biologie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Das gehirn--

"Das Gehirn ist das Komplizierteste, was wir bisher in unserem Universum entdeckt haben." (James Watson, Molekularbiologe und Mitentdecker der Struktur der DNS). Wie funktioniert nun dieses Wunderwerk, das der Forschung nach wie vor zahlreiche Rätsel aufgibt ? Um das Gehirn wirklich zu verstehen, muss man seine Grundeinheiten, die Nervenzellen, betrachten. Sie bilden sozusagen die "Hardware" des Gehirns. Schon drei Wochen nach der Empfängnis entstehen die ersten Nervenzellen, die auch als Neuronen bezeichnet werden. Ein Neugeborenes besitzt bereits so viele Neuronen wie ein Erwachsener: rund 100 Milliarden. Genau so viele Sterne hat die Milchstraße.
Das "Programm", das die Hardware "Gehirn" steuert, ist bei der Geburt noch kaum vorhanden. Es entsteht erst im Laufe der Zeit, indem wir unsere Umgebung erforschen und indem wir lernen. Jede der so erworbenen Informationseinheiten wird im Gehirn gespeichert, indem sich die Nervenzellen in jeweils unterschiedlichen Konstellationen miteinander vernetzen. Die Neuronen sind dafür besonders ausgerüstet: Jede von ihnen besitzt zahlreiche faserartige, bis zu einem Meter lange Fortsätze. Mit diesen "Fühlern" verbindet sie sich mit bis zu 10.000 anderen Zellen und bildet so ein unverwechselbares Muster. Jedes Neuronennetz entspricht einer bestimmten Erinnerung oder einer bestimmten Funktion im Programm "Mensch".
Daneben gibt es natürlich noch genetisch vorgegebene Programme. Auch Säuglinge verfügen bereits über lebenswichtige Funktionen, die nicht erlernt werden müssen: Dazu zählt etwa die Atmung, die Herztätigkeit oder der Blutdruck.
Unser Gehirn ist mit einer Fülle von "Neuronennetzen" ausgestattet, die unsere Erfahrungen speichern. Wie werden nun diese Erinnerungen aktiviert und wie "weiß" das Gehirn, wie etwa die von den Sinnesorganen kommenden Signale zu interpretieren sind ? Betrachten wir diesen Vorgang am Beispiel "Ohr": unser Ohr nimmt Schallwellen auf, die dann im Innenohr in elektrische Impulse umgewandelt werden. Im Gehirn, das ein gigantisches "Kabelnetz" mit mehreren 100.000 Kilometern Länge bildet, werden diese elektrischen Impulse dann von einer Nervenzelle an die andere weitergeleitet.
Als Helfer bei der Reizübertragung fungieren chemische Botenstoffe, die sich an Übertragungsstellen zwischen den einzelnen Zellen (Synapsen) befinden. Ein Beispiel dafür ist das Adrenalin. Dieser Botenstoff tritt etwa bei einem Alarmruf in Aktion und sorgt für die Stimulation der Nervenzellen.
Die elektrischen Impulse aus dem Ohr sausen blitzschnell durch unser Gehirn und werden von den durch Erfahrung gebildeten Neuronenmustern interpretiert (z.B. als "Achtung! Gefahr!"). In Sekundenbruchteilen erreichen die entsprechenden elektrischen Impulse auch die Bezirke unseres Gehirns, die die willkürliche (bewusste) und unwillkürliche Bewegung steuern. Wir reagieren auf den Sinnesreiz, z.B. indem wir flüchten.

1. Warum vergessen wir?

Jede Erinnerung, jedes Wissen entspricht im Gehirn einem bestimmten Verbindungsmuster zwischen Neuronen. Dieses Verbindungsmuster ist allerdings nicht für alle Zeit "eingraviert". Wenn wir Dinge trainieren oder häufig an bestimmte Ereignisse denken, stärken wir die entsprechenden Verbindungsmuster. Was wir lange Zeit nicht anwenden bzw. brauchen, vergessen wir: Die dazugehörigen Verbindungsstrukturen zwischen den Nervenzellen zerfallen. Die "Zerfallsthese" wird heute allerdings nicht mehr als alleinige Ursache des Vergessens angesehen. Manche Wissenschaftler gehen davon aus, dass wir bestimmte Ereignisse eher deshalb vergessen, weil sie von interessanteren, wichtigeren Dingen überlagert werden.
Wenn wir zu viele wichtige oder scheinbar wichtige Dinge auf uns einstürmen lassen, überlasten wir unser Gehirn. Stress ist der wichtigste Grund für Vergesslichkeit . Wer ständig zu viele Eindrücke aufnehmen und speichern muss, vergisst diese Dinge auch leichter. Neben dieser psychologischen Ursache gibt es noch einen weiteren Grund für Vergesslichkeit in Zusammenhang mit Stress: zu hohe Konzentrationen des Sresshormons Cortisol schädigen wahrscheinlich die Nervenzellen im Gehirn. Aus diesem Grund schneiden auch Marathonläufer bei Gedächtnistests vergleichsweise schlecht ab. Bei ihnen sorgt die ständige körperliche Belastung für die Produktion von Stresshormonen.
Cortisol spielt auch bei Depressionen eine Rolle. Bei dieser Erkrankung lässt auch die Gedächtnisleistung nach. Im Unterschied zu Alzheimer sind in diesem Fall die Störungen nicht unbedingt chronisch: Bei Verschwinden der Depressionen verbessert sich auch die Gedächtnisleistung wieder.
Beim Problem "Vergesslichkeit" spielt zweifellos auch das Lebensalter eine Rolle. Wer schon älter ist, kennt das Problem: Man wir zunehmend vergesslicher, kann sich Dinge nicht mehr so leicht merken oder sich nicht mehr so lange konzentrieren. Der ganz normale Alterungsprozess betrifft auch das Gehirn. Zwischen dem 18. Und dem 30. Lebensjahr ist es am leistungsfähigsten. Danach lässt es langsam nach. Auch die Gehirnmasse nimmt ab: Wer über 80 Jahre alt ist, hat ein um bis zu 150 Gramm leichteres Gehirn als ein Zwanzigjähriger. Dieser "Verschleißprozess" ist ganz normal und hat nichts mit der sogenannten Demenz zu tun, einer krankhaften Störung des Gedächtnisses und des Denkens im höherem Lebensalter.

2. Störungen und Erkrankungen

Die Zahl der krankhaften Gehirnstörungen steigt im Alter stark an. Jeder dritte Mensch über 80 leidet an irgendeiner Form der Demenz (hingegen scheint die Hälfte der über 95-jährigen immun dagegen zusein!). Am häufigsten tritt die Alzheimersche Krankheit auf. Sie macht zwei von drei Demenzen aus und ist aufgrund der Veränderungen in der Altersstruktur der Bevölkerung stark im Steigen begriffen. Die restlichen Fälle entfallen vor allem auf die Parkinson- und die Huntington-Krankheit sowie auf Gehirninfarkte und Stoffwechselstörungen. Auch jüngere Menschen sind von neurologischen Störungen betroffen: So können etwa Schlafstörungen die Leistungsfähigkeit unseres Gehirns herabsetzen. Es braucht die nächtliche Ruhe um sich zu erholen und zu regenerieren. Ein hoher Blutdruck oder Kreislaufstörungen wirken sich ebenfalls negativ auf die Leistung unseres Gehirns aus, das ja regelmäßig mit Sauerstoff versorgt werden muss. Das Gehirn eines 45-jährigen Menschen, der unter Bluthochdruck leidet, hat das Durchschnittsvolumen des Gehirns eines
70-jährigen. Bluthochdruck ist der wichtigste Risikofaktor für das Altern unseres Gehirns.

3. Verbesserte Diagnose und Behandlung

Die Hirnströme, die eingangs beschrieben worden sind, lassen sich durch Anbringen von Elektroden über der Kopfhaut im Rahmen einer Elektroenzephalographie (EEG) messen. Mit dem EEG, mit Ultraschall, Computertomographie und einer Vielzahl von anderen Methoden stehen heute eine Fülle von sicheren und genauen Diagnose-Möglichkeiten zur Verfügung.
Möglichkeiten, von denen man vor zwanzig Jahren noch nicht einmal träumen konnte. Ebenso spektakulär wie die Erfolge bei der Diagnose sind die Fortschritte bei der Behandlung von neurologischen Erkrankungen. So wurden etwa bei der Therapie der Multiplen Sklerose oder der Alzheimerschen Krankheit große Fortschritte erzielt. Prof. Gunther Ladurner, Vorstand der Neurologischen Abteilung der Landesnervenklinik Salzburg:
"Hier hat es in den letzten zehn Jahren einen unheimlichen Wissenssprung gegeben."

4. Hoffnung "Gentechnik"

Gerade in der Gentechnik ortet Ladurner ein enormes Potential: Fast monatlich wird gentechnologisch die bislang unerkannte Ursache einer Krankheit entdeckt. Auch die Biochemie bringt immer wieder neue, sehr erfolgversprechende Behandlungsmöglichkeiten hervor. So kann etwa bei der Multiplen Sklerose seit kurzem der Verlauf der Krankheit erstmals wesentlich mit Medikamenten beeinflusst werden. Krankheitsschübe lassen sich damit verzögern oder sogar verhindern.
Auch die Grundlagenforschung bringt laufend neue, zum Teil spektakuläre Erkenntnisse über das menschliche Gehirn. So glaubte man etwa bis vor kurzem, dass sich Gehirnzellen im Gegensatz zu allen anderen Zellen unseres Körpers nicht durch Teilung erneuern. Seit wenigen Monaten weiß man, dass sich auch Nervenzellen in einer bestimmten Region des Gehirns neu bilden. Nun versucht man herauszufinden, welche Faktoren die Entstehung von neuen Gehirnzellen begünstigt. Langeweile und Stress scheinen jedenfalls Gift für das Gehirn zu sein. Die vielversprechenden neuen Erkenntnisse, Medikamente und Behandlungsmöglichkeiten wurden in der Öffentlichkeit bislang allerdings kaum zur Kenntnis genommen: Um dieses Informationsdefizit zu beheben, haben Prof. Ladurner und andere führende österreichische Neurologen 1999 zum "Jahr des Gehirns" erklärt.

5. Was bringt die Zukunft?

Die Zukunft könnte noch so manche positive Überraschung bereithalten. "Wir stehen heute in vielen Bereichen vor einem Durchbruch", so Prof. Ladurner. Wirklich durchschlagende Erfolge könnte etwa die Gentechnik bringen. Von ihr erwartet sich die Neurologie Behandlungsmöglichkeiten, die bislang unmöglich waren: etwa vorbeugende gentechnische "Reparaturmaßnahmen", um das Ausbrechen einer neurologischen Krankheit zu verhindern. Ein zweiter erfolgversprechender Forschungsbereich setzt sich mit Versuchen, geschädigte Nervenzellen zu reparieren, auseinander. So könnte es vielleicht in Zukunft auch in der Neurochirurgie so etwas wie eine "Reparaturmedizin" geben, ein Hoffnungsschimmer für Querschnittgelähmte oder Parkinson-Patienten.

6. Aufbau

Das Gehirn ist sozusagen die Schaltzentrale unseres Körpers. Es setzt sich aus dem Großhirn, dem Kleinhirn und dem Hirnstamm zusammen, die jeweils verschiedene "Management-Aufgaben" übernehmen. Das Großhirn - es umfasst rund 80 Prozent des gesamten Hirnvolumens - ist unter anderem für die Intelligenz, für das Wahrnehmen von Sinneseindrücken, das Lernen, das Beurteilen und das Verhalten zuständig. Hier liegt das Zentrum unseres Bewusstseins, in dem auch Gefühle wie Angst oder Wut entstehen.
Das Kleinhirn steuert neben anderen Dingen die Motorik. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird es von den Sinnesorganen und den Muskeln ständig über die Position unseres Körpers informiert. Störungen im Kleinhirn lässt die Betroffenen ungelenk wirken und wie Betrunkene taumeln.
Unbewusste Prozesse wie etwa Atmen oder Husten werden vom Hirnstamm gesteuert. Diese Reflexe laufen auch dann ab, wenn wir schlafen oder bewusstlos sind. Als Gehirnstamm bezeichnet man alle Strukturen zwischen dem Großhirn und dem Rückenmark.