Wozu ein Gehirn?

Grafik: MW

Manche Lebewesen existieren ganz ohne Gehirn. Und doch hat sich das Denkorgan als der evolutionäre Hit erwiesen. Warum ist das so? Ein Streifzug durch die Geschichte.

Wissenschaftliche Betreuung: Hans-Joachim Pflüger

Veröffentlicht: 28.09.2015

Das Wichtigste in Kürze
  • Die ersten Lebewesen nutzten chemische Signale zur Kommunikation zwischen Zellen. Diese Art der Kommunikation war für vielzellige Lebewesen aber zu langsam.
  • Die ersten Nervensysteme entstanden als evolutionäre Antwort auf dieses Problem. Sie entstanden vermutlich vor rund 700 Millionen Jahren.
  • Zentralisierte Nervensystem verarbeiten Sinnesreize auf sinnvolle Weise und erzeugen so angemessen Reaktion auf verschiedenste Situationen.
  • Chemische Synapsen ermöglichen, die Reizweiterleitung gezielt zu stärken oder zu schwächen – die Grundlage für Lernen und Gedächtnis.
  • Der Cortex der Säugetiere erlaubt wie kein anderes System, die Umwelt in verschiedene Objekte und Prozesse zu kategorisieren. 
  • Nur der Mensch macht sich ein Bild seiner selbst. Er ist der Träger des komplexesten Organs im bekannten Universum, das ihm erlaubt zu sprechen, zu denken und seine Umwelt zu erforschen.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Elektrische Synapsen

Neben chemischen Synapsen wurden auch elektrische Synapsen entdeckt. Bei dieser elektrischen Kommunikation zweier Zellen spielen so genannte ‚gap junctions‘ eine Rolle – aus Proteinen bestehende Kanäle, die die Zellflüssigkeiten von zwei Neuronen verbinden. So können elektrische Signale Ionenströme durch diese Kanäle ohne Umwege direkt von Zelle zu Zelle weitergeben. „Mit gap junctions kann man viele Zellen über eine größere Entfernung miteinander synchronisieren“, sagt Nils Brose, Direktor der Abteilung für Molekulare Neurobiologie am Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin. „Wenn eine Zelle ein Signal erhält, dann geht das gleich auf die anderen Zellen über, da sie wie Stecker und Steckdose miteinander verbunden sind.“ Das mobilisiert in kürzester Zeit größere Nervenzellgruppen. Obwohl das sehr effizient klingt, kommt diese rein elektrische Form der Weiterleitung eher bei einfacher entwickelten Tieren wie Krebsen vor, wo sie zum Beispiel schnelle Fluchtreaktionen steuern. Beim Menschen hat sich im Verlauf der Evolution der Bedarf an komplexeren Weitergabeformen durchgesetzt.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Wer nur dumm zu Hause rumsitzt, der braucht eigentlich kein Gehirn. Das jedenfalls scheint das Beispiel der Seescheide zu beweisen. Als Larve ähnelt sie ein wenig einer Kaulquappe und schwimmt munter durch die Felsenlandschaften im heimatlichen Küstenwasser. Wird sie aber größer, sucht sie sich ein gemütliches Plätzchen – und startet eine erstaunliche Metamorphose: Sie verwandelt sich in eine primitiv anmutende Röhre, die Plankton aus dem Meerwasser filtert. Und weil diese Aufgabe nicht viel Grips verlangt, absorbiert sie während der Verwandlung kurzerhand das eigene Gehirn.

Hat man keine hohen Ansprüche ans Leben, braucht man also nicht unbedingt ein Gehirn. Dennoch hat sich die Entwicklung komplexer Nervenzellverbünde im Zuge der Evolution bei Lebewesen offenkundig durchgesetzt. Sonst würden wir sie nicht in allen ökologischen Nischen der Erde finden – wir würden im Übrigen überhaupt nichts finden, weil es uns nicht gäbe. Was also macht Gehirne so furchtbar nützlich?

Am Anfang gab es die Chemie

Einzeller haben per definitionem kein Nervensystem. Doch bereits in diesen primitivsten Lebensformen kann man bei näherem Hinsehen erkennen, welche Fähigkeiten die Überlebenschancen verbessern. Zum Beispiel erkennen schon Bakterien mit spezifischen Rezeptoren auf ihrer Oberfläche chemische Lockstoffe in ihrer Umgebung. Bindet der Lockstoff an den Rezeptor, tritt dies im Innern des Bakteriums eine Kaskade molekularer Signale los. Bei einigen Bakterien etwa bringt das innere Signal das Flagellum, eine Art Propeller am Hinterteil, so zum Rotieren, dass es die Zelle auf den Lockstoff zusteuert. Doch Einzeller warten nicht nur auf Signale von außen. Sie schicken sich auch gegenseitig chemische Botschaften.

Schon bei den ersten Bewohnern unseres Planeten zeichnen sich also die großen Herausforderungen des Überlebenskampfes ab: Wahrnehmen, Reagieren und Kommunizieren. Wer am schnellsten zur Nahrung schwimmt und Fressfeinde erkennt, der hat bessere Chancen zu überleben und die eigenen Gene an die nächste Generation weiterzugeben. Und wer kommunizieren kann, findet schneller einen Partner zum Zeugen von Nachkommen.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Gen

Gen/-/gene

Informationseinheit auf der DNA. Den Kernbestandteil eines Gens übersetzen darauf spezialisierte Enzyme in so genannte Ribonukleinsäure (RNA). Während manche Ribonukleinsäuren selbst wichtige Funktionen in der Zelle ausführen, geben andere die Reihenfolge vor, in der die Zelle einzelne Aminosäuren zu einem bestimmten Protein zusammenbauen soll. Das Gen liefert also den Code für dieses Protein. Zusätzlich gehören zu einem Gen noch regulatorische Elemente auf der DNA, die sicherstellen, dass das Gen genau dann abgelesen wird, wenn die Zelle oder der Organismus dessen Produkt auch wirklich benötigen.

Die Geburt der Nervenzelle

Nun sind chemische Signale aber nicht besonders schnell. Ein Zuckermolekül zum Beispiel braucht in stillem Wasser bei Zimmertemperatur rund 27 Stunden, um einen einzigen Zentimeter voranzukommen. Elektrische Erregungsleitung über so etwas wie „Kabelbahnen“ hingegen geht in Millisekunden. Der Nachteil: Die Signalstärke nimmt mit zunehmender Entfernung ab. Eine solche passive elektrische Erregung würde also bei kleinen Tieren gut gelingen. Sind aber zwischen den Gliedmaßen große Distanzen zu überwinden, funktioniert auch sie nicht. Deshalb spezialisierten sich bereits vor rund 700 Millionen Jahren einige Zellen in den ersten Vielzellern zu aktiven Erregungsleitern, die Reize aus der Außenwelt mit Rezeptoren auffangen und über lange Leitungen, so genannte Axone, mit Hilfe eines elektrischen Impulses an andere Regionen ihrer Kolonie verschicken: Die Nervenzelle war geboren Auf der Spur der Zellkommunikation.

Das neue Prinzip der Erregungsweiterleitung bot den Vielzellern gegenüber der rein chemischen Zellkommunikation einen enormen Geschwindigkeitsvorteil — und damit einen evolutionären Vorsprung gegenüber Lebewesen ohne Nervenzellen. Zwar haben sich seither auch die chemischen Signaloptionen weiterentwickelt, zum Beispiel zu effizienten Hormonsystemen in Wirbellosen und Säugetieren. Doch ohne die millisekundenschnellen Signale der Nervenzellen wäre es Tieren nicht möglich, rechtzeitig auf Fressfeinde, Artgenossen oder Beute und andere Nahrungsquellen zu reagieren.

Die frühesten Nervenzellen entstanden wahrscheinlich in Nesseltieren, zu denen heute unter anderem Seeanemonen, Medusen, Hydras und die gemeine Ostsee-​Urlaubs-​Qualle gehören. Die meisten Nesseltiere besitzen noch heute lediglich simple Netze aus Nervenzellen, mit denen sie sich, ohne etwas davon zu wissen, an Rentnerehepaaren und planschenden Kindern vorbeischieben. Ein solches dezentrales Nervensystem kann aber nur recht simple Reflexe erzeugen, für eine klügere Interpretation verschiedener Sinnesdaten dagegen reicht ein Nervennetz nicht.

Einige Vorfahren der heutigen Quallen waren zudem die Protagonisten einer weiteren evolutionären Première: Vor mindestens 580 Millionen Jahren, das wissen wir von Fossilienfunden, schlossen sich Nervenzellen auf der Körperoberfläche der Nesseltiere erstmals zu Augen, Riech– und Gleichgewichtsorganen zusammen. Nun aber trat zum Problem schneller Informationsübertragung ein neues hinzu — die sinnvolle Informationsverarbeitung: Was bedeuten all die verschiedenen Reize, die gleichzeitig die Sinnesorgane erreichen?

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Der Weg zum zentralen Nervensystem

Nur 10 Millionen Jahre später — auch das zeigen Fossilienfunde – betraten dann erstmals Wesen die Bühne der Urmeere, die sich anschickten, klüger zu sein als die Ahnen der Qualle. Anders als ihre Nesseltier-​Verwandten waren diese Tiere spiegelsymmetrisch aufgebaut. Diese so genannten „Zweiseiter” oder „Bilateria“ sind die Vorfahren aller spiegelsymmetrischen Tiere, inklusive der Wirbeltiere, also auch uns Menschen. Als erste Lebewesen hatten sie ein Kopfende mit Augen und einem kleinen Gehirn, Ganglion genannt, und einen verlängerten Körper, durch den Nervenstränge bis zum Hinterteil liefen.

Mit einem zentralen Nervensystem konnten die Zweiseiter erstmals Sinnesdaten auf vielfältige Weise verrechnen und so sinnvolle Reaktionen auf Reize entwickeln. Über die Nervenstränge, die den Körper durchzogen, steuerte zudem erstmals ein zentraler Taktgeber Muskelgruppen zielgenau an – es entwickelten sich komplexe Motorprogramme, die den Körper je nach Situation angemessen steuern konnten wie ein Dirigent sein Orchester. Gut koordinierte Schwimm– oder Kriechbewegungen, schnelles Ausweichen oder etwa Zusammenrollen kann nur ein zentrales Nervensystem lenken.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Ganglion

Ganglion/-/ganglia

Bezeichnung für eine Ballung von Nervenzellkörpern im peripheren Nervensystem. Gerne findet der Begriff Nervenknoten Verwendung, wegen seines Erscheinungsbildes. (gr. Gágglion = knotenartig‚)

Vom Reagieren zum Lernen

Zum echten Game-​Changer aber wurden zentrale Nervensysteme aus einem anderen Grund: Die besonders effiziente Weiterleitung der Erregungen. Nervenzellen sind nicht direkt aneinander gekoppelt. Am Ende ihrer langen Leitung übertragen sie ihre Impulse auf die nachgeschalteten Neurone über einen winzigen Spalt. In diesem Spalt, der so genannten „Synapse”, springt meist kein elektrischer Funke über (siehe Infokasten). Stattdessen schüttet die erste Nervenzelle chemische Botenstoffe in die Synapse, so genannte Neurotransmitter. Diese verbreiten sich von der ersten Zelle über die zweite Neurotransmitter – Botenmoleküle im Gehirn. Der Clou dieser „synaptischen Transmission” ist, dass damit die Informationsverarbeitung relativ simpel geregelt werden kann: Je mehr Botenstoffe in die Synapse ausgeschüttet werden, desto stärker wird die empfangende Zelle aktiviert. Das große Lernen hatte begonnen Wie Erlebnisse zu Erfahrungen werden – das Gedächtnis.

Stritten sich bisher nur genetisch vererbte Reflexe im evolutionären Rennen, so begann mit dem Zeitalter der zentralen Nervensysteme der Kampf um das schnellste und sinnvollste Lernprogramm. Schon der simple durchsichtige Fadenwurm C. Elegans, dessen Nervensystem nur 302 Neuronen hat, kann sich erstaunlich viele Dinge merken. Deswegen ist er auch ein beliebtes Versuchstier der Hirnforscher. Zum Beispiel „erschrickt“ der Wurm mit der Zeit immer weniger, wenn neugierige Forscher andauernd gegen seine Petrischale klopfen – zumindest zuckt er weniger zurück. Diese Gewöhnung geht ins Langzeitgedächtnis im Mini-​Gehirn der Würmer über. Sie merken sich sogar die Farbe des Umgebungslichtes, bei der ihnen Forscher ein paar Algen zu futtern gegeben haben: ein Beispiel für assoziatives Lernen. Diese Art des Lernens ist die Grundlage aller höheren kognitiven Fähigkeiten, wie wir sie von Wirbel– und vor allem den Säugetieren kennen Der gelehrige Wurm.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neurotransmitter

Neurotransmitter/-/neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-​Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Gen

Gen/-/gene

Informationseinheit auf der DNA. Den Kernbestandteil eines Gens übersetzen darauf spezialisierte Enzyme in so genannte Ribonukleinsäure (RNA). Während manche Ribonukleinsäuren selbst wichtige Funktionen in der Zelle ausführen, geben andere die Reihenfolge vor, in der die Zelle einzelne Aminosäuren zu einem bestimmten Protein zusammenbauen soll. Das Gen liefert also den Code für dieses Protein. Zusätzlich gehören zu einem Gen noch regulatorische Elemente auf der DNA, die sicherstellen, dass das Gen genau dann abgelesen wird, wenn die Zelle oder der Organismus dessen Produkt auch wirklich benötigen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Habituation

Habituation/-/habituation

Werden Reize wiederholt angeboten, ohne dass sie einen Effekt haben, findet eine Gewöhnung an diese Reize statt. Dadurch schwächt sich die Reaktion ab und bleibt mit der Zeit ganz aus. Es kann sogar zu einer Löschung, einer Extiktion von erlerntem Verhalten kommen.

Langzeitgedächtnis

Langzeitgedächtnis/-/long-term memory

Ein relativ stabiles Gedächtnis über Ereignisse, die in der etwas entfernteren Vergangenheit passiert sind. Im Langzeitgedächtnis werden Inhalte zeitlich nahezu unbegrenzt gespeichert. Unterschiedliche Gedächtnisinhalte liegen in unterschiedlichen Gehirn-​Arealen. Die zelluläre Grundlage für diese Lernprozesse beruht auf einer verbesserten Kommunikation zwischen zwei Zellen und wird Langzeitpotentierung genannt.

Vom Lernen zum Ich

Je komplexer das Nervensystem, desto feiner sind die Unterscheidungen von Sinnesreizen, die ein Lebewesen leisten – und desto ausgefeilter die Reaktionen, die es lernen kann. Und desto vielseitiger werden auch die motorischen Fertigkeiten. Das komplexeste Nervensystem, in der Tat das komplexeste Objekt im bekannten Universum, tragen Säugetiere wie Sie und ich in unserem Schädel herum. Hat der Fadenwurm C. Elegans nur 302 Nervenzellen, so sind es im Säugetierhirn viele Milliarden, und beim Menschen rund 90 Milliarden. Jede einzelne Nervenzelle sendet seine Signale an bis zu Zehntausend Empfänger. Manche Neurone aktivieren nachgeschaltete Zellen, andere hemmen sie; je nachdem, welcher der über einhundert möglichen Neurotransmitter die Synapse nutzt.

Bei einer derartigen Komplexität verwundert es nicht, dass zahlreiche Säugetiere auch komplexe Vorstellungen über ihre Lebenswelt haben. In der hohen Anzahl der verfügbaren Nervenzellen und der besonderen Architektur des Cortex liegt ihr evolutionäres Erfolgsrezept. Es erlaubt Säugetieren, aber auch Vögeln und zum Beispiel Tintenfischen, Objekte zu erkennen und zu kategorisieren – Nahrung oder Gift, Freund oder Feind –, mit Artgenossen zu kommunizieren und ziemlich schwierige Rätsel zu lösen. Und ein Bewusstsein zu entwickeln Was ist Bewusstsein?.

Zu solchen Erkenntnissen über die eigene Lebenswelt kommt beim Menschen – und zumindest in rudimentärer Form auch bei einigen Tieren wie etwa Elefanten und Menschenaffen – noch eine Vorstellung hinzu: die vom Selbst oder Ich Was ist dieses Ich?. Wir haben ein Bild von uns, unseren Stärken und Schwächen, unseren Vorlieben und Abneigungen. Menschen mit Hirnverletzungen lassen vermuten, dass die Persönlichkeit, also die Art, wie wir mit Handlungen, Ideen und Emotionen auf unsere Umwelt reagieren, im Frontallappen des menschlichen Cortex angesiedelt ist. Und wie alle anderen Vorstellungen nicht in Hirn „gemeißelt“ sein muss.

Nicht nur Verletzungen des Frontallappens zeigen, dass unser Selbst ein wandelbares Konstrukt ist. Drogen, Lebensereignisse, hormonelle Veränderungen — etliche Einflüsse auf die Informationsverarbeitung in unserem Gehirn verändern, wie wir die Welt und uns selbst wahrnehmen. Auch Sie sind nicht mehr dieselbe Person, die sie in der ersten Grundschulklasse waren. Und wenn Sie diesen Artikel aufmerksam genug gelesen haben, ist ihr Gehirn schon jetzt nicht mehr dasselbe wie vor wenigen Minuten.

Ob unsere Vorstellungen von der Welt und unseres Selbst die Wirklichkeit angemessen widerspiegeln, kann man allerdings bezweifeln. Wir haben keine Intuition für die vierdimensionale Raumzeit, die Einstein als Wesenszug dem Universum nachwies. Wir können mit der mysteriösen Uneindeutgkeit der Quantenphänomene nichts anfangen. Selbst in allzu banalen Alltagssituationen zeigt sich, dass unser so komplexes Gehirn regelmäßig überfordert ist und auf archaischere Reaktionsmuster zurückgreift: Bei Stau auf dem Weg von der Arbeit nach Hause verhalten sich manche von uns wie Paviane während der Paarungszeit. Und trotz besseren Wissens locken unnachgiebig unsere Laster. Vielleicht hilft es da, gelegentlich, dem Beispiel der Seescheide zu folgen: Man hocke sich an eine gemütliche Stelle und verweile dort ein wenig, gedankenlos und still.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neurotransmitter

Neurotransmitter/-/neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-​Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Emotionen

Emotionen/-/emotions

Unter „Emotionen“ verstehen Neurowissenschaftler psychische Prozesse, die durch äußere Reize ausgelöst werden und eine Handlungsbereitschaft zur Folge haben. Emotionen entstehen im limbischen System, einem stammesgeschichtlich alten Teil des Gehirns. Der Psychologe Paul Ekman hat sechs kulturübergreifende Basisemotionen definiert, die sich in charakteristischen Gesichtsausdrücken widerspiegeln: Freude, Ärger, Angst, Überraschung, Trauer und Ekel.

Frontallappen

Frontallappen/Lobus frontalis/frontal lobe

Der frontale Cortex ist der größte der vier Lappen der Großhirnrinde und entsprechend umfassend sind seine Funktionen. Der vordere Bereich, der so genannte präfrontale Cortex, ist für komplexe Handlungsplanung (so genannte Exekutivfunktionen) verantwortlich, die auch unsere Persönlichkeit prägt. Seine Entwicklung (Myelinisierung) braucht bis zu 30 Jahren und ist selbst dann noch nicht ganz abgeschlossen. Weitere wichtige Bestandteile des frontalen Cortex sind das Broca-​Areal, welches unser sprachliches Ausdrucksvermögen steuert, sowie der primäre Motorcortex, der Bewegungsimpulse in den gesamten Körper aussendet.

Frontallappen

Frontallappen/Lobus frontalis/frontal lobe

Der frontale Cortex ist der größte der vier Lappen der Großhirnrinde und entsprechend umfassend sind seine Funktionen. Der vordere Bereich, der so genannte präfrontale Cortex, ist für komplexe Handlungsplanung (so genannte Exekutivfunktionen) verantwortlich, die auch unsere Persönlichkeit prägt. Seine Entwicklung (Myelinisierung) braucht bis zu 30 Jahren und ist selbst dann noch nicht ganz abgeschlossen. Weitere wichtige Bestandteile des frontalen Cortex sind das Broca-​Areal, welches unser sprachliches Ausdrucksvermögen steuert, sowie der primäre Motorcortex, der Bewegungsimpulse in den gesamten Körper aussendet.

zum Weiterlesen

  • Gerhard Roth und Ursula Dicke: Evolution of Nervous Systems and Brains. In: Neurosciences – From Molecule to Behavior: A University Textbook, Springer (2013).
  • Evolution of Nervous Systems, hg. von Jon H. Kaas, Academic Press (2007).
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