Das Super-Netzwerk

Was denken Sie, wie wir denken? Natürlich mit dem Gehirn. Während der Grieche Aristoteles noch glaubte, die graue Masse mit der stark gefalteten Oberfläche diene nur der „Kühlung“ des Geistes, wissen wir heute, dass es eben die zwei Hälften dieses weichen, rund 1500 Gramm schweren Organs sind, denen wir unser Bewusstsein, unsere Ideen und auch unsere Gefühle verdanken.

Grob gesagt, besteht das Gehirn aus vier Teilen: dem Großhirn, dem Kleinhirn, dem Zwischenhirn und dem Hirnstamm, der ins Rückenmark übergeht. Jeder Bereich hat seine eigene Funktion. So ist das Kleinhirn für Bewegungsabläufe zuständig, im Zwischenhirn werden Sinneseindrücke gefiltert, und der Hirnstamm kontrolliert lebenswichtige Funktionen wie Herzfrequenz, Atmung und Blutdruck. Im Großhirn wiederum sind Denken und Bewusstsein angesiedelt. Aber wie wird der immaterielle Gedanke nun eigentlich zur messbaren Nervenaktivität?

„Das Denken ist die koordinierte Aktivität von mehreren Nervenzellverbünden“, erklärt Prof. Joachim Krauss, Direktor der Klinik für Neurochirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Tatsächlich benötigt das Gehirn rund 100 Milliarden Nervenzellen (Neurone), um seine Aufgaben zu erfüllen. Neben dem Denken sind das etwa die Kontrolle von Bewegungen und Organfunktionen, das Fühlen, Lernen, Erinnern und Wahrnehmen von Sinneseindrücken.

Fakten und Erinnerungen werden beim Denkprozess in Form eines Aktivitätsmusters von Nervenzellen abgelegt. Riechen wir dann beispielsweise eine Heckenrose, erinnern wir uns an den vergangenen Sommerurlaub auf einer Nordseeinsel, und die dafür zuständigen Nervenzellen feuern Signale ab. Und je öfter wir an den Urlaub (oder an die Fremdsprachenvokabeln) denken, desto stabiler wird das entsprechende Muster in unserem Gehirn.

Dabei geschieht die Aktivierung der Neurone keinesfalls ungeordnet. „Verschiedene Regionen im Gehirn sind verschiedenen Funktionen zugeordnet“, erläutert Krauss. So könnte man auf der Tastrinde des Großhirns, die für die Körperoberfläche zuständig ist, einen in seinen Proportionen etwas verzerrten Menschen malen. Nervenimpulse vom Mund oder von der Hand kämen dann an der entsprechenden Stelle des „Menschleins“ auf der Gehirnrinde (Kortex) an. Andere Kortexbereiche sind etwa für das Sehen oder Hören zuständig. Mit modernen Bildgebungsmethoden wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder der funktionellen Magnetresonanz-Tomographie (fMRT) können die Ärzte zeigen, wo das Gehirn aktiv ist, wenn wir zum Beispiel eine schöne Person sehen oder Angst haben.

Dabei beschränken sich die Kommunikationsleitungen aber nicht nur auf bestimmte Bereiche. „Zusätzlich ist alles noch einmal untereinander verbunden“, sagt Neurochirurg Krauss. Das macht das ganze Netzwerk noch komplizierter, ist aber hilfreich, wenn Nervenzellen ausfallen – beispielsweise wegen einer Krankheit oder Verletzung. Denn dann können bis zu einem gewissen Grad die Nachbarzellen deren Aufgaben übernehmen. „Wie das funktioniert, ist aber noch nicht bis in die Einzelheiten bekannt“, betont Krauss.

Sehr viel mehr wissen die Mediziner über die Art und Weise, wie Nervenimpulse innerhalb des Netzwerks weitergeleitet werden. Jede Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper und Axonen, die sie wie lange Kabel mit anderen Zellen verbinden. Über diese Axone, die zur besseren Reizweiterleitung oft noch mit einem speziellen Eiweiß, dem Myelin, beschichtet sind, bewegt sich der Reiz als elektrischer Impuls. Bis die Zelle am Ende in einer sogenannten Synapse endet.

Diese Schnittstelle zur Nachbarzelle ist mit Bläschen voller chemischer Botenstoffe bestückt, die durch den Stromreiz aufplatzen und ihren Inhalt in den Zwischenraum zur nächsten Zelle ergießen. Dort dockt der Botenstoff an einen Rezeptor der Nachbarzelle an und aktiviert diesen – wie ein Schlüssel ein Schloss öffnet. Bloß, dass der Rezeptor einen Stromimpuls in die nächste Zelle abgibt. Und weiter geht die in der Regel nur Millisekunden dauernde Reise der Information durch das Nervennetzwerk.

Neben der superschnellen Reizweiterleitung über die Nervenzellen, dienen auch chemische Substanzen im Gehirn der Kommunikation. Dabei funktionieren die Nervenbotenstoffe Dopamin, Serotonin und Acetylcholin sowie das vom Gehirn selbst gebildete Adrenalin und Noradrenalin als schnelle Nachrichtenübermittler. In einer gefährlichen Situation macht der Botenstoff Adrenalin den Körper in Sekundenbruchteilen fluchtbereit, indem er dafür sorgt, dass sich der Herzschlag beschleunigt, die Atemfrequenz erhöht und der Magen-Darm-Trakt ruhiggestellt wird.

Die Hormone dagegen sind meist eher für länger andauernde Veränderungen zuständig. Wachstumshormon mobilisiert Fettreserven, Insulin sorgt dafür, dass der Zucker als Energielieferant in die Zellen kommt, Melatonin vermittelt einen guten Schlaf, Prolaktin lässt die Muttermilch fließen und Testosteron die Barthaare wachsen. Auch Adrenalin und Noradrenalin sind unter den Hormonen wiederzufinden. In diesem Fall werden sie jedoch nicht vom Gehirn, sondern von der Nebennierenrinde produziert.

In den meisten Fällen wirken mehrere Hormone zusammen. Beim Stillen eines Kindes beispielsweise produziert die Mutter die weiblichen Geschlechtshormone Östrogen und Progesteron, aber auch das „Stillhormon“ Prolaktin für den Milchfluss und das „Treuehormon“ Oxytocin, das die emotionale Bindung zwischen Mutter und Kind stärkt.