Das menschliche Gehirn ist wirklich beeindruckend. Es ist die Schaltzentrale unseres Körpers. Um es vollständig zu verstehen, müssen wir wissen, wie Neuronen funktionieren, wie sich das Gehirn entwickelt, wie es Bewegungen steuert und Sinneswahrnehmungen verarbeitet, was während des Schlafs geschieht und wie Sprache, Lernen und Gedächtnis entstehen. Die Technologie hilft uns endlich dabei, die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln. Sie erklärt, warum wir so denken, wie wir denken. Sie ermöglicht die Entwicklung neuer Methoden und Maschinen, um unsere Gehirnleistung zu steigern, und enthüllt die einzigartigen Fähigkeiten, die wir alle in unseren Köpfen haben.
Das menschliche Gehirn bildet die Zentrale des Nervensystems. Es empfängt Signale von den Sinnesorganen und sendet Informationen an die Muskeln. Es hat die gleiche Grundstruktur wie die Gehirne anderer Säugetiere, ist im Verhältnis zur Körpergröße jedoch das größte.
In deinem Gehirn gibt es etwa 100 Milliarden winzige Zellen, die als Neuronen bezeichnet werden. Das sind so viele, dass du mehr als 3.000 Jahre brauchen würdest, um sie alle zu zählen. Dein Gehirn besteht zu etwa 77 Prozent aus Wasser und hört mit etwa 25 Jahren auf zu wachsen. Das heißt jedoch nicht, dass du deinen intellektuellen Höhepunkt bereits erreicht hast. Das Gehirn eines Erwachsenen wiegt etwa 1.350 Gramm. Es macht etwa zwei Prozent deines gesamten Körpergewichts aus und ist der letzte Teil deines Körpers, der stirbt.
Im Folgenden findest du noch mehr spannende und wichtige Fakten über unser komplexestes und wichtigstes Organ.
- Das Gehirn ist das komplizierteste Organ des Menschen. Es ist die komplexeste Struktur im bekannten Universum. Als Teil des Nervensystems koordiniert es alle Körperfunktionen.
- Das Gehirn besteht aus vier großen Bereichen: Das Großhirn, das Kleinhirn, der Hirnstamm und das Zwischenhirn. Jeder dieser Bereiche ist für bestimmte Aufgaben zuständig. Sie arbeiten zusammen, damit der Körper richtig funktioniert.
- Das Großhirn macht den größten Teil des Gehirns aus und nimmt mehr als drei Viertel des gesamten Gehirnvolumens ein. Es besteht aus Nervenzellen und Nervenfasern, die Informationen im gesamten Gehirn und Körper weiterleiten. Das Großhirn steuert die höheren Funktionen wie Lernen, Denken und Sprechen sowie die Sinne Sehen und Hören.
- Unter dem Großhirn liegt der zweitgrößte Teil des Gehirns, das Kleinhirn. Ähnlich wie das Großhirn verfügt es über Nervenzellen und Nervenfasern. Es leitet Signale an andere Teile des Gehirns sowie an das Rückenmark weiter. Es ist vor allem für die Steuerung der Muskelbewegungen zuständig, die zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Körperhaltung beitragen.
- Der dritte Teil des Gehirns ist der sogenannte Hirnstamm. Er liegt vor dem Kleinhirn und verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark. Der Hirnstamm besteht aus mehreren Strukturen: der Pons, einem massiven Nervenstrang, der sensorische Informationen weiterleitet, dem Mittelhirn, einem Bereich aus Fasern und Strukturen, der die Bewegungssteuerung sowie die Verarbeitung von Hör- und Seheindrücken unterstützt, und der Medulla oblongata, die motorische und sensorische Bahnen zwischen dem Mittelhirn, der Pons und dem Rückenmark bildet. Gemeinsam steuern die Teile des Hirnstamms wichtige Körperfunktionen wie Herzschlag, Atmung, Verdauung und Schlaf.
- Das Zwischenhirn ist der vierte Bereich, der sich über dem Hirnstamm befindet und den Kern des Gehirns bildet. Es ist etwa so groß wie eine Aprikose und besteht aus mehreren Strukturen: dem Thalamus, der Informationen von allen Sinnen außer dem Geruchssinn verarbeitet und weiterleitet, sowie dem Hypothalamus und der Hypophyse. Diese beiden Strukturen produzieren und regulieren gemeinsam Neurochemikalien. Sie helfen dabei, Empfindungen, die Gewichtsregulierung, die Energie und das instinktive Verhalten zu steuern.
- Das Gehirn hat sich so entwickelt, dass es sich selbst schützen kann. Ein Beispiel hierfür ist die Blut-Hirn-Schranke, eine durchlässige Zellwand, die nur bestimmte Stoffe aus dem Blutkreislauf ins Gehirn durchlässt. Trotzdem können Erkrankungen des Gehirns wie Tumore oder Demenz lebensbedrohlich sein.
- Das Gehirn schwimmt in einer klaren Flüssigkeit, die als Rückenmarksflüssigkeit (Liquor) bezeichnet wird. Sie wirkt wie ein Stoßdämpfer. Täglich werden etwa eine halbe Tasse davon produziert.
- Das Gehirn ist von 22 Knochen umgeben, die den Schädel bilden. Dieser umgibt das Gehirn wie eine harte, feste Schutzhülle.
- Bereits im Mutterleib beginnt das menschliche Gehirn, Informationen zu speichern. Ab dem Moment der Empfängnis durchläuft es eine unglaubliche Entwicklung, die zu einem hochentwickelten Gehirn führt.
- Während des ersten Trimesters der Schwangerschaft entstehen etwa 250.000 neue Nervenzellen pro Minute. Ein zwei Millimeter langes und sandkorngroßes Stück Hirngewebe enthält etwa 100.000 Nervenzellen und eine Milliarde Synapsen.
- Das menschliche Gehirn besteht zu 60 Prozent aus weißer und zu 40 Prozent aus grauer Substanz. Graue Substanz ist das dunkler gefärbte Gewebe des Gehirns und des Rückenmarks. Sie besteht aus Nervenzellen, die Informationen aus den Sinnesorganen oder anderen Bereichen der grauen Substanz sammeln und weiterleiten. Die weiße Substanz ist Teil des zentralen Nervensystems im Gehirn und im oberflächlichen Rückenmark. Sie besteht aus Dendriten und Axonen, die ein Netzwerk bilden. Über dieses Netzwerk senden Neuronen Signale an den Rest des Körpers.
- Der Supercomputer K benötigte 40 Minuten, um eine Sekunde der Aktivität eines Prozent des menschlichen Gehirns zu simulieren. Trotz der Fortschritte in der Rechenleistung ist das menschliche Gehirn immer noch 30-mal leistungsfähiger als die derzeit leistungsfähigsten Computer.
- Unser Gehirn besteht zu 77–78 % aus Wasser, zu 10–12 % aus Lipiden, zu 8 % aus Proteinen, zu 1 % aus Kohlenhydraten sowie zu jeweils 2 % aus löslichen organischen Stoffen und anorganischen Salzen. Wenn der Körper mehr als 2 % seines Gewichts an Wasser verliert, kann dies zu einem Verlust der kognitiven Fähigkeiten im Gedächtnisbereich führen.
- Pro Minute fließen etwa 750 Milliliter Blut durch das Gehirn.
- Da das Gehirn über keine Schmerzrezeptoren verfügt, kann es keinen Schmerz empfinden. Was du bei Kopfschmerzen spürst, ist also kein Schmerz im Gehirn. In deinem Kopf und Nacken befinden sich Nociceptoren, die Schmerz wahrnehmen können. Sie sind die Ursache für Kopfschmerzen.
- Derzeit ist es unmöglich, das Speicherpotenzial eines Gehirns zu messen. Paul Reber, Professor für Psychologie an der Northwestern University im US-Bundesstaat Illinois, schätzt jedoch, dass ein menschliches Gehirn, ließe es sich in eine Festplatte verwandeln, 2,5 Petabyte an Daten speichern könnte. Das entspricht mehr als 500.000 DVDs.
- Das Gehirn ist das einzige Objekt auf der Welt, das sich selbst betrachten kann.
- Das Gehirn ist der letzte Teil des Körpers, der stirbt. Nach dem Tod arbeitet es noch mehr als zehn Minuten weiter. Kurz vor dem Tod erhält das Gehirn einen Stromstoß. Warum das passiert, weiß niemand. Zudem beginnt es, Sauerstoff zu verlieren. Selbst wenn das Herz aufhört zu schlagen, bist du noch etwa zwei bis 20 Sekunden bei Bewusstsein. Das liegt daran, dass die Großhirnrinde eine Weile ohne Sauerstoff auskommen kann.
- Wenn ein Mensch wach ist, erzeugt sein Gehirn eine Leistung von etwa 12 bis 25 Watt. Das reicht aus, um eine kleine Glühbirne einzuschalten. Ein menschliches Gehirn erzeugt an einem Tag mehr elektrische Impulse als alle Telefone auf der Welt zusammen.
- Wenn dein Gehirn nicht auf eine bestimmte Aufgabe fokussiert ist, schaltet es in den Standardmodus. Viele Aufgaben kannst du fast instinktiv erledigen, weil du sie schon so oft gemacht hast. Dein Gehirn muss sich nicht darauf konzentrieren. Es schaltet also, wo immer möglich, in diesen automatischen Entscheidungsmodus, um Energie zu sparen und dein Bewusstsein für andere geistig anstrengende Aufgaben freizumachen. Interessanterweise sind wir fast die Hälfte der Zeit in diesem Autopilot-Modus. Dieser scheint von einer Reihe von Gehirnstrukturen gesteuert zu werden, die als Standardmodus-Netzwerk bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um eine Konstellation verschiedener Bereiche in deinem Gehirn, die zusammenarbeiten und es deinem Körper ermöglichen, auf Autopilot zu laufen.
- Chronischer Stress verändert die Struktur und Funktion deines Gehirns, was zu psychischen Problemen führen kann. Er erhöht den Spiegel des Stresshormons Cortisol, was die Gehirnfunktion beeinträchtigt und dich anfälliger für Stimmungsstörungen sowie psychische Probleme wie Depressionen und Angstzustände macht. Ein hoher Spiegel an Stresshormonen kann die Produktion neuer Gehirnzellen im Hippocampus stoppen. Der Hippocampus ist der Teil deines Gehirns, der für das Gedächtnis zuständig ist. Das kann sich negativ auf deine Gedächtnisleistung auswirken. Wenn dein Kopf voller Stress ist, kann sich dein Gehirn entzünden.
- Vor 10.000 Jahren hatten unsere Vorfahren ein größeres Gehirn als wir. Um genau zu sein, war es etwa 10 Prozent größer. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie unbedingt schlauer waren als wir. Unser Gehirn wird kleiner, weil unser gesamter Körper kleiner wird. Das hat zur Folge, dass wir ein kleineres Nervensystem haben und uns daher ein leichteres, effizienteres Gehirn leisten können.
- Auch wenn dein Gehirn mit etwa 25 Jahren aufhört zu wachsen, bedeutet das nicht, dass du deinen intellektuellen Höhepunkt bereits erreicht hast. Kognitive Veränderungen sind ein lebenslanger Prozess. Einige Fähigkeiten, wie das Gedächtnis und die Verarbeitungsgeschwindigkeit, erreichen ihren Höhepunkt in den 20ern. In deinen 30ern kannst du dich in der Gesichtererkennung und Problemlösung verbessern, in deinen 40ern und 50ern gewinnst du an emotionaler Kontrolle und Empathie. Einige wenige Fähigkeiten, wie der Wortschatz, benötigen sogar noch mehr Zeit und erreichen ihren Höhepunkt erst in den 60ern und 70ern. Dein Gehirn ist jetzt zwar ausgereift, doch dein Geist hat noch viel Raum zum Wachsen. Deshalb solltest du nie aufhören zu lernen, egal wie alt du bist.
- Blind zu sein oder nur hören zu können, kann verschiedene neurologische Vorteile mit sich bringen. Blinde Menschen entwickeln eine neue Art, ihre Umwelt zu verarbeiten. Sie beginnen gewissermaßen, mit ihren Ohren zu „sehen”. Das menschliche Gehirn ist sehr gut darin, sich an schwierige Situationen anzupassen. Dieser Prozess der Umstrukturierung wird Neuroplastizität genannt. Wenn jemand also nicht sehen kann, sucht das Gehirn automatisch nach einer neuen Lösung. Oft vernetzt es sich neu, um auditive statt visuelle Informationen zu verarbeiten. Das ist nicht dasselbe wie normales Sehen. Aber diese Umstellung kann zu erstaunlichen Ergebnissen führen.
- Das menschliche Gehirn wiegt etwa 1.350 Gramm. Das entspricht etwa zwei Prozent des gesamten Körpergewichts. Angesichts der Tatsache, wie wichtig das Gehirn für unseren Körper ist, ist das wirklich wenig.
- Wie kann ein so kleines Organ so viele wichtige Aufgaben erfüllen? Der eigentliche Unterschied zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers liegt nicht in der Größe, sondern in der Menge an Sauerstoff und Blut, die das Gehirn benötigt, um richtig zu funktionieren. Obwohl es nur zwei Prozent deines Gewichts ausmacht, benötigt es etwa 20 Prozent der Sauerstoffversorgung deines Körpers. Das ist mehr als alle Skelettmuskeln zusammen.
- Da das Gehirn sehr viel Blut benötigt, sorgt ein kompliziertes Gefäßnetz rund um die Uhr dafür, dass alle Bereiche des Gehirns mit Sauerstoff versorgt werden. Denn wenn ein Bereich nicht genug Blut bekommt, gehen grundlegende Funktionen verloren. Einige Menschen werden blind oder müde, andere verlieren das Gefühl in einem oder mehreren Körperteilen – fast so, als wären sie gelähmt. Wie viele Blutgefäße braucht es also, um dein Gehirn am Laufen zu halten? Du solltest wissen, dass der durchschnittliche Mensch Hunderte Kilometer Blutgefäße im Kopf hat. Sie sind so dünn und eng miteinander verwoben, dass sie in einen viel kleineren Raum passen. Die Forschung arbeitet noch daran, die genaue Anzahl der Blutgefäße zu ermitteln. Schätzungsweise beträgt sie 160.000 Kilometer – das entspricht etwa dem Vierfachen der Länge der breitesten Stelle der Erde. Und das sind die Blutgefäße eines durchschnittlich großen Menschen.
- Jede Aktion im Gehirn beginnt mit einem elektrischen Signal. Einige davon sind ziemlich langsam. Andere rasen mit über 370 km/h durch das Gehirn. Wie schnell ein Signal ist, hängt vor allem davon ab, um welche Art von Signal es sich handelt. Berührst du beispielsweise eine heiße Oberfläche, rast dieses Gefühl mit hoher Geschwindigkeit durch deinen Körper. Es beginnt an den Sinnesrezeptoren deiner Hand, geht durch dein Rückenmark und erreicht schließlich deine Großhirnrinde. Dort nimmst du wahr, wie heiß die Oberfläche ist. Daraufhin schießt ein neues elektrisches Signal durch Gehirn und Körper.
- Du verbringst den Großteil des Tages mit Nachdenken. Unzählige Gedanken schießen dir dabei den ganzen Tag lang durch den Kopf. Aber hat schon einmal jemand versucht, sie zu zählen? In der Forschung herrscht Uneinigkeit über die genaue Zahl. Man geht jedoch davon aus, dass der Durchschnittsmensch pro Tag etwa 50.000 Gedanken hat. Das sind mindestens 2.100 Gedanken pro Stunde. Die meisten davon sind kurz und wiederholen sich. Das zeigt, dass das Gehirn nie ruht.
- Mit einem Fettanteil von 60 Prozent ist das Gehirn das Organ mit dem höchsten Fettanteil in deinem Körper. Obwohl es zu den größten Organen gehört, besitzt das Gehirn keine Muskeln. Dein Körper kann viele verschiedene Dinge, aber Fett speichern gehört nicht dazu. Das gesamte Fett, das dein Gehirn für seine Leistung und Reparatur benötigt, muss daher über die Nahrung aufgenommen werden. Deshalb raten viele Ernährungsberater dazu, Lebensmittel mit einem hohen Gehalt an Omega-3-Fettsäuren zu sich zu nehmen. Diese wichtigen Fette fördern die Gehirnentwicklung, beugen Krankheiten vor und halten dich geistig fit.
- Die Entwicklung des Gehirns verläuft auf ziemlich seltsame Weise. Bei der Geburt ist es nur etwa ein Viertel so groß wie das Gehirn eines Erwachsenen. Das ist ziemlich groß, wenn man bedenkt, wie klein ein Säugling ist. Aber wie wir alle wissen, gibt es viele Dinge, die ein Baby noch nicht begreifen kann. Das liegt daran, dass das Gehirn in erster Linie darauf ausgerichtet ist, das Überleben zu sichern.
- Das Gehirn wächst nicht gleichmäßig. So verdoppelt es beispielsweise im ersten Lebensjahr seine Größe. Mit drei Jahren ist es bereits zu 80 Prozent so groß wie das eines Erwachsenen. Mit fünf Jahren sind es bereits 90 Prozent. In diesen wichtigen Jahren bildet das Gehirn jede Sekunde Millionen von Verbindungen. Es lernt alles, von der Erkennung von Symbolen bis hin zu Verhaltensweisen, die du später im Leben brauchen wirst.
- Wenn du ein Bild siehst, durchläuft es dreimal deine Netzhaut. Zunächst gelangt es als Licht zu den Rezeptorzellen, dann wird es als Nervenimpuls durch die erste Bildverarbeitung in der Netzhaut weitergeleitet und schließlich als solcher über den Sehnerv ins Gehirn geschickt. Dieser Prozess dauert nur 13 Millisekunden.
- Warum kannst du dich nicht selbst kitzeln? Das liegt daran, dass das menschliche Gehirn zwischen einer unerwarteten Berührung von außen und einer Berührung durch einen selbst unterscheiden kann.
- Die Amygdala spielt eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen und Verhaltensweisen, insbesondere von Angst. Wenn wir etwas Angsteinflößendes sehen oder hören, wird diese Information sofort an die Amygdala weitergeleitet. Sie sendet dann Signale an andere Bereiche des Gehirns, beispielsweise an den Hypothalamus, um eine Kampf- oder Fluchtreaktion auszulösen.
- Etwa 90 Minuten nach dem Einschlafen gelangst du in die sogenannte REM-Schlafphase. Während dieser Phase ist dein Gehirn sehr aktiv, während deine Muskeln wie gelähmt sind. Deine Atmung und dein Herzschlag werden unregelmäßig. Dein Gehirn beginnt, Informationen aktiv zu verarbeiten und zu speichern, sodass du dich nach dem Aufwachen an Dinge erinnern kannst, die du vor dem Einschlafen gelernt hast. In dieser Phase beginnst du auch zu träumen.
- Die Fähigkeit, mehrere Dinge gleichzeitig zu erledigen, ist eine Illusion des Gehirns. Wenn du regelmäßig multitaskst, springt dein Gehirn einfach nur schnell zwischen den Aufgaben hin und her. Es sieht dann nur so aus, als würdest du mehrere Dinge gleichzeitig erledigen.
- Menschen fällt es schwer, beim Sprechen Augenkontakt zu halten, weil es sehr anstrengend ist, gleichzeitig Augenkontakt zu halten und nach einem Wort zu suchen. Deshalb unterbricht das Gehirn den Augenkontakt, um sich voll und ganz auf die Suche nach dem passenden Wort konzentrieren zu können.
- Der Grund, warum wir unter der Dusche kreativer sind, ist, dass diese entspannende Tätigkeit das Gehirn dazu bringt, viel Dopamin auszuschütten. Je mehr Dopamin ausgeschüttet wird, desto kreativer sind wir. Wenn wir entspannt sind, neigen wir eher dazu, uns auf uns selbst zu konzentrieren, wodurch wir tiefere Zusammenhänge erkennen können.
- Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass das Gehirn Erinnerungen wie ein Video aufzeichnet. Tatsächlich erstellt es vielmehr eine Art Schnappschüsse der wichtigsten Teile von Ereignissen. Wenn du dich an ein Ereignis erinnerst, rekonstruiert dein Gehirn anhand früherer Erfahrungen und Verallgemeinerungen, was dazwischen passiert ist.
- Ab dem 25. Lebensjahr, wenn du deinen Höhepunkt gerade erreichst, beginnt das Gehirn langsam zu schrumpfen – bei Männern schneller als bei Frauen.
- Spiegelneuronen wurden in den 1990er Jahren entdeckt. Sie sind für Empathie zuständig. Wenn du also siehst, wie sich jemand wehtut, wird in deinem Gehirn die gleiche Schmerzregion aktiviert und du zuckst zusammen.
- Das Gehirn kann sich nur schwer über einen längeren Zeitraum hinweg konzentrieren. Es benötigt daher etwa alle 90 Minuten eine Pause.
- Dein Gehirn verliert nie die Fähigkeit, zu lernen, sich zu verändern und sich an neue Situationen anzupassen. Es ist äußerst flexibel und erneuert sich ständig – je nachdem, was gerade los ist.
- Die Bakterien, die in unserem Darm leben, können die Aktivität von Gehirnzellen beeinflussen. Was wir essen, hat Einfluss auf die Fähigkeit dieser Bakterien, kleine Moleküle zu produzieren, von denen einige bis ins Gehirn gelangen können. Diese Moleküle beeinflussen wiederum die Aktivität jener Zellen im Gehirn, die bei der Kontrolle von Entzündungen und Neurodegeneration eine Rolle spielen.
- Pro Sekunde finden im Gehirn mehr als 100.000 chemische Reaktionen statt.
- Ende des 18. Jahrhunderts erlebte die Chirurgie ihren ersten echten Fortschritt. Die Gehirnchirurgie zählt bis heute zu den kompliziertesten und riskantesten Operationsarten. Archäologen haben Hinweise darauf gefunden, dass die erste Gehirnoperation bereits in der Steinzeit durchgeführt wurde. Vor über 5.000 Jahren führten Menschen eine Art Trepanation durch, bei der ein Teil des Schädels entfernt wurde.
- Wenn du anfängst, etwas Neues zu lernen oder eine alte Gewohnheit zu ändern, sendest du im Grunde positive Emotionen aus. Diese wirken in Form von zwei Hormonen: Dopamin und Serotonin. Dopamin ist ein Neurotransmitter, der die Lust- und Belohnungszentren im Gehirn steuert. Serotonin ist ein Neurotransmitter, der mit Ruhe, Vernunft und Gelassenheit in Verbindung gebracht wird. Es fördert den Schlaf und lindert Ängste, wodurch es deine Emotionen unter Kontrolle hält.
- Dass Diäten so schwer sind, hängt auch mit den Vorgängen in deinem Gehirn zusammen. Wenn der Körper über einen längeren Zeitraum keine Nahrung bekommt, beginnen die Nervenzellen im Gehirn, sich selbst zu zerlegen. Dieser Prozess wird Autophagie genannt und bedeutet „Selbstverzehr“. Zwar wird dadurch Energie geliefert, es werden aber auch Hungersignale ausgelöst, die dich dazu bringen, schnell etwas zu essen.
- Träumen erfordert mehr Gehirnleistung als alle Aktivitäten, die wir im Wachzustand ausführen.
- Warum weinen wir, wenn wir sehr glücklich oder sehr traurig sind? Der Hypothalamus ist maßgeblich an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt. Er löst als Reaktion auf starke Emotionen – egal, ob sie positiv oder negativ sind – das Weinen aus.
- Dein Gehirn arbeitet ständig daran, ein Gefühl der Kontinuität in deiner Wahrnehmung von Zeit und Raum aufrechtzuerhalten. Selbst die kleinste Augenbewegung kann dies jedoch stören. Immer wenn du deine Augen schnell von einem Punkt zum anderen bewegst, gibt es eine winzige Unterbrechung in deiner Sicht. Dein Gehirn gleicht dies aus, indem es dich dazu bringt, die neue Szene einen Bruchteil länger wahrzunehmen. Deshalb sieht es so aus, als würde der Sekundenzeiger einer analogen Uhr länger als eine Sekunde brauchen, um sich zu bewegen, wenn du zum ersten Mal auf die Uhr schaust.