Wissenswertes zum Gehirn (I)

Das menschliche Gehirn ist etwas Besonderes. Es ist die Schaltzentrale unseres Körpers. Wir müssen wissen, wie die Nervenzellen funktionieren, wie sich das Gehirn entwickelt, wie es Bewegungen steuert und Sinneseindrücke wahrnimmt, was im Schlaf passiert und wie Sprache, Lernen und Gedächtnis entstehen. Die Technik entschlüsselt endlich die Geheimnisse des Gehirns. Sie erklärt, warum wir uns so verhalten, wie wir es tun. Sie hilft, neue Methoden und Maschinen zu entwickeln, um die Leistung unseres Gehirns zu steigern, und sie enthüllt die einzigartigen Fähigkeiten, die wir alle in unserem Kopf haben.

Das Gehirn ist die Schaltzentrale des Nervensystems. Es empfängt Signale von den Sinnesorganen des Körpers und gibt Informationen an die Muskeln weiter. Das menschliche Gehirn hat die gleiche Grundstruktur wie die Gehirne anderer Säugetiere, ist aber im Verhältnis zur Körpergröße größer als alle anderen Gehirne. Hier erfährst du Wissenswertes und Erstaunliches über unser Gehirn.

• Das Gehirn ist nicht nur das komplexeste Organ des menschlichen Körpers, sondern auch die komplexeste Struktur des bekannten Universums. Als Teil des Nervensystems koordiniert es alle Körperfunktionen.
• Das Gehirn besteht aus vier Hauptteilen: dem Großhirn, dem Kleinhirn, dem Hirnstamm und dem Zwischenhirn (Diencephalon). Jeder dieser Bereiche ist für eine bestimmte Aufgabe zuständig, aber sie arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Körperfunktionen voll funktionsfähig sind.
• Das Gehirn verfügt über Schutzmechanismen. Einer dieser Mechanismen ist die Blut-Hirn-Schranke, eine semipermeable Zellwand, die nur bestimmte Chemikalien aus dem Blutkreislauf des Körpers in das Gehirn eindringen lässt. Trotz dieses Schutzes können Tumore und andere Komplikationen zu lebensbedrohlichen Problemen und Erkrankungen des Gehirns führen, wie z.B. Demenz oder das neue Coronavirus SARS-CoV-2. Glücklicherweise haben wir Wissenschaftler Wege gefunden, die Gesundheit des Gehirns zu verbessern. Körperliche Aktivität und eine ausgewogene Ernährung können die kognitiven Funktionen erhalten und sogar das Risiko verringern, an Alzheimer zu erkranken.
• Das Gehirn schwimmt in einer klaren Flüssigkeit, dem Liquor, der wie ein Stoßdämpfer wirkt. Täglich produziert das Gehirn 0,15 Liter dieser Flüssigkeit.
• Das Gehirn ist von 22 Knochen umgeben, die den Schädel (Cranium) bilden. Der Schädel bildet eine harte und starre Schutzhülle um das Gehirn.
• Bereits im Mutterleib beginnt das Gehirn, sich Dinge zu merken. Die Entwicklung des Gehirns des Fötus beginnt mit der Empfängnis und führt zu einem hochentwickelten Gehirn.
• In unserem erwachsenen Gehirn gibt es etwa 86 Milliarden winzige Zellen, die Neuronen. Das sind so viele, dass man mehr als 3.000 Jahre brauchen würde, um sie alle zu zählen. Im ersten Drittel der Schwangerschaft werden pro Minute 250.000 Neuronen gebildet. Ein kleines Stück Hirngewebe, etwa 2 mm lang und so groß wie ein Sandkorn, enthält etwa hunderttausend Neuronen und eine Milliarde Synapsen.
• Das menschliche Gehirn besteht zu 60 % aus weißer und zu 40 % aus grauer Substanz. Die graue Substanz ist das dunklere Gewebe des Gehirns und des Rückenmarks und besteht aus Neuronen, die Informationen von den Sinnesorganen oder anderen Regionen der grauen Substanz sammeln und weiterleiten. Die weiße Substanz ist Teil des zentralen Nervensystems im Gehirn und im oberflächlichen Rückenmark. Sie besteht aus Dendriten und Axonen, die das Netzwerk bilden, über das die Neuronen Signale an den Rest des Körpers senden.
• Das Gehirn besteht zu 77 bis 78 Prozent aus Wasser, zu 10 bis 12 Prozent aus Fett, zu 8 Prozent aus Eiweiß, zu 1 Prozent aus Kohlenhydraten, zu 2 Prozent aus löslichen organischen Stoffen und zu 1 Prozent aus anorganischen Salzen. Deshalb ist es wichtig, täglich viel zu trinken (35 bis 40 ml pro Körpergewicht), denn ein Wasserverlust von mehr als 2 Prozent kann zu einem Verlust der kognitiven Fähigkeiten und des Gedächtnisses führen.
• Pro Minute fließen etwa 750 Milliliter Blut durch das Gehirn.
• Das Gehirn hat keine Schmerzrezeptoren, es spürt also keinen Schmerz. Wenn Sie Kopfschmerzen haben, ist es also nicht Ihr Gehirn, das schmerzt. Es gibt Nozizeptoren im Schädel, im Rückenmark und im Nacken, die Schmerzen wahrnehmen können. Sie sind die Quelle der Kopfschmerzen.
• Es ist derzeit nicht möglich, das Speicherpotenzial unseres Gehirns zu messen. Eine Überschlagsrechnung des Weinberg-Instituts geht davon aus, dass das menschliche Gehirn 2,5 Petabyte an Daten speichern könnte, wenn man es in eine Festplatte umwandeln würde. Das sind 2.500.000 Gigabyte oder 2.500 Terrabyte oder mehr als 800 Supercomputer, 500.000 DVDs oder 100.000 Blue-Ray-Disks.
• Das Gehirn ist das einzige Objekt auf der Welt, das über sich selbst nachdenken kann.
• Das Gehirn ist der letzte Teil des Körpers, der stirbt. Nachdem du tot bist, arbeitet es noch mehr als 10 Minuten weiter. Kurz bevor du stirbst, bekommt dein Gehirn einen elektrischen Schlag. Niemand weiß, warum das passiert. Es verliert auch Sauerstoff. Auch wenn dein Herz aufhört zu schlagen, bist du noch etwa 2 bis 20 Sekunden bei Bewusstsein. Das liegt daran, dass die Großhirnrinde ohne Sauerstoff auskommt.
• Wenn dein Gehirn nicht mit einer Aufgabe beschäftigt ist, schaltet es in einen Standardmodus. Die meisten Aufgaben kannst du fast instinktiv erledigen, weil du sie schon so oft gemacht hast. Dein Gehirn muss sich nicht darauf konzentrieren. Wann immer es möglich ist, schaltet das Gehirn in diesen automatischen Entscheidungsmodus, um Energie zu sparen und den bewussten Verstand für andere geistig anstrengende Dinge freizuhalten. Interessanterweise befinden wir uns fast die Hälfte der Zeit in diesem Autopilot-Modus. Unser Autopilotmodus scheint von einer Reihe von Hirnstrukturen gesteuert zu werden, die als Standardmodus-Netzwerk bezeichnet werden, eine Konstellation verschiedener Hirnareale, die zusammenarbeiten und es unserem Körper ermöglichen, auf Autopilot zu schalten.
• Zwischen dem 27. und 28. Lebensjahr hört das Gehirn auf zu wachsen. Das bedeutet jedoch nicht, dass du deinen intellektuellen Höhepunkt erreicht hast. Kognitive Veränderungen sind ein lebenslanger Prozess. Bestimmte Fähigkeiten wie Gedächtnis und Verarbeitungsgeschwindigkeit erreichen ihren Höhepunkt mit 20 Jahren. In den Dreißigern kann man beim Erkennen von Gesichtern und beim Lösen von Problemen glänzen, und in den Vierzigern und Fünfzigern entwickelt man emotionale Kontrolle und Einfühlungsvermögen. Einige Fähigkeiten, wie zum Beispiel der Wortschatz, brauchen länger und erreichen ihren Höhepunkt in den Sechzigern oder sogar Siebzigern. Dein Gehirn mag jetzt reif sein, aber dein Geist hat noch viel Platz zum Wachsen. Deshalb ist es wichtig, dass du nie aufhörst zu lernen, egal wie alt du wirst.
• Hast du schon einmal gehört, dass der Verlust eines Sinnes die anderen Sinne stärkt? Blind zu werden oder das Gehör zu verlieren, hat verschiedene neurologische Vorteile. Zum Beispiel entwickeln Menschen, die blind geboren werden, eine neue Art, die Welt um sich herum wahrzunehmen. Sie sehen hauptsächlich durch ihre Ohren. Das menschliche Gehirn kann sich sehr gut an verschiedene Situationen anpassen: Diese Art der Umstrukturierung nennt man Neuroplastizität. Wenn jemand nichts mehr sieht, sucht das Gehirn automatisch nach einer neuen Lösung. Oft stellt es sich darauf ein, statt visueller Informationen akustische zu verarbeiten. Das ist zwar nicht ganz dasselbe wie Sehen, aber diese Umstellung kann zu erstaunlichen Ergebnissen führen.
• Das Gehirn eines erwachsenen Menschen wiegt etwa 1350 Gramm. Das sind etwa 2 Prozent des gesamten Körpergewichts. Das ist nicht viel, wenn man bedenkt, wie wichtig das Gehirn für unseren Körper ist. Wie schafft es ein so kleines Organ, so viele Steuerungsaufgaben zu übernehmen? Der eigentliche Unterschied zwischen dem Gehirn und dem Rest unseres Körpers liegt nicht in seiner Größe, sondern in der Menge an Sauerstoff und Blut, die unser Gehirn braucht, um so zu funktionieren, wie es soll. Es benötigt 20 Prozent der Sauerstoffversorgung unseres Körpers. Das ist mehr als die gesamte Skelettmuskulatur benötigt.
• Weil unser Gehirn so viel Blut braucht, arbeitet ein kompliziertes Geflecht von Blutgefäßen rund um die Uhr, um jeden Teil des Gehirns mit Sauerstoff zu versorgen. Wird eine Hirnregion nicht mehr ausreichend durchblutet, gehen grundlegende Funktionen verloren. Manche Menschen erblinden oder werden müde, andere verlieren das Gefühl oder ein oder mehrere Körperteile – fast so, als wären sie gelähmt. Wie viele Blutgefäße braucht das Gehirn? Ein durchschnittlicher Mensch hat Hunderte von Kilometern an Blutgefäßen in seinem Kopf. Diese Blutgefäße sind so fein und eng miteinander verwoben, dass sie in einen viel kleineren Raum passen. Ihre Anzahl ist noch unbekannt, aber wir wissen, dass der gesamte Körper bis zu 8.000 km misst; das ist so, als würde man die breiteste Stelle der Erde viermal umrunden, und das sind die Blutgefäße eines durchschnittlich großen Menschen.
• Jede Aktion im Gehirn beginnt mit einem elektrischen Signal. Manche sind träge und langsam, andere rasen mit über 300 Kilometern pro Stunde durch das Gehirn. Wie schnell ein Signal ist, hängt vor allem von der Art des Signals ab. Berührt man zum Beispiel eine heiße Oberfläche, rast dieses Gefühl durch den Körper. Es beginnt bei den Sinnesrezeptoren in deiner Hand, läuft durch dein Rückenmark und erreicht dann deine Großhirnrinde. Dort wird die Wärme der Oberfläche wahrgenommen und verarbeitet, was ein neues elektrisches Signal durch dein Gehirn und deinen Körper sendet.
• Stell dir vor, wie dein Gehirn aufgebaut ist: Kannst du dir die Hunderte von Millionen Neuronen, das komplizierte Netz von Blutgefäßen und die Dutzenden von Drüsen vorstellen, die alle möglichen Hormone absondern? Wenn man darüber nachdenkt, stellt man fest, dass das Gehirn eigentlich das fetteste Organ unseres Körpers ist. Es besteht zu 60 Prozent aus Fett. Da der Rest des Körpers viele Muskeln hat (und unser Gehirn keine), muss es aus Fett bestehen, das für Leistung und Erholung benötigt wird. Dieses Fett stammt aus der Nahrung, die wir essen. Deshalb müssen wir große Mengen an Omega-3-Fettsäuren zu uns nehmen, die in Fisch (vor allem in fettem Kaltwasserfisch wie Lachs, Makrele, Thunfisch, Hering und Sardinen), Nüssen und Samen, pflanzlichen Ölen und angereicherten Lebensmitteln wie bestimmten Eiersorten, Joghurt, Säften, Milch, Sojagetränken und Fertiggerichten enthalten sind.
• Wenn wir ein Bild sehen, durchläuft es dreimal unsere Netzhaut: erstens als Licht zu den Rezeptorzellen, zweitens als neuronale Signale durch die erste Sehverarbeitung in der Netzhaut und drittens als neuronale Signale über den Sehnerv zum Gehirn. All diese Prozesse laufen innerhalb von 13 Millisekunden ab.
• Die Fähigkeit des Gehirns zum Multitasking ist eine Illusion. Kein Mensch kann effizient zwei Dinge gleichzeitig tun. Wer glaubt, dies zu können, dessen Gehirn wechselt lediglich blitzschnell von einer Aufgabe zur anderen und erweckt so den Eindruck von Multitasking. In Wirklichkeit handelt es sich aber um einen Prozess des Aufgabenwechsels. Das ist auch der Grund, warum es Menschen schwer fällt, beim Sprechen Blickkontakt zu halten. Das Gehirn ist ausschließlich auf die Wort- und Sprechfindung konzentriert und muss deshalb den Blickkontakt unterbrechen.
• Dass uns unter der Dusche mehr kreative Ideen kommen, liegt daran, dass das Gehirn bei dieser entspannenden Tätigkeit große Mengen an Dopamin ausschüttet. Je mehr Dopamin, desto kreativer sind wir. Wenn wir entspannt sind, können wir unsere Aufmerksamkeit leichter nach innen richten und logische Zusammenhänge herstellen.
• Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass das Gehirn Erinnerungen wie ein Video aufzeichnet. Stattdessen nimmt es Momentaufnahmen der wichtigsten Teile von Ereignissen auf, und wenn man sich an das Ereignis erinnert, errät es einfach, was in der Zwischenzeit passiert ist, indem es auf frühere Erfahrungen und Verallgemeinerungen zurückgreift.
• Ab dem 30. Lebensjahr beginnt das Gehirn langsam zu schrumpfen. Untersuchungen haben gezeigt, dass das männliche Gehirn schneller schrumpft als das weibliche.
• Das Gehirn kann sich sehr schlecht über längere Zeit konzentrieren und braucht etwa alle 90 Minuten eine Pause.
• Abgesehen von den verschiedenen degenerativen Hirnerkrankungen verliert das Gehirn nie seine Fähigkeit zu lernen, sich zu verändern und sich an neue Situationen anzupassen. Das Gehirn ist plastisch und verdrahtet sich je nach Kontext ständig neu.
• Bakterien im Darm können die Aktivität von Nervenzellen im Gehirn fernsteuern. Die Nahrung, die wir zu uns nehmen, beeinflusst die Fähigkeit von Bakterien im Darm, kleine Moleküle zu produzieren, von denen einige ins Gehirn gelangen können. Diese Moleküle beeinflussen die Aktivität von Gehirnzellen, die an der Kontrolle von Entzündungen und Neurodegeneration beteiligt sind.
• Im Gehirn laufen pro Sekunde mehr als 100.000 chemische Reaktionen ab.
• Etwas Neues zu lernen oder eine alte Gewohnheit zu ändern, löst positive Gefühle aus, die durch die Ausschüttung von zwei Hormonen im Gehirn, Dopamin und Serotonin, hervorgerufen werden. Während Dopamin ein Botenstoff ist, der das Lust- oder Belohnungszentrum des Gehirns steuert, ist Serotonin ein Botenstoff, der mit Ruhe, Vernunft und Gelassenheit in Verbindung gebracht wird. Es hält die Emotionen unter Kontrolle, indem es den Schlaf fördert und Ängste reduziert.
• Ein Grund, warum Diäten so schwierig sind, liegt auch in den Vorgängen in unserem Gehirn. Wenn dem Körper Nahrung entzogen wird, beginnen die Neuronen im Gehirn, einen Teil von sich selbst zu kannibalisieren. Dieser Prozess wird als Autophagie bezeichnet, was wörtlich übersetzt Selbstauflösung bedeutet. Gleichzeitig werden Hungersignale ausgelöst, die uns veranlassen, schnell etwas zu essen.
• Schlafen und Träumen erfordert mehr Gehirnaktivität als jede andere Funktion im Wachzustand.
• Hast du dich schon einmal gefragt, warum wir weinen, wenn wir glücklich oder traurig sind? Ein bestimmter Teil des limbischen Systems, der Hypothalamus, ist stark an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt und löst als Reaktion auf intensive Gefühle, seien sie positiv oder negativ, Weinen aus.
• Das Gehirn arbeitet ständig daran, die Kontinuität des Sehens und der Zeitwahrnehmung aufrechtzuerhalten, aber schon die kleinste Bewegung der Augen kann diesen Prozess stören. Wenn du deine Augen schnell von einem Punkt zum anderen bewegst, um dich zu fokussieren, gibt es eine winzige Unterbrechung in deinem Sehen, die dein Gehirn ausgleicht, indem es dich zwingt, die neue visuelle Szene für einen Bruchteil länger wahrzunehmen. Wenn du also zum ersten Mal auf eine analoge Uhr schaust, sieht es so aus, als würde der Sekundenzeiger länger als eine Sekunde brauchen, um sich zu bewegen.