Das menschliche Gehirn

Was ist die Hauptfunktion des menschlichen Gehirns?

Die Lehrbuchantwort lautet, das Gehirn verarbeite Informationen. Das stimmt und hilft kaum weiter, denn es beschreibt einen Taschenrechner genauso gut. Die genauere Antwort hat zwei Teile.

Erstens hält das Gehirn den Körper am Leben. Atmung, Herzschlag, Temperatur, Hunger, Durst, der Wechsel von Schlafen und Wachen. Das erledigen Hirnstamm und Hypothalamus, es pausiert nie, und es macht einen großen Teil der laufenden Kosten des Organs aus. Alles andere ist bedeutungslos, wenn das ausfällt.

Zweitens sagt das Gehirn voraus. Dieser Teil hat verändert, wie Neurowissenschaftler in den letzten zwei Jahrzehnten über das Organ sprechen. Statt passiv abzuwarten und auf Sinnesmeldungen zu reagieren, erzeugt das Gehirn laufend Erwartungen darüber, was es gleich wahrnehmen wird, und vergleicht diese Erwartungen mit dem eintreffenden Signal. Was von Augen und Ohren nach oben wandert, ist größtenteils der Fehler, also der Teil, den die Vorhersage falsch hatte. Das ist eine viel günstigere Art, einen Körper zu betreiben, und es erklärt, warum dich eine Treppenstufe erschrecken kann, die gar nicht da ist.

Alles Weitere, Sprache, Planung, Empathie, Steuererklärung, baut auf diesen zwei Aufgaben auf. Denken ist keine eigene Abteilung. Es ist Vorhersage, die so weit der Gegenwart vorausläuft, dass sie nicht mehr wie Wahrnehmung aussieht.

Welche Regionen hat das menschliche Gehirn?

Das Gehirn teilt sich in zwei Hemisphären, und jede Hemisphäre in vier Lappen. Dazu kommen das Kleinhirn hinten unten und der Hirnstamm, der ins Rückenmark übergeht. Das sind die sechs von außen sichtbaren Regionen.

• Stirnlappen (Frontallappen). Planen, Entscheiden, Selbstkontrolle, willkürliche Bewegung und Sprachproduktion. Der größte Lappen und der, der am spätesten ausreift.
• Scheitellappen (Parietallappen). Berührung, Temperatur, Schmerz, die Lage der Gliedmaßen im Raum und ein grobes Mengengefühl.
• Schläfenlappen (Temporallappen). Hören, Sprache verstehen, Gesichter erkennen und Erinnerungen bilden. Der Hippocampus steckt tief darin.
• Hinterhauptslappen (Okzipitallappen). Sehen, und fast nur das. Der kleinste Lappen, so weit von den Augen entfernt, wie es überhaupt geht.
• Kleinhirn. Gleichgewicht, Koordination und Timing. Etwa ein Zehntel des Volumens, rund vier Fünftel der Neuronen.
• Hirnstamm. Atmung, Herzschlag, Schlucken, der Schalter zwischen Schlaf und Wachsein. Der Teil, auf den man nicht verzichten kann.

Unter der Oberfläche liegen die Strukturen, die am häufigsten zitiert und am seltensten verortet werden: der Hippocampus, der Erlebtes in dauerhafte Erinnerung verwandelt; die Amygdala, die markiert, was wichtig ist, bevor du es bewusst bemerkt hast; der Thalamus, der fast jeden Sinn außer dem Riechen weiterleitet; der Hypothalamus, vier Gramm Gewebe für Hunger, Durst, Temperatur und Hormone; und der Balken, die Brücke aus 200 Millionen Fasern zwischen den Hälften. Die Karte oben auf dieser Seite enthält alle elf.

Eine Warnung zu Lappen-Diagrammen. Die Grenzen sind nützliche Konventionen, keine echten Nähte. Kein einzelner Lappen erledigt eine ganze Funktion allein, und das Spannende passiert in Netzwerken, die quer über die Linien laufen.

Wie viele Gehirnzellen hat ein Mensch?

Rund 170 Milliarden Zellen, davon etwa 86 Milliarden Neuronen und etwa 85 Milliarden Gliazellen.

Die Zahl 86 Milliarden ist die, die herumgereicht wird, meist als Zahl der Gehirnzellen, und damit liegt sie um rund die Hälfte daneben. Sie zählt nur Neuronen. Gliazellen sind die andere Hälfte des Organs, und sie sind kein Füllmaterial: Sie isolieren Axone, räumen Abfall weg, regulieren die Durchblutung und greifen direkt in die Signalübertragung ein.

Die ältere Zahl, an die du dich vielleicht erinnerst, 100 Milliarden Neuronen, wurde nie gemessen. Sie kursierte jahrzehntelang als Schätzung, die niemand überprüft hatte. 2009 löste ein Team um Suzana Herculano-Houzel ganze menschliche Gehirne zu einer gleichmäßigen Suspension auf und zählte die Zellkerne in Proben dieser Suppe. Dieses Verfahren stört es nicht, wie ungleich die Zellen verteilt sind. Das Ergebnis: 86,1 Milliarden Neuronen und 84,6 Milliarden andere Zellen.

Die Verteilung ist der wirklich überraschende Teil. Im Kleinhirn sitzen etwa 69 Milliarden dieser Neuronen. Die Großhirnrinde, also die gefaltete Außenschicht für Denken, Sprache und Planung, hat nur rund 16 Milliarden. Vier von fünf deiner Neuronen arbeiten an Bewegung und Timing.

Wie verarbeitet das menschliche Gehirn Informationen?

Nicht so wie ein Computer, und der Unterschied wiegt schwerer als die Ähnlichkeiten.

Ein Signal kommt als Spannungsänderung an, die das Axon eines Neurons hinunterläuft, mit einem halben Meter bis 120 Metern pro Sekunde, je nachdem ob die Faser mit Myelin isoliert ist. Am Ende hält es an, denn Neuronen berühren sich nicht. Die Nachricht überquert eine Lücke von 20 bis 40 Nanometern als Chemiestoß, landet auf der nächsten Zelle und schiebt sie entweder näher ans Feuern heran oder weiter weg. Ein einzelnes Neuron hört unter Umständen Tausenden gleichzeitig zu und feuert erst, wenn die Summe eine Schwelle überschreitet.

Was daraus ein Gehirn macht statt einer sehr langsamen Platine, ist die Tatsache, dass sich die Verbindungen ändern. Jedes Mal, wenn zwei Neuronen gemeinsam feuern, wird die Verbindung zwischen ihnen ein wenig stärker. Das ist die körperliche Grundlage des Lernens, und deshalb spiegelt die Form des Gewebes, womit ein Mensch sein Leben verbracht hat.

Darüber liegt die Vorhersageschleife. Deine Sinne nehmen eine gewaltige Menge Rohdaten auf, und das Bewusstsein verarbeitet davon einen berühmt winzigen Bruchteil. Schätzungen, wie viel Information pro Sekunde ins Bewusstsein gelangt, reichen von etwa 10 bis 50 Bit, gegenüber Millionen, die an den Rezeptoren ankommen. Diese Lücke ist kein Versagen. Sie ist die Komprimierung, die Handeln in Echtzeit überhaupt erst möglich macht.

Wann ist das menschliche Gehirn ausgereift?

Es ist es nicht, jedenfalls nicht in dem Sinn, den die Leute meinen. Es gibt kein Alter, in dem das Gehirn fertig ist.

Die Zahl 25 hat einen echten Ursprung. Der präfrontale Cortex, zuständig für Planung und Impulskontrolle, ist das Areal, dessen Myelinisierung zuletzt abschließt, und das zieht sich bis Mitte zwanzig. Irgendwann wurde daraus eine harte Frist, dann ein juristisches Argument, dann eine Tatsache, die jeder kennt.

Die bislang größte Untersuchung zur menschlichen Hirnentwicklung, eine Auswertung von über 120.000 Aufnahmen über die gesamte Lebensspanne aus dem Jahr 2022, zeichnet ein deutlich unordentlicheres Bild. Das Gesamtvolumen der grauen Substanz der Rinde erreicht sein Maximum mit etwa 5,9 Jahren. Die Rindendicke sogar noch früher, vor dem zweiten Lebensjahr. Das Volumen der weißen Substanz, also der isolierten Verkabelung, erreicht sein Maximum erst mit etwa 28,7 Jahren. Die subkortikale graue Substanz mit rund 14,4 Jahren. Jedes Maß hat seinen eigenen Fahrplan, und keines häuft sich bei 25.

Die brauchbare Version der Wahrheit ist weniger dramatisch und ermutigender. Verschiedene Systeme reifen unterschiedlich schnell, die für langfristige Planung sind spät dran, und strukturelle Veränderung als Antwort auf dein Tun läuft den Rest deines Lebens weiter.

Wie sieht ein echtes menschliches Gehirn wirklich aus?

Weicher, als fast jeder erwartet. Ein frisches, unfixiertes menschliches Gehirn hat etwa die Konsistenz von festem Wackelpudding oder sehr weichem Käse, und aus dem Schädel gehoben sackt es unter seinem eigenen Gewicht zusammen. Die gummiartigen, formstabilen Präparate im Anatomiesaal lagen wochenlang in Formalin. Diese Konservierung zieht auch die Farbe heraus und härtet das Gewebe erheblich. Was die meisten Menschen sich als echtes Gehirn vorstellen, ist also eine chemisch veränderte Version davon.

Lebend ist es rosa-grau und glänzend, umhüllt von Häuten und von feinen roten Gefäßen durchzogen. Die graue Substanz der Rinde ist die Außenschicht, nur zwei bis vier Millimeter dick. Schneidet man hinein, ist es innen blasser und cremiger, und das ist die weiße Substanz, deren Farbe vom fettigen Myelin um die Verbindungsfasern stammt.

Zur Größe: rund 1.300 bis 1.400 Gramm bei Erwachsenen, ungefähr das Gewicht eines großen Kohlkopfs oder eines kleinen Laptops. Es schwimmt in Hirnwasser, und deshalb wiegt es im Schädel eher 50 Gramm als 1.400. Auch deshalb ist ein Gehirn außerhalb seiner Flüssigkeit so viel schwerer und empfindlicher, als es aussieht.

Noch etwas überrascht alle, die eines sehen. Es gibt keine sichtbare Naht zwischen den Teilen, über die du gerade gelesen hast. Die Lappen sind nach den Schädelknochen darüber benannt, nicht nach irgendeiner Grenze, die das Gewebe tatsächlich hätte.

Was das alles fürs Lernen bedeutet

Das ist der Teil, der uns am meisten interessiert, weil wir genau dafür bauen.

Drei Befunde auf dieser Seite sind keine Kuriositäten. Sie sind die Mechanik davon, wie überhaupt etwas in deinen Kopf gelangt und dort bleibt.

Verbindungen ändern sich durch Gebrauch, und genau das ist Lernen körperlich. Feuern zwei Neuronen wiederholt gemeinsam, wird die Verbindung zwischen ihnen stärker. Es gibt kein getrenntes Speicherfach: Die Verkabelung, die verarbeitet, ist dieselbe, die die Erinnerung hält. Deshalb hatten die Londoner Taxifahrer messbar mehr graue Substanz im hinteren Hippocampus, und deshalb wuchs der Effekt mit den Berufsjahren, statt über Nacht da zu sein.

Verteiltes Lernen schlägt Pauken, weil das Stärken einer Verbindung Zeit braucht. Dieselbe Gesamtzeit über eine Woche verteilt bringt dauerhafteres Behalten als dieselbe Zeit in einer Sitzung. Das ist einer der ältesten und am häufigsten replizierten Befunde der gesamten Psychologie, und weiterhin der meistignorierte.

Abrufen schlägt Nochmal-Lesen. Einen Fakt aus dem Kopf zu holen lässt die Bahn feuern. Ihn erneut anzusehen beschäftigt vor allem dein Sehsystem. Sich selbst abzufragen fühlt sich anstrengender und weniger produktiv an als Wiederholen und führt zu deutlich besserem Behalten. Also genau die Art Ergebnis, die gegen die Intuition verliert.

Was diese Seite dir nicht erzählen wird

Dass man sein Gehirn trainieren kann, in dem Sinn, in dem der Satz üblicherweise verkauft wird. Die größte Übersichtsarbeit zur kommerziellen Gehirntraining-Literatur fand, dass Üben dieser Programme dich in den geübten Aufgaben besser macht, mit schwachen Belegen für Übertrag auf verwandte Aufgaben und praktisch keinen auf den kognitiven Alltag. Du wirst besser im Spiel.

Die ehrliche Version ist langweiliger: Es gibt keine Übung, die allgemeine Kognition hochstuft. Es gibt nur, bestimmte Dinge zu lernen, mit Methoden, die respektieren, wie das Gewebe wirklich arbeitet. Wenn du mehr über ein Thema wissen willst, führt der Weg über dieses Thema, verteilt, mit Abrufen.

Das ist das gesamte Lastenheft für das, was heute Brainmaxing heißt, und darauf haben wir NerdSip gebaut: kurze Kurse, am Ende jeder Lektion eine Frage, und der Stoff kommt später zurück, statt einmal gelesen und abgeheftet zu werden.