Biologische Grundlagen

Biologische Grundlagen des menschlichen Erlebens und Verhaltens
Die Biologische Psychologie geht davon aus, dass unser E. und V. immer auf biologischen
Vorgängen beruhen, indem unsere Gehirnzellen über elektrische Impulse miteinander
kommunizieren. Jeder Gedanke, jede Idee, jede Stimmung, jedes Bedürfnis, jede
Wahrnehmung ist zugleich auch ein biologisches Geschehen.
Die Nervenzellen des Gehirns
Geschätzte 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) und rund 100 Billionen Verknüpfungen
(Synapsen), über welche die Neuronen kommunizieren, machen das menschliche
Nervensystem zum vielleicht komplexesten System des Universums.
Die Nervenzellen des menschlichen Gehirns nehmen ankommende Informationen auf,
bewerten diese und leiten sie gegebenenfalls an benachbarte Nervenzellen weiter.
Nervenzelle 1
Eine Nervenzelle (Neuron) empfängt über ihre weitverzweigte Dentriten Informationen und
leitet sie als elekrischen Impuls über sein Axon an andere Nervenzellen weiter. Die
Weiterleitung auf andere Nervenzellen geschieht über Verbindungsstellen, die sogenannten
Synapsen. Jede Gehirnzelle hat bis zu 10.000 solcher Verbindungsstellen mit anderen
Gehirnzellen.
Eine erregte Nervenzelle schüttet Botenstoffe aus, sogenannte Neurotransmitter, welche
Informationen zwischen Nervenzellen übertragen. Dabei entsteht an den mit Rezeptoren
besetzten Dendriten der empfangenden Zelle ein elektrischer Impuls. Sämtliche in der
Nervenzelle ankommenden Impulse – ob erregend oder hemmend – werden miteinander
verrechnet und zum Axonhügel übertragen. Dort entscheidet sich, ob das nötige
Schwellenpotenzial erreicht wurde, um ein Aktionspotenzial auszulösen. Dies geschieht nach
der Regel des »Alles-oder-Nichts-Gesetzes«. Entweder das Schwellenpotenzial wurde
erreicht oder nicht.
Wird schließlich ein Aktionspotenzial ausgelöst, so wird es vom Axon, einem länglichen
Fortsatz, vom Zellkörper zu den Synapsen geleitet und durch Neurotransmitter auf andere
Zellen übertragen. Über die Rezeptoren der verbundenen Zellen entsteht wiederum ein
elektrischer Impuls in den Dendriten der Nachbarzelle und der geschilderte Vorgang beginnt
erneut.
Je mehr Aktionspotenziale eine Zelle pro Sekunde abfeuert, desto stärker ist der Reiz.
Natürlich gibt es eine Grenze: Maximal können etwa 500 Aktionspotenziale pro Sekunde
weitergeleitet werden. Damit eine Nervenzelle korrekt funktionieren kann, muss sie also
elektrische Impulse empfangen und weiterleiten können.
Synapse 1
Dendriten mit Synapsen 1
Die Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns hängt vor allem von der Vernetzung
zwischen den Nervenzellen ab, weniger von der Geschwindigkeit, mit der Nervenerregungen
selbst ablaufen.
Den Informationsaustausch zwischen den Nervenzellen in unserem Gehirn kann man sich
wie ein Feuerwerk aus elektrochemischen Impulsen und Signalen vorstellen. Reize können
von einer Nervenzelle jedoch nur in eine Richtung und nacheinander weitergeleitet werden.
Allerdings ist die Arbeitsgeschwindigkeit immens.
Je mehr Nervenzellen miteinander vernetzt sind, desto mehr Informationen können in
rascher Folge und mit hoher Genauigkeit verarbeitet werden.
Verbindungen zwischen Nervenzellen können jederzeit auf- bzw. umgebaut oder stillgelegt
werden. So wird Neues gelernt und Ungenutztes vergessen. Ein Vorgang, der permanent
stattfindet und das Netzwerk stetig verändert. Versorgen wir unser Gehirn mit neuen
Eindrücken, etwa beim Lernen eines Gedichts oder bei einem Museumsbesuch, können neue
Kontakte geknüpft und bestehende Kontakte verstärkt werden.
Das menschliche Nervensystem
Nervenzellen sind die Grundbausteine des menschlichen Nervensystems welches man in das
zentrale NS (ZNS) und das periphere Nervensystem einteilt.
Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Es ist die Schaltstelle unseres NS,
das alle Informationen und Reize verarbeitet.
Das periphere NS verbindet das ZNS mit anderen Teilen des Körpers. Es besteht aus
aufsteigenden (sensorischen) Nervenbahnen (leiten Informationern von den Sinnesorganen
in das Gehirn) und absteigenden (motorischen) Nervenbahnen (leiten Informationen vom
Gehirn zu den Muskeln des Körpers).
Aufsteigende und absteigende Nervenbahne 1
Die Regulierung innerer Organe, die Steuerung von Bewegungen sowie körperliche
Empfindungen wie Schmerz oder Kälte - all dies läuft über das weit verzweigte, bis in die
entlegensten Bereiche unseres Organismus reichende Nervenfasernetz des peripheren
Nervensystems.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Funktionen wird dieses System weiter unterteilt, und
zwar in das somatische Nervensystem und das vegetative Nervensystem. Das somatische
Nervensystem verarbeitet zum einen sensorische Informationen wie Berührungen,
Temperaturempfindung oder Schmerzreize und leitet sie an das Gehirn, den Ort der
bewussten Wahrnehmung, weiter. Zum anderen wird auch die Motorik gesteuert. Alle
willentlichen Bewegungsimpulse gelangen vom Zentralnervensystem über das somatische
Nervensystem zu den Muskeln, wo sie in die entsprechenden Bewegungen umgesetzt
werden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das somatische Nervensystem
Funktionen regelt, die der Interaktion eines Menschen mit der Außenwelt dienen.
Im Gegensatz zum somatischen entzieht sich das vegetative Nervensystem der
unmittelbaren bewussten Kontrolle und wird deshalb oft auch als autonomes Nervensystem
bezeichnet.
Dieser Teil des peripheren Nervensystems ist - vereinfacht gesagt - für die Steuerung der
inneren Organe zuständig. Hierzu besitzt das vegetative Nervensystem genau wie das
Zentralnervensystem einerseits absteigende Bahnen, über die Signale vom Gehirn zum
Körper geleitet werden, und andererseits aufsteigende Nervenfasern, über die
Informationen aus dem Körper zum Gehirn gelangen.
Die Hauptaufgabe des vegetativen Nervensystems besteht darin, das innere Gleichgewicht
(Homöostase) aufrechtzuerhalten. Es ist also dafür verantwortlich, lebenswichtige
Vitalfunktionen wie z.B. Herzschlag, Blutdruck, Atmung, Verdauung und Stoffwechsel zu
regulieren. Verschiedenste Organsysteme werden über das vegetative Nervensystem
gesteuert - vom Herz über die Blutgefäße bis hin zu Drüsen und Sexualorganen.
Die Umgebungsbedingungen und Umwelterfordernisse, die an den menschlichen
Organismus gerichtet werden, ändern sich unentwegt. Unser inneres Milieu an diese
Gegebenheiten entsprechend anzupassen, ist Aufgabe des autonomen Nervensystems. Die
hierfür notwendigen Regulationsprozesse laufen quasi automatisch ab, lassen sich also nicht
willentlich steuern. Ausgeführt werden sie durch zwei Systeme, den Sympathikus und den
Parasympathikus.
Das sympathische und das parasympathische Nervensystem besitzen antagonistische
(entgegengesetzte) Wirkungen, fungieren also im vegetativen Nervensystem als
Gegenspieler. Dies ermöglicht es dem Organismus, Organfunktionen sehr fein zu steuern.
Der Parasympathikus wird oft auch als "Ruhenerv" bezeichnet: Überwiegt sein Einfluss,
stehen die Zeichen im Körper verstärkt auf Entspannung, Regeneration und den Aufbau
körperlicher Reserven. Am Herzen bewirkt der Parasympathikus eine Senkung der
Schlagfrequenz und der Pumpkraft. Langsamer wird unter seinem Einfluss auch die Atmung.
Dafür verstärkt er die Magen-Darm-Tätigkeit und regt die Freisetzung von
Verdauungsenzymen in den Darm an.
Der Sympathikus dagegen sorgt für eine Leistungssteigerung und wird beispielsweise durch
Stress- und Notfallsituationen aktiviert. Seine Erregung bewirkt unter anderem eine
Beschleunigung von Herzschlag und Atmung, treibt den Blutdruck nach oben und erhöht die
Durchblutung sowie die Spannung der Skelettmuskulatur. Für sofortige Aktivität und
Leistungsbereitschaft nicht unbedingt notwendige Vorgänge werden unter seinem Einfluss
gehemmt, namentlich vor allem die Verdauung und die Funktion der inneren Drüsen.
Aufbau und Funktion des Gehirns
Unser Gehirn befindet sich unterhalb der festen Schädeldecke, durch die es vor
Verletzungen geschützt wird. Dort schwimmt es im Hirnwasser, dem sogenannten Liquor.
Von oben betrachtet sind die zwei Gehirnhälften (Hemisphären) zu sehen, denen
unterschiedliche Aufgaben zukommen. Beim Großteil der Menschen gilt die linke
Gehirnhälfte als der Ort, an dem Sprache, Rechnen und logisches Denken beheimatet sind.
Bilder, Musik sowie räumliches Vorstellungsvermögen und die Erkennung von Gesichtern
werden hingegen in der rechten Gehirnhälfte verarbeitet. Ein kontinuierlicher
Informationsaustausch zwischen linker und rechter Hemisphäre findet dabei über ein dickes
Bündel aus Nervenfasern, den sogenannten Balken, statt.
Grob lässt sich der Aufbau des menschlichen Gehirns in die Bereiche Hirnstamm, Kleinhirn,
Zwischenhirn und Großhirn unterteilen. Jedem Teil des Gehirns kommt dabei eine
spezifische Funktion zu.
Das menschliche Gehirn 1
Das Großhirn macht etwa 80 Prozent der gesamten
Hirnmasse aus. Es wird von der gefalteten und etwa zwei
bis vier Millimeter dicken Großhirnrinde umschlossen.
Allgemein kann das Großhirn wiederum in die Bereiche
Frontallappen
(Stirnlappen),
Parietallappen
(Scheitellappen), Temporallappen (Schläfenlappen) und
Okzipitallappen (Hinterhautlappen) unterteilt werden.
Den
einzelnen
Hirnlappen
kommen
dabei
unterschiedliche psychische Funktionen zu. So befindet
sich etwa im vorderen Teil des Frontallappens der
Arbeitsspeicher, der als Management-Zentrale für die
Informationsverarbeitung gilt. Das Großhirn ist an
sämtlichen bewussten Vorgängen beteiligt ist. Daher gilt
er auch als Ort des Denkens, Lernens und Handelns.
Das Zwischenhirn besteht aus dem Thalamus mit der Epiphyse (Zirbeldrüse) als Anhängsel
und dem darunter liegenden Hypothalamus mit der Hypophyse. Im Thalamus werden
Informationen, die aus dem Körper eintreffen, auf ihre Wichtigkeit geprüft und Wichtiges an
das Großhirn weitergeleitet, um eine Überlastung des Gehirns zu verhindern. Der Thalamus,
der hauptsächlich aus grauer Substanz besteht, wird auch als Tor zur Großhirnrinde oder Tor
zum Bewusstsein bezeichnet. Der Hypothalamus ist die oberste Instanz des autonomen
Nervensystems. Mit dem Sympathikus und Parasympathikus steuert er alle inneren Organe.
Auch die Körpertemperatur, Hunger- und Durstgefühle und der Einsatz von Hormonen im
Körper wird hier geregelt.
Als evolutionär ältester Teil unseres Gehirns gilt der Hirnstamm. Hier werden vor allem
unbewusst ablaufende Vorgänge im Körper reguliert. Dazu zählen etwa der Herzschlag und
die Atmung. Auch elementare Verhaltensweisen, wie Reflexe werden von hier gesteuert. Das
Stammhirn bildet die Schnittstelle zwischen Rückenmark und übrigem Gehirn.
Das Kleinhirn, als zweitgrößter Teil des Gehirns, koordiniert die Bewegung unserer Muskeln
und sorgt dafür, dass wir im Gleichgewicht bleiben.
Nur durch die komplexe Vernetzung der Hirnregionen untereinander ist es möglich, flexibel
auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren und sich in stets neuen Situationen
zurechtzufinden.