lage sind, aber durch Krankheit oder Unfall nicht mehr körperlich. Man will nun die Sprachsignale so erforschen, dass man auch mehr über das Sprechdenken lernt. Damit wäre es irgendwann möglich, dass die gedachten Worte von Menschen mittels des Spracherkennungs-Programms wieder gegeben werden können.

Der Mensch - Gewohnheitstier durch und durch

Wir alle sind Gewohnheitstiere und das oft ohne es zu wissen. Doch bei den meisten beginnt bereits der Morgen mit festen Ritualen. Das Frühstücksei steht links, der Brotaufstrich rechts. Der Apfel liegt immer an der selben Stelle, genauso wie die Wurst. Unbewusst decken wir den Frühstückstisch immer auf die gleiche Art und Weise. Diese unbewussten Muster erleichtern es dem Menschen, sich im Alltag zurecht zu finden und das ist von der Natur durchaus auch so gewollt.

Indem wir häufige Arbeiten immer gleich durchführen, haben wir mehr Hirnkapazität für ungewohnte Arbeiten und Denkprozesse frei. Die fertigen Muster für Schuhebinden und co. laufen mehr oder weniger im Hintergrund ab. Hier liegt zum Beispiel auch die Gefahr, beim täglichen Autoweg zur Arbeit einen Unfall zu haben. Ist dort plötzlich eine Baustelle, die jahrelang nicht vorhanden war, reagiert das Gehirn dies eventuell zu langsam, da es auf das gewohnte Muster eingestellt war.

Neurologen haben entdeckt, dass man diese Gewohnheitshandlungen im Hirn ablesen kann. Ist etwas vergleichsweise neu und erfordert unsere direkte Aufmerksamkeit, arbeitet vor allen Dingen das Großhirn. Wiederholt sich jedoch etwas immer und immer wieder, verlagert sich die Aktivität mehr ins Kleinhirn und am Ende in die Basalganglien. Das ist eine Gruppe von Nervenzellen, die für automatische Handlungen zuständig sind, wie etwa das Aufhängen der Jacke, nachdem man zuhause angekommen ist. Sie steuern am Tage 90 Prozent aller Gewohnheitshandlungen und überlassen es dem Großhirn, Probleme im Büro oder der Schule zu lösen.

Selbstlosigkeit ist im wahrsten Sinne des Wortes Kopfsache - diese Menschen haben mehr Gehirn

Das Gehirn eines jeden Menschen ähnelt sich im Grunde seines Aufbaues. Je nach emotionellen Erfahrungen, der Bildungswege und durch Krankheiten können sich die Hirne jedoch in ihrem genauen Aufbau leicht unterscheiden. Nun haben Forscher herausgefunden, dass selbstlose Menschen nicht nur durch ihr Handeln sichtbar anders ticken. Das Anderssein ist nun auch für die Medizin messbar. Das Gehirn von solch altruistischen Menschen ist in der Tat größer als das Hirn von Egoisten. Genau zwischen Scheitellappen und Schläfenlappen scheint das Zentrum für die Großzügigkeit zu liegen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die freigiebigen Menschen hier mehr graue Hirnsubstanz vorweisen können.

In einem Experiment wurden Menschen gebeten, Geld zwischen einem Fremden und sich selbst aufzuteilen. Die Größe der Areale im Hirn und die Hirnströme wurden dabei gemessen. Es zeigte sich, dass die Hirnaktivität freigiebiger Menschen durch das Mehr an Hirnmasse in der genannten Region erst dann deutlich stieg, wenn es um große Mengen Geld ging. Bei den Egoisten dagegen, war die kleine Region schon bei niedrigen Beträgen sehr aktiv.

Für die Neurologen ist das endlich der erste biologische Beweis für diesen Unterschied. Allerdings sehen sie das altruistische Gebaren mancher Menschen nicht als angeborene Komponente. Die Erziehung und die Erfahrung mit anderen prägt uns deutlich mehr. Es ist daher denkbar, dass Altruisten nicht mit dem Mehr an grauer Substanz zwischen Scheitel- und Schläfenlappen geboren werden, sondern die Region mit den Jahren ausgebaut wird. Es wäre natürlich auch der umgekehrte Fall denkbar, dass alle mit der gleichen Menge geboren werden, egoistische Menschen die Region aber verkümmern lassen.

Warum wir aus den Fehlern der anderen lernen können

Forscher haben bei Experimenten mit Affen, in dem Fall waren es Rotgesichtsmakaken, festgestellt, warum wir in der Lage sind aus den Fehlern von anderen zu lernen.

Dieses Erkennen und Lernen geschieht in einer bestimmten Gehirnregion hinter der Stirn, im sogenannten präfrontalen Kortex. Bei den Experimenten mussten zwei Makaken sich gegenüber setzen und der eine sollte einen bestimmten farbigen, gelb oder grün, Button drücken. Wenn er den richtigen ausgewählt hatte, dann bekamen beide Affen etwas zu trinken, ansonsten gingen beide leer aus. Danach wurde die Rolle gewechselt, doch die richtigen Farben aber erst nach einigen Durchgängen.

Die Forscher stellten fest, dass der Affe, der zuerst den anderen beobachtet hatte, dann dies für sich nutzen konnte und weniger falsch machte. Bei den Tests wurden von den Affen die einzelnen Gehirnsignale aufgezeichnet und immer dann, wenn der eine einen Fehler machte, vermehrten sich die Signale bei dem Zuschauenden. Schon bei früheren Studien hatte man beim Menschen solche Signale gemessen, wenn sie selber falsch reagiert hatten.

Musikalische Menschen haben ein besseres Hörverständnis

Nicht jedem fällt es leicht in lauter Umgebung einer Konversation zu folgen. Menschen, die in ihrer Kindheit ein Instrument gelernt haben, haben dabei jedoch deutliche Vorteile gegenüber unmusikalischen Personen, wie eine Studie der Northwestern University mit 45 Erwachsenen zeigt.

Die Probanden wurden nach ihrer musikalischen Vorgeschichte in drei Gruppen eingeteilt. Die erste Gruppe hatte keine Erfahrungen im Instrument-Spielen, die zweite Gruppe hatte als Kind zwischen einem und fünf Jahren ein Instrument gelernt und die dritte Gruppe hatte zwischen sechs und elf Jahren Erfahrungen im Musizieren. Anschließend wurden allen drei Gruppen acht verschiedene Geräusche vorgespielt und währenddessen die elektrischen Signale in ihrem Hirnstamm gemessen.

Es zeigte sich, dass der Hirnstamm bereits bei denjenigen, die in ihrer Kindheit nur ein Jahr ein Instrument gespielt hatten, Störgeräusche effektiver ausblenden und sich nur auf die relevanten Töne konzentrieren konnte als bei den Probanden, die keinerlei Erfahrungen im Instrument-Spielen hatten.

Auch im Schlaf sind Hörsinn und Geruchssinn noch aktiv

Forscher aus Israel fanden heraus, dass der Hörsinn und Geruchssinn beim Menschen auch während des Schlaf voll aktiv ist. In verschiedenen Experimenten konnten die Wissenschaftler dieses nachvollziehen.

Schon früher hatte man festgestellt, dass im Schlaf sich Erlerntes verfestigt, doch jetzt zeigte sich, dass auch neue Informationen, zum Beispiel Melodien und bestimmte Gerüche, wahrgenommen und gespeichert werden.

Bei ihren Experimenten lernten die Teilnehmer zwei kurze Melodien auf einem Klavier zu spielen, und nachts wurden diese beiden Melodien den Teilnehmern, die man in zwei Gruppen unterteilt hatte, jeweils leise über einen Kopfhörer vorgespielt, ohne dass sie es wussten und bemerkten.

Am nächsten Tag stellte man fest, dass die Teilnehmer die Melodie, die sie zusätzlich in der Nacht hörten, besser fehlerfrei spielen konnten.

Ich-Bewusstsein ist hochkomplex und funktioniert über mehrere Hirnareale

Das Ich ist gleich an mehreren stellen im Gehirn beheimatet

Grafik eines Röntgenbilds des menschlichen Schädels mit hervorgehobenem Gehirn auf schwarzem Hintergrund
Skeleton X-Ray - Brain 1 © Jeffrey Collingwood - www.fotolia.de

Der Mensch hat ein Bewusstsein und das unterscheidet ihnen in den Augen vieler Wissenschaftler von den übrigen Tieren. Doch wie komplex dieses Bewusstsein wirklich ist, konnte bisher noch nicht erschöpfend erforscht werden. Nun überraschen Wissenschaftler mit neuen Erkenntnissen.

Demnach ist die Selbsterfahrung nicht wie bis dato angenommen in einem Areal des Hirns beheimatet, sondern gleich in mehreren.

Wo sitzt das Ich?

Man ging bisher davon aus, dass der Sitz des Ichs in der Großhirnrinde ist. Dort wird es von drei Teilstücken erschaffen und zwar von der Inselrinde und vom präfrontalen und vom anterioren cingulären Cortex. Nun weiß man, dass auch verschiedene Bereiche außerhalb der Großhirnrinde offenbar zusammen arbeiten müssen. Erst diese komplexe Vernetzung macht es möglich, dass ein jeder Mensch sich als ein Individuum wahrnimmt.

Diese Erkenntnis konnten US-Forscher aufgrund eines besonderen Patienten erlangen. Er war Teil ihrer neurologischen Studie und litt an einer Verletzung des Gehirns. Dieser Schaden war genau in den drei Arealen der Großhirnrinde, indem der bisherigen Forschungsmeinung nach das Ich-Bewusstsein sitzt.

Der Mann hatte nur noch zehn Prozent der Inselrinde und gerade einmal ein Prozent des anterioren cingulären Cortex. Er hätte demnach große Probleme haben müssen, sich selbst als ein „Ich“ zu erfahren. Doch er konnte es eindeutig und dies sowohl in Gesprächen, als auch auf Fotos oder beim Blick in den Spiegel. Das einzige, was bei ihm wirklich als defekt bezeichnet werden musste, war das Gedächtnis.

Dieses konnte kaum noch neue Informationen speichern. Die Neurologen gehen daher nun davon aus, dass eine intensive Vernetzung des Gehirns unser Ich-Bewusstsein ausmacht.

Von wegen Multitasking - das kostet in den meisten Fällen nur noch mehr Zeit

Der Begriff Multitasking ist heutzutage in aller Munde. Gerade in der Arbeitswelt muss man diese Fähigkeit angeblich beherrschen, damit man ein guter Mitarbeiter ist. Wer sich auf die Kunst des Multitaskings versteht, der kann mehrere Dinge gleichzeitig machen und spart so viel Zeit. Da Zeit nun einmal Geld ist, wird man so für die Firma sehr wertvoll.

Doch auch im Privaten ist die Fähigkeit gefragt und daher setzt sich so mancher vom frühen Morgen bis zum Schlafengehen quasi unter Dauerstress. Forscher haben jedoch längst nachgewiesen, dass Multitasking weder gesund ist, noch wirklich viel Zeit spart. Oft ist genau das Gegenteil der Fall: man tut mehrere Dinge nur oberflächlich und es schleichen sich Fehler ein. Außerdem ist gerade das Verarbeiten der neuen Aufgaben extrem anstrengend.

Eine US-Studie zeigte, dass das ständige Unterbrechen im Büro dazu führte, dass die Angestellten im Schnitt 25 Minuten brauchten, um in ihren vorherigen Arbeitsfluss wieder hineinzukommen. Der Faktor des Ablenkens wird bisher noch zu sehr unterschätzt. Wer sich auf das Multitasking einlässt, der erklärt sich die gesamte Zeit über dazu bereit, sich auf jedes ablenkende Signal zu konzentrieren, denn es könnte ja ein neuer Arbeitsauftrag sein. So macht man sich also selbst empfänglich für alles, was von der eigentlichen Aufgabe ablenkt.

Die Anforderung, dass jeder Mensch wahres Multitasking beherrscht, ist unrealistisch. In einer Studie mit 200 Probanden waren gerade einmal fünf Menschen in der Lage, ein Telefongespräch zu führen und in einem Fahrsimulator diverse Brems- und Ausweichmanöver sicher durchzuführen.

Jeder kann soziale Hierarchien verstehen - Ärzte erforschen die Gehirnfunktion dahinter

Sobald man neu in einer sozialen Gruppe ist - sei es der Freundeskreis eines Bekannten oder ein neues Team im Büro - findet man nach wenigen Augenblicken schon heraus, wer die Position des Chefs inne hat. In der Natur würde man sagen, man erkennt das Alphatier der Gruppe und ordnet sich diesem entweder auch unter oder macht dessen Position streitig.

Doch das Erkennen des Chefs gelingt fast jedem Menschen, unabhängig von der Situation oder dem eigenen Bildungsstand. Forscher wollten wissen, woher genau dieses instinktive Wissen kommt und führten eine Studie mit 26 Probanden durch.

Alle wurden gebeten ein Computerspiel zu spielen, bei dem es um Science-Fiction ging. Die Figuren im Spiel waren ähnlich organisiert, wie man es aus Star Trek kennt. Allen Probanden gelang es spielend, die interne Hierarchie zu erkennen und den Chef zu benennen. Außerdem lernten die Teilnehmer im Spiel verschiedene Galaxien kennen, wo es natürlich keine Rangfolgen zu erkennen gibt.

Während sie das Spiel spielten und ihre Aufgabe lösten, wurde ihre Hirnaktivität gemessen. Es zeigte sich dabei, dass verschiedene Hirnbereiche aktiv worden, je nachdem ob es gerade um die Nicht-Hierarchien oder die sozialen Hierarchien ging. Der Hippocampus und die Amygdala waren besonders aktiv, wenn man die Teilnehmer bat, die Alphatiere der Gruppe zu finden.

Dagegen war der Hippocampus allein, wenn es nur um die Galaxien ging. Das Verständnis der Gruppenstruktur sitzt demnach im Amygdala. Dies wird insofern untermauert, da dieser Hirnbereich bei jenen Probanden am größten war, die am schnellsten die Struktur erkennen und benennen konnten.

Neurowissenschaft - Wie das Gehirn Entscheidungen fällt

Jeden Tag sind Menschen gezwungen, Entscheidungen zu treffen. Ob zu Hause, auf der Arbeit oder in der Freizeit - immer wieder ist man gefordert, ein Urteil zu fällen. Britische Forscher haben sich nun damit befasst, welche Hirnregionen dabei eine besondere Rolle spielen.

Dabei haben sie herausgefunden, dass beim Fällen einer Entscheidung zwei Bereiche im Gehirn zusammenarbeiten. Der sogenannte ventromediale präfrontale Cortex wirkt dabei gemeinsam mit einer angrenzenden Hirnregion. Dieser Vorgang bestimmt, wie sehr ein Mensch überzeugt ist, die richtige Entscheidung zu treffen. Außerdem zeigt die Hirnaktivität auf, wie sehr man in der Lage ist, seine Handlungen und die Folgen zu reflektieren.

Die Studie ergab auch, dass Menschen bei ihren Entscheidungen nicht immer gleich sicher oder unsicher sind. Dies konnten die Forscher bestätigen, indem sie die neuronalen Signale bei selbstbewussten und weniger selbstbewussten Urteilen untersuchten. Sie gewannen bei ihrer Analyse neue Einsichten, wie das Gehirn Entscheidungen lenkt.

Ilusionen der Überlegenheit: Größenwahn sitzt tief im Gehirn

Wer sich selbst für besser, intelligenter oder schöner als der Rest der Menschheit hält, gilt generell als größenwahnsinnig und arrogant. Dabei können diese Menschen häufig gar nichts dafür, denn die Illusion besser als alle anderen zu sein, sitzt tief im Gehirn.

Dies stellten japanische Forscher fest, die in Chiba 24 junge Männer an einem Test teilnehmen ließ. Sie sollten bei 52 Begriffen entscheiden, wie stark sie selbst dieses Merkmal auf einer Skala von 0 bis 100 besaßen. Anschließend wurden die Gehirnströme der Probanden mit funktioneller MRT und PET gemessen.

Dabei stellte sich heraus: Je positiver sich die Teilnehmer selbst gesehen hatte, umso schwächer waren bestimmte Hirnareale bei ihnen miteinander verknüpft. Der Anteriore Cinguläre Cortex (ACC) funktioniert in der Regel wie ein Kontrollzentrum, welches das Denken reguliert und soziale Informationen richtig einstuft. Ist die Verbindung zum sensormotorischen Striatum (SMST) gestört, welches das Selbstbild eines Menschen reguliert, kommt es zu einem übersteigert positiven Selbstbild.

Zugleich wiesen die Hirnscans auch darauf hin, warum manche Menschen ein sehr negatives Bild von sich haben können, zum Beispiel Menschen, die unter Depressionen leiden: Bei ihnen ist die Balance der Botenstoffe Dopamin und Serotonin so gestört, dass das positive Selbstbild zu stark unterdrückt wird: Bei ihnen schlägt die Illusion der Überlegenheit ins Negative um.

Wenn Zeugen sich erinnern - Falsche Aussagen vor Gericht können Unschuldige ins Gefängnis bringen.

Schwarz-weiß Bild Jugendlicher in Kapuzenpulli hockt an Mauer, Hände in Handschellen
teen in handcuffs, young teen against wall, slight added grain © Sascha Burkard - www.fotolia.de

Augenzeugen sind bei Straftaten von großer Bedeutung. Doch nicht selten trügen Sinneseindrücke und das Erlebte entspricht nicht den Tatsachen. Psychologen wissen schon lange, wie leicht wir uns täuschen. Doch ihnen ist auch bekannt, wie sich falsche Aussagen vermeiden lassen.

Justizirrtum durch falsche Identifizierung

Eine Studie von US-Wissenschaftlern zeigt, dass 90 Prozent aller erkannten Justizirrtümer auf eine falsche Identifizierung zurückzuführen sind. Nicht jeder Irrtum wird auch aufgeklärt. Die Erinnerung täuscht uns deshalb so oft, weil sie eine Ansammlung von Erfahrungen ist, die sich überlagern und gegenseitig beeinflussen. Auch Stress kann sich negativ auf das Gedächtnis auswirken.

Vor allem Gegenüberstellungen von Zeugen und Tatverdächtigen sind anfällig für falsche Identifizierungen. So erkannten in einem Versuch 70 Prozent der Probanden einen Täter, obwohl diese Person mit dem Geschehen nichts zu tun hatte. Schlichtes Pech kann einen Unschuldigen zum Verbrecher werden lassen.

Beschreibung noch vor Gegenüberstellung

Damit dies nicht passiert, ist die Polizei dazu übergegangen, vor einer Gegenüberstellung Augenzeugen zu einer Beschreibung des Verdächtigen aufzufordern. Mögliche Täter führen die Beamten nicht mehr zur selben Zeit vor, sondern nacheinander. So vergleicht der Zeuge alle präsentierten Personen einzeln mit seiner Erinnerung, aber nicht untereinander. Suggestivfragen sind besonders gefährlich. Sie sollten daher bei Befragungen vermieden werden.

Warum man vertraute Gesichter in einer neuen Umgebung nicht gleich erkennt

Junge Frau im Supermarkt hält Paprika in Händen
Woman shopping in produce section © Monkey Business - www.fotolia.de

Wir neigen dazu, vertraute Gesichter nicht sofort einordnen zu können, wenn einem diese in ungewohnter Umgebung begegnen.

Forscher aus London sind dem Phänomen einmal auf dem Grund gegangen, weshalb man ein paar Sekunden braucht, ehe man seinen eigenen Hausarzt im Supermarkt erkennt. In einem weißen Kittel jedoch würde man sofort wissen, um wen es sich handelt.

Ein bekanntes Gesicht zwischen Unbekannten erkennen wir häufig nicht

An der Studie nahmen ausschließlich Personen teil, die sich sehr gut Gesichter merken konnten. Ihnen wurden immer wieder verschiedene Gesichter gezeigt. Nach einer gewissen Zeit wurden einige Gesichter als bekannt eingestuft und auch wiedererkannt.

Zeigte man allerdings den Testpersonen wieder eine Reihe völlig unbekannte Gesichter und auch einen anderen Kontext dazu, so erkannten sie dazwischen gezeigte vertraute Gesichter wesentlich seltener.

Dabei scannte man das Gehirn um aufzeigen zu können, was dahinter steckt, wenn man ein Gesicht wiedererkennt.

Das Erkennen von Umgebung und Gesicht

Die Forscher haben belegen können, dass es zwei verschiedene Regionen im Gehirn sind, die für die Gesichtserkennung zuständig sind. Während die eine Hälfte daran arbeitet, sich das Gesicht im einzelnen einzuprägen, gibt die andere Hälfte den Hinweis, ob man das Gesicht bereits kennt oder nicht.

Völlig unabhängig davon, ob man mit der dazugehörigen Person vertraut ist oder nicht. Das spiele laut den Forschern keine Rolle. Gesichter werden in ihrer vertrauten Umgebung allerdings schneller erkannt, weil sich das Gehirn nicht nur an das Gesicht allein erinnert, sondern auch an die Umgebung.

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Quellenangaben

  • Bildnachweis: menschliches gehirn © Sebastian Kaulitzki - www.fotolia.de
  • Bildnachweis: Erste Hilfe bei Gehirnerschütterung © Henrie - www.fotolia.de
  • Bildnachweis: Schlaganfall. Blutgerinnsel. Hirnschlag © Henrie - www.fotolia.de
  • Bildnachweis: Model Brain © Karen Roach - www.fotolia.de
  • Bildnachweis: Entwicklung des Gehirns © ag visuell - www.fotolia.de

Autor:

Paradisi-Redaktion - Artikel vom (zuletzt überarbeitet am )

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