Der Kopf Die Kommandozentrale Das Gehirn Das menschliche Gehirn liegt in der knöchernen Schädelhöhle und lässt sich in fünf Abschnitte aufteilen. Jeder Abschnitt erfüllt eine bestimmte Aufgabe: Das Kleinhirn und das Großhirn bestehen aus der äußeren Hirnrinde (graue Substanz) und dem inneren Hirnmark (weiße Substanz). Die Oberfläche (die Hirnrinde) beider Hirnabschnitte ist durch Furchen und Windungen stark vergrößert. Das Großhirn ist in die Körperwahrnehmung betreffende (somato-sensorische) und in motorische Rindenfelder unterteilt. Die motorischen Rindenfelder steuern alle bewussten Verhaltensweisen, wie z. B. Sprechen und Schreiben. Die beiden Hirnhälften des Großhirnes haben unterschiedliche Funktionen. So wird der linken Gehirnhälfte der Verantwortungsbereich für die logischen, mathematischen Fähigkeiten zugesprochen. Die Sprache, also verbale Äußerungen und analytisches, gradliniges Denken entstammen der linken Seite. Auf der rechten Gehirnhälfte sind eher künstlerische und kreative Fähigkeiten, sowie visuelle Wahrnehmungen (u.a. räumliche Vorstellungsvermögen) angelegt 1. Gehirnabschnitte & Funktionen 2 Großhirn: Teilt sich in zwei Hälften (Hemisphären) auf, die wiederum in vier Abschnitte (sogenannte Lappen) gegliedert sind. Den Lappen werden bestimmte Funktionen zugeordnet, so dass das Großhirn als Zentrum für Geruch, Gehör, Sprache, Tastsinn, Geschmack, Sehen, Bewegung, Denkvermögen und das Bewusstsein gilt. Hier finden Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen statt. Zwischenhirn: Umschaltstation zwischen Sinnesorganen (Augen, Ohren etc.) und grauer Substanz der Hirnrinde Steuert und regelt die Körperfunktionen (Durst, Hunger, Körpertemperatur), das Verhalten (Flucht, Angriff) und den Biorhythmus (Schlaf- und Wachzustand). Gilt als Schaltzentrale zwischen Nerven- und Hormonsystem 3 Mittelhirn: Hier kommen sensorische Informationen an und werden weiterverarbeitet Umschaltstation zwischen Sinnesorgan und Muskulatur Reflexzentrum (Pupillenreflex) 1 vgl. DUDEN Biologie, 2004, S. 158; Wissensspeicher Biologie, 1998, S. 220) 2 vgl. DUDEN Biologie, 2004, S. 159) 3 Hormone sind chemische Signalstoffe, die die Koordination von Körperfunktionen sichern. Sie beeinflussen den Stoffwechsel und den Energiehaushalt, sie fördern bzw. hemmen das Wachstum und die Entwicklung und nehmen Einfluss auf das Verhalten. (vgl. DUDEN Biologie, 2004, S. 169) 1
Kleinhirn: Koordination von Bewegungen und Gleichgewicht Befehlsformulierung für Körperaktivitäten Hinterhirn/ Nachhirn: Weiteres Reflexzentrum (Schlucken, Kauen, Husten, Speichel- und Tränenfluss) Kreislauf- und Atmungszentrum Das Gedächtnis Gedächtnis = immer wieder abrufbare Informationsspeicherung 4 Lernen (Wissenserwerb) und Gedächtnis (Wissensabruf) beeinflussen und bedingen sich gegenseitig. Damit arbeitet das Gedächtnis in Teilprozessen. Nach der Einspeicherung ins Kurzzeitgedächtnis folgt das Abspeichern Behalten im Langzeitgedächtnis und schließlich, wenn notwendig, auch wieder das Abrufen der Information aus dem Speicher (Langzeitgedächtnis). Es gibt biologisch anerkannte Merkmale des menschlichen Gedächtnisses. So gilt es als sicher, dass 5 : nur etwa 1 Prozent der bewusst aufgenommenen Informationen langfristig gespeichert wird die Menge der zu speichernden Informationen begrenzt ist Einzelinformationen nach nervöser Verarbeitung meist generalisiert werden die Speicherung der Information in mehreren Schritten erfolgt in jedem der Teilschritte ein Vergessen möglich ist wiederholte Aufnahme und Verarbeitung der Information die Überführung in das Langzeitgedächtnis erleichtert beim Menschen die zusätzliche Möglichkeit der Abstraktion durch Verbalisierung besteht. Das nachfolgende Schema zeigt die einzelnen Stufen der Verarbeitung von Informationen von der Wahrnehmung der Information bis hin zur möglichen Speicherung im tertiären Langzeitgedächtnis. 4 vgl. DUDEN Biologie, 2004, S. 160 5 https://www.dasgehirn.info/denken/gedaechtnis 2
Schritte der Speicherung von Informationen 6 Äußerer Reiz / Information sensorisches Gedächtnis (Ultrakurzzeitgedächtnis) Speicherung: direkt groß kurz (0,5-2 sek) aufgrund von Verstreichen der Zeit oder Verdrängung durch neue Information (Vergessen / Verblassen) Herausfiltern von Merkmalen Mustererkennung Aufmerksamkeit primäres Gedächtnis (Kurzzeitgedächtnis) Arbeitsspeicher bewusste Verarbeitungsprozesse Speicherung: akustisch, visuell gering, 7 -/+ 2 Informationen vorübergehend bis 20 sek. ohne Wiederholung aufgrund von Störungen, fehlenden Wiederholungen, Verstreichen von Zeit sekundäres Gedächtnis (Langzeitgedächtnis) Wissensstrukturen Fähigkeiten & Fakten Speicherung: Netzwerk theoretisch unbegrenzt möglicherweise lebenslang aufgrund unzureichender Einspeicherung, Verstreichen von Zeit, Misslingen des Abrufs Übung Wiederholung tertiäres Gedächtnis (Langzeitgedächtnis) permanent z.b. Name kein Vergessen, nur Krankheit 6 vgl. Duden Biologie, 2004, 160 3
Eine Erinnerung ist die Fähigkeit, über gespeicherte Informationen in neuen Zusammenhängen zu verfügen und sie zu nutzen. Diese Informationen sind oft nur unvollständig, modifiziert und nicht jederzeit abrufbar. 7 Etwas zu vergessen ist das Ergebnis einer unzureichenden Informationsspeicherung bzw. Lernleistung. Der Speicherinhalt ist nicht mehr vorhanden oder zurzeit und in diesem Zusammenhang nicht nutzbar. Vergessen wird durch das Fehlen von Wiederholungen bedingt, die zum Behalten erforderlich sind (...). 8 Die Kommunikation im Körper mit Hilfe von Zellen Neuronen und Gliazellen Die Gehirnzellen leisten die Arbeit in unserem Gehirn, der uns zu dem werden lässt, der wir sind. Neuronen und Gliazellen gelten dabei als die zwei wichtigsten Zelltypen im Gehirn 9. Die Neuronen: Die Weitergabe von Informationen wird durch die Nervenbahnen und Nervenzellen (Neuronen) realisiert. Laut der aktuellsten Schätzung befinden sich 86 Milliarden Neuronen im Gehirn. Sie sind dafür verantwortlich, dass wir sprechen, handeln, fühlen können. Sie steuern unser gesamtes Verhalten. Durch ihre vielfältige Verschaltung entstehen Netzwerke, die auch komplexe Reize verarbeiten. 10 Neuronen bestehen aus einem Zellkörper und mehreren Verästelungen (Fortsätzen):Zum einen gibt es die Axone (man könnte hier auch von einer Leitung oder einem Zweig sprechen), die Reize weiterleiten, und die Dendriten (dabei handelt es sich um größere Verzweigungen, manchmal spricht man auch von Bäumen ), die Reize empfangen. Neuronen werden in unterschiedliche Klassen aufgeteilt, je nach Anzahl der Fortsätze, dem Sitz im Körper oder der Funktion der Zelle. Miteinander verbunden sind Neuronen über Synapsen, im menschlichen Hirn geschätzt rund 100 Billionen, so dass durchschnittlich eine Nervenzelle mit 1000 anderen verbunden wäre. Die Gliazellen: Die insgesamt etwa ebenso häufigen, meist kleineren Gliazellen ermöglichen Nervenzellen eine rasche Erregungsleitung und störungsfreie Signalübertragung, nehmen ausgeschüttete Botenstoffe auf, sorgen für die Bereitstellung von Nährstoffen und sind an den physiologischen Barrieren der Blut-Hirn-, und der Blut-Liquor-Schranke beteiligt. Letzteres ist notwendig, um Substanzen aus dem Blut daran zu hindern, ins Gehirn, bzw. Liquor vorzudringen und dort das Gehirn zu schädigen. Gliazellen sind die Zellen im Nervensystem, die die Nervenzellen unterstützen, ohne selbst Nervenzellen zu sein. 7 vgl. Wissensspeicher Biologie, 1998, S. 222 8 ebd., S. 222 9 https://www.dasgehirn.info/entdecken/kommunikation-der-zellen/zellen-grundbausteine-desgehirns-4819/ 10 https://www.dasgehirn.info/entdecken/kommunikation-der-zellen/auf-der-spur-derzellkommunikation-4655 4
Quellen: Prof. Dr. Wilfried Probst & Petra Schuchardt (Hrsg.): Autoren: Bilsing, Prof. Dr. Annelore, Börstler, Andres & Dietze, Jörg et al. (2004): Duden Abiturwissen Biologie. PAETC Gesellschaft für Bildung und Technik mbh, Berlin und Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, Mannheim. Siegfried Brehme & Imtraut Meincke (Hrsg). Wissensspeicher Biologie, 1998, Volk und Wissen Verlag, Berlin. https://www.dasgehirn.info/denken/gedaechtnis https://www.dasgehirn.info/entdecken/kommunikation-der-zellen/zellen-grundbausteine-des-gehirns- 4819/ https://www.dasgehirn.info/entdecken/kommunikation-der-zellen/auf-der-spur-derzellkommunikation-4655 5