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Methoden der Erforschung des Gehirns

In den letzten Jahrzehnten haben Forscher Genaueres über den genauen Aufbau des Gehirns, die Funktionsweise und und den Zusammenhang mit Denken und Gedächtnis erfahren. Seit dem Ende des 20. Jahrhunderts werden mit neuartigen, nicht invasiven Verfahren Schnittbilder (Tomographien) durch den menschlichen Körper hergestellt. Die Computer-Tomographie (CT) beruht auf der unterschiedlichen Absorption biologischer Strukturen (Knochen, Muskeln, und andere Gewebetypen) von Röntgenstrahlen. Durch die Injektion bestimmter Isotope von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor kann anhand des Zerfalls dieser radioaktiven Elemente innerhalb des Gehirns die Gehirnaktivität sichtbar gemacht werden, indem man feststellt, welche Regionen im Gehirn am meisten durchblutet sind und deshalb die Teilchen transportieren.

Durch mathematische Modellierungen werden die Ergebnisse von Hirnstrommessungen im Elektroenzephalogramm (EEG) und der Kernspintomographie aufeinander abgebildet, die Ergebnisse verglichen bzw. kombiniert, sodaß sich ein räumliches und zeitliches Abbild der Gehirntätigkeit ergibt. Um zu ermitteln, wann exakt welche Prozesse ablaufen, werden kleine systematische Spannungsschwankungen ("ereigniskorrelierte Potenziale") herangezogen. Die Testperson trägt dabei eine spezielle Haube, welche die Veränderungen der Hirnströme mit größter Genauigkeit ableitet und mißt. In einem typischen Experiment soll ein Proband z.B. alte und neue Wörter identifizieren. Hierzu werden Wortreihen semantisch ähnlicher Wörter gezeigt wie "Segeln", "Schwimmen" oder "Boxen". Nach einiger Zeit werden diese Wörter wiederholt, zusätzlich aber neue Begriffe eingefügt, die semantisch irreführen und daher Erinnerungsfehler provozieren, also vielleicht "Tennis" oder "Reiten". Die Ableitungen der Gehirnströme zeigen dann, daß die Hirnströme sich danach unterscheiden, ob der Proband mit "alten", also vorher schon genannten, oder "neuen" Wörtern konfrontiert worden ist. Schon nach knapp 300 Millisekunden unterscheiden sich Hirnströme für vorher genannte und neue Wörter. Diese technischen Methoden bringen aber auch Probleme mit sich, denn je genauer geforscht wird, desto wahrscheinlicher ist es auch, daß Wissenschaftler falsche Schlüsse ziehen.

Siehe dazu den englischen Überblicksartikel von Christopher Hess über Bildgebende Verfahren - CT und MRI

Keine Denken, kein Verhalten, keine Wahrnehmung, kein Erleben und kein Lernen ist denkbar ohne entsprechende Vorgänge im Zentralnervensystem. Dadurch wird deutlich, daß ein enger Zusammenhang zwischen hirnorganischen Prozessen auf der einen und psychischen Funktionen auf der anderen Seite besteht. Belegt wird diese Hypothese zum einen mit der Beobachtung, daß die Hirnorganik psychische Funktionen verändert, der die Hirnstruktur verändernde Einfluß von Drogen auf das Erleben und Verhalten oder die sich verändernde Persönlichkeitsstruktur von split-brain Patienten, denen zur Behandlung epileptischer Anfälle die Verbindung der beiden Hemisphären durchtrennt wurde. Zum anderen gilt auch der umgekehrte Weg als gesichert, nämlich die Veränderung der Hirnstruktur durch soziale Faktoren. Dies belegen u.a. Ergebnisse aus der Deprivationsforschung, die bei Tieren unter sozialer Isolation und Mangel an sensorischen Reizen eine Rückbildung des Nervensystems (Ausdünnung des Dendritenbaumes) beobachtet. Ein Beispiel hierfür liefert auch der Hospitalismus (Spitz), der bei Kindern beobachtet wird, die in deprivierter Umwelt und ohne Nestwärmeì aufwachsen. Häufig sind bei diesen Kindern Entwicklungsverzögerungen und psychische Schäden beobachtbar. Den Aufbau des Gehirns läßt sich am besten über das Konzept der Funktionsniveaus beschreiben: im Laufe der Evolution haben sich immer wieder neue Hirnstrukturen auf schon vorhandenen aufgebaut. Diese Überlagerungen brachten auch höher entwickelte Gehirnniveaus mit sich, die zu immer komplexeren Funktionen fähig waren.

Amphetamin (Speed) z.B. beschleunigt das Denken, steigert die Ideenvielfalt, das logische Denken erscheint erleichtert, ist aber meist verquer ("Speed-Logik"). Gleichzeitig wird die Redegeschwindigkeit erhöht und die Stimmungslage angehoben.

 

Gehirngewicht

 

Quellen & Literatur



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