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Das menschliche Gehirn
Das Gehirn ist der Teil des zentralen Nervensystem, der im Kopf bzw. in der Schädelhöhle liegt und die zentrale Steuerstelle des Körpers darstellt. Es verarbeitet die Sinneswahrnehmungen und steuert komplexe Verhaltensweisen.
Im Gehirn befinden sich circa 86 Milliarden Neuronen, die über ungefähr 100 Billionen Synapsen miteinander verbunden sind. Durch die Interaktion untereinander können Gedanken gebildet, Bewegungsmuster ausgeführt und die körperlichen Funktionen aufrecht erhalten werden.
Abschnitte des Gehirns und ihre Aufgaben
Das Gehirn ist in verschiedene Abschnitte unterteilt. Dabei übernimmt ein Teil jeweils eine gewisse Aufgabe, wobei häufig im Gehirn nebeneinander liegt, was nebeneinander im Körper liegt. Man kann folgende (grobe) Einteilung vornehmen:
| Abschnitt des Gehirns | Aufgabe des Abschnitts |
| Großhirn | Bewusstsein, Denken, Fühlen, Handeln, Wahrnehmung |
| Zwischenhirn | Emotionen, Regelung des Wasserhaushalts und der Körpertemperatur |
| Mittelhirn | Impulsvermittlung zum Großhirn |
| Kleinhirn | Bewegungsabläufe und Koordination |
| Verlängertes Mark | Reflexe, lebenswichtige Körperfunktionen |
Auf der Großhirnrinde lassen sich verschiedene sensorische und motorische Rindenfelder abgrenzen. In den sensorischen Hirnfeldern werden nach Eingang elektrischer Impulse die entsprechenden Empfindungen, Wahrnehmungen aufgelöst (Sehfeld: Sehen; Hörfeld: Hören; sensorisches Rindenfeld: Körpergefühle).
Zum Großhirn gehören (verglichen mit der obigen Darstellung) der Frontallappen (zuständig für Bewegungen), der Parietallappen (Verarbeitung sensorischer Wahrnehmungen), der Okzipitallappen (Sehzentrum) und der Temporallappen (Sprachzentrum, Gedächtnis).
Die verschiedenen Phasen des Gedächtnis
Lernvorgänge laufen im Gehirn ununterbrochen ab. Reize aus der Umwelt werden ständig aufgenommen. Die eintreffende Informationsmenge ist dabei abhängig von der Art des Reizes: So können olfaktorische Reize (Gerüche) etwa 20 Bit pro Sekunde, visuelle circa 10 Millionen Bit pro Sekunde (1 GB) enthalten.
Die Datenfülle wird in den vorgeschalteten Gedächtnissystemen verringert, bevor sie im Langzeitgedächtnis ankommt und abgespeichert wird.
Das sensorische Gedächtnis
Das sensorische Gedächtnis oder Ultrakurzzeitgedächtnis speichert aufgenommene Informationen innerhalb der Sinnesorgane. Die Reize werden in Erregungen umgewandelt und eine halbe bis mehrere Sekunden zur Verarbeitung bereitgestellt.
Das Arbeitsgedächtnis
Im Kurzzeitgedächtnis werden Informationen circa zehn Sekunden bis wenige Minuten gespeichert. Die Aufnahmefähigkeit ist jedoch auf wenige Einheiten beschränkt. Sind zu einer Situation bereits Daten im Langzeitgedächtnis vorhanden, werden sie miteinander assoziiert, (nach Gefühlslage) bewertet und abgespeichert; werden sie nicht verknüpft, gehen die Informationen verloren.
Die linke Hirnhälfte ist für das neutrale Wissen zuständig, die rechte für Erlebnisse und emotionsbetonte Informationen. Damit diese in das Langzeitgedächtnis kommen können, müssen sie assoziiert werden und zudem wiederholt werden, bis eine kritische Schwelle überschritten ist.
Das Langzeitgedächtnis
Die ankommende Information wird abgespeichert. Wenn man sich jedoch nicht daran erinnern kann, so ist sie durch andere Informationen überlagert oder der Abrufvorgang gehemmt.
Eine wichtige Rolle beim Speichern spielt das Limbische System mit dem Mandelkern, der Amygdala. Hier werden Daten auf ihre biologische und soziale Bedeutsamkeit geprüft und mit Emotionen verbunden, die auch für den Lernprozess und die Einschätzung der aufgenommenen Reize bedeutend sind.
Gedächtnissysteme
Derzeit teilt man das Langzeitgedächtnis in den unterbewussten Informationsspeicher (mit dem prozeduralen Gedächtnis und Priming) und in den bewussten Informationsspeicher (mit dem Wissensgedächtnis, episodischen und perzeptuellen Gedächtnis). Das Wissen wird verstreut im Gehirn gespeichert. Bevorzugt werden individuell besonders beeindruckende Eckwerte des Wissens gespeichert und nach Qualität an an verschiedenen Stellen abgelegt.
Beim Erinnern setzt das Gehirn das Gelernte aus den abgelegten Eckwerten wieder zusammen. Dies geschieht auf Grundlage persönlicher Lernerfahrungen, es wird also interpretiert. Somit sind Erinnerungen nicht identisch mit ursprünglichen Lerngegenständen.
Schutz
Das Gehirn ist von einer weichen Hirnhaut umgeben. Dann folgt die sog. Spinngewebshaut, die schwammartig und mit Hirnflüssigkeit gefüllt ist. Danach folgt die harte Hirnhaut und den Abschluss nach außen bilden die Schädelknochen und die Kopfhaut. Die Schädelknochen schützen vor Stoßeinwirkung. Außerdem schwimmt das Gehirn „stoßgedämpft“ in der Hirnflüssigkeit.
Stoffwechsel des Gehirns
Blutgefäße geben an die Hirnflüssigkeit Nährstoffe ab und nehmen Abfallstoffe auf. Es gibt aber keinen direkten Kontakt zwischen den Blutgefäßen und den Nervenzellen. Man spricht von der „Blut-Hirn-Schranke“. Sie dient dazu, dem Nervengewebe besondere Milieubedingungen für das Nervengewebe aufrechtzuerhalten und das Gehirn vor im Blut zirkulierenden Krankheitserregern, Toxinen und Botenstoffen zu schützen.