Das menschliche Gehirn ist ein unglaublich komplexes Naturprodukt. Fähig, komplexe soziale Strukturen, Sprachen, Kultur, Kunst und Wissenschaft zu schaffen. Unser Gehirn ermöglicht es uns, das Universum besser zu erforschen und zu verstehen, als es jedes andere Tier auf dem Planeten jemals getan hat. Aber selbst mit all diesem Wissen fangen wir gerade erst an, das zu verstehen menschliches Gehirn sich.
Wissenschaftler, Biologen und Mediziner sind auf der nie endenden Suche nach Erkenntnissen über das Gehirn, und dank innovativer Brain-Scan-Technologien sind wir der Entschlüsselung der Geheimnisse der Funktionsweise des Gehirns näher als je zuvor.
Aber warum ist es so schwierig zu verstehen, wie unser Gehirn funktioniert?
Gehirn Anatomie
Das menschliche Gehirn besteht aus Milliarden von Neuronen oder Gehirnzellen, die jeweils in einem Netz von Synapsen verbunden sind, das so dicht ist, dass es in einem einzigen menschlichen Gehirn mehr Verbindungen gibt als Sterne im beobachtbaren Universum.
Wenn wir ein wenig herauszoomen und eine ganzheitliche Betrachtung vornehmen Blick auf das Gehirn, sehen wir, dass die Neuronen in drei Hauptteile gruppiert sind: den Hirnstamm, das Kleinhirn und das Großhirn. Jeder dieser Teile spielt eine einzigartige Rolle dabei, wie unser Gehirn funktioniert und wie wir denken, handeln und die Welt wahrnehmen.
Das menschliche Gehirn, in drei Teilen:
- Hirnstamm – Der Hirnstamm befindet sich am unteren Ende des Gehirns und verbindet das Gehirn und das Rückenmark. Viele der automatischen Aufgaben, die unser Körper durchführt – wie Atmung, Herzfrequenz, Verdauung, Erbrechen und mehr – werden vom Hirnstamm gesteuert.
- Kleinhirn – Das Kleinhirn befindet sich nahe der Unterseite des Gehirns auch hinter dem Hirnstamm. Diese Region des Gehirns ist dafür verantwortlich, sensorische Eingaben – wie das, was wir hören, sehen und riechen – mit unseren Muskelbewegungen zu koordinieren, so dass wir in der Lage sind, unseren Standort in unserer Umgebung zu verstehen und Gleichgewicht und Körperhaltung aufrechtzuerhalten.
- Großhirn – Das Großhirn ist der größte Teil des Gehirns, bedeckt mit gräulichen Falten und Falten, und ist das, woran wir normalerweise denken, wenn wir an ein „Gehirn“ denken. Das Großhirn, das mit vielen unserer höheren Gehirnfunktionen beauftragt ist, ist dafür verantwortlich, zu interpretieren, was wir sehen, hören und mit unseren verschiedenen Sinnen erfassen, sowie für Lernen, Denken, Sprechen und Emotionen. Viele unserer feinmotorischen Bewegungen, wie zum Beispiel die Bewegungen, die zum Spielen eines Musikinstruments erforderlich sind, werden ebenfalls von dieser Region des Gehirns gesteuert.
Hauptzonen des Großhirns:
Jede der Hemisphären des Großhirns ist weiter in vier verschiedene Zonen unterteilt, die Lappen genannt werden.
- Frontallappen – Der Frontallappen befindet sich im obersten, vordersten Teil des Gehirns. Viele unserer Exekutivfunktionen wie Planung, Organisation und Problemlösung sind mit dieser Region verbunden. Der Frontallappen spielt auch eine Rolle im Kurzzeitgedächtnis, Kreativität und kritisches Denken.
- Parietallappen – Der Parietallappen, der sich auf der Oberseite des Gehirns hinter dem Frontallappen befindet, ist dafür verantwortlich, uns dabei zu helfen, sensorische Informationen wie Geschmack, Berührung und Temperatur zu interpretieren.
- Occipitallappen – Der Hinterhauptslappen, der sich nahe der Rückseite des Gehirns befindet, hilft uns, visuelle Informationen von unseren Augen zu interpretieren und diese Informationen mit früheren Erinnerungen und Erfahrungen zu kombinieren.
- Temporallappen – Der Temporallappen, der auf der Seite des Gehirns unter dem Frontal- und Scheitellappen zu finden ist, hilft uns, Gerüche, Geschmäcker und Toninformationen zu verarbeiten. Dieser Teil des Gehirns ist auch an der beteiligt Speicherung von Erinnerungen.
Welche Werkzeuge verwenden wir, um das menschliche Gehirn zu verstehen?
Obwohl wir noch einen langen Weg vor uns haben, um alle Geheimnisse des menschlichen Gehirns zu entschlüsseln, sind neue Technologien, Methoden und Werkzeuge wie z Gehirn-Scans ermöglichen es uns, mehr über das menschliche Gehirn zu verstehen als je zuvor.
Gehirnscans und Bildgebungswerkzeuge:
- PET-Scan – Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Scans werden verwendet, um zu zeigen, welche Teile des Gehirns zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sind. Indem wir eine Tracer-Substanz in das Gehirn injizieren und radioaktive Isotope im Tracer nachweisen, können wir sehen, welche Teile des Gehirns aktiv Glukose verwenden, ein Zeichen für Gehirnaktivität. Wenn eine bestimmte Gehirnregion aktiv wird, füllt sie sich mit Blut, das Sauerstoff und Glukose liefert und diese Region mit Brennstoff versorgt. Diese Bereiche werden dank der Tracersubstanz im PET-Scan sichtbar und ermöglichen uns, Bilder davon zu erstellen, welche Bereiche des Gehirns bei einer bestimmten Aktivität aktiv sind. Der PET-Scan kann nur verallgemeinerte Gehirnareale lokalisieren, nicht spezifische Cluster von Neuronen. Darüber hinaus gelten PET-Scans als invasiv und kostspielig in der Durchführung.
- CT-Scan – Computertomographie (CT)-Scans werden verwendet, um Bilder des Gehirns zu erstellen, indem die Grade der Röntgenabsorption aufgezeichnet werden. Die Probanden liegen auf einem flachen Tisch, der mit einem großen zylindrischen röhrenförmigen Apparat verbunden ist. In der Röhre befindet sich ein Ring, der einen Röntgenstrahler hält. Während sich der Röntgenstrahler entlang der Röhre bewegt, erfassen Sensoren auf der gegenüberliegenden Seite des Rings die Menge der durchgelassenen Röntgenstrahlen. Da verschiedene Materialien wie Haut, Knochen, Wasser oder Luft Röntgenstrahlen unterschiedlich stark absorbieren, kann der CT-Scan eine grobe Karte der Merkmale des Gehirns erstellen.
- MRT-Untersuchung – Magnetresonanztomographie (MRT) und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) sind bildgebende Verfahren, die in der Psychologie weit verbreitet sind. Mithilfe eines starken Magnetfelds erzeugen MRTs eine Ausrichtung innerhalb der Kerne von Atomen in den Geweben des Körpers und des Gehirns. Durch die Messung der Veränderungen, wenn die Kerne in ihre Grundzustände zurückkehren, ist die MRT in der Lage, ein Bild davon zu erstellen die Struktur des Gehirns. Als nicht-invasives Verfahren mit geringem Gesundheitsrisiko können MRT-Scans bei einer Vielzahl von Personen durchgeführt werden, darunter Säuglinge, ältere Menschen oder schwangere Mütter. Dadurch können sie auch mehrfach verwendet werden Mal auf eine einzelne Person, um Änderungen abzubilden im Laufe der Zeit. Der Hauptunterschied zwischen MRT und fMRI besteht darin, dass grundlegende MRT-Scans verwendet werden, um die Struktur des Gehirns abzubilden, fMRI jedoch verwendet wird, um unsere Aktivität innerhalb der Gehirnstrukturen abzubilden.
- EEG-Scan – Die Elektroenzephalographie (EEG) ermöglicht es uns, die Gehirnaktivität zu messen, indem wir Elektroden auf der Kopfhaut eines Probanden platzieren, die elektrische Aktivität erfassen. EEG-Scans sind nicht-invasiv und ermöglichen es Forschern, Veränderungen der Gehirnaktivität bis auf die Millisekunde aufzuzeichnen, was sie zu einer der besten Möglichkeiten macht, um Veränderungen im Gehirn zu verstehen, während sie auftreten.
- MEG-Scan – Die Magnetoenzephalographie (MEG) ist eine Methode zur Darstellung der elektrischen Aktivität im Gehirn durch die Verwendung von Magnetfeldern. Extrem empfindliche Geräte, die als SQUIDs bekannt sind, erfassen die Aktivität im Gehirn und ermöglichen es Forschern, Ärzten oder anderen Fachleuten zu verstehen, welche Bereiche des Gehirns für verschiedene Gehirnfunktionen verantwortlich sind, oder den Ort einer Pathologie zu bestimmen.
- NIRS-Scan – Die Nahinfrarotspektroskopie ist eine bildgebende Technik des Gehirns, die Infrarotlicht verwendet, um den Sauerstoffgehalt im Gehirn zu messen. Indem Infrarotlicht durch den Schädel geschossen und das Licht auf der anderen Seite gemessen wird, können NIRS-Scans die Gehirnaktivität auf nicht-invasive, wenn auch indirekte Weise erkennen.
Andere Tools & Methoden:
Obwohl wir über neue Werkzeuge und Technologien verfügen, die uns helfen, das menschliche Gehirn zu verstehen, bedeutet das nicht, dass Gehirnscans die einzigen Werkzeuge sind, die uns zur Verfügung stehen. Einige der besten Methoden zum Verständnis unseres Gehirns erfordern überhaupt keine medizinische Ausrüstung.
- Interviews – Wenn ein Patient einen Hirnschaden erleidet, führen Ärzte und Psychologen oft Gespräche mit dem Patienten, um zu verstehen, wie sich der Hirnschaden auf das Verhalten, das Gedächtnis, die Sinne oder andere Aspekte unserer geistigen Leistungsfähigkeit auswirkt. Da wir bereits wissen, welche Bereiche des Gehirns von Hirnschäden betroffen sind, können Änderungen der geistigen Fähigkeiten, der Persönlichkeit oder anderer Gehirnfunktionen gute Bereiche für zusätzliche Forschung sein.
- Assessments - Eines der besten Möglichkeiten, das Gehirn zu studieren Entwicklung oder Funktionsweise besteht darin, die Probanden Tests oder Bewertungen absolvieren zu lassen. Es gibt viele Assessments für eine Vielzahl von Gehirnfunktionen. Einige der wichtigsten Vorteile dieser Art von Auswertungen sind ihre geringen Kosten, die Tatsache, dass sie in nahezu jeder Umgebung durchgeführt werden können (Sie müssen also nicht in ein Forschungslabor oder Krankenhaus gehen) und dass sie mehrmals durchgeführt werden können ohne nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit der Teilnehmer. Aus diesem Grund verwenden viele Forscher Bewertungen, um Änderungen in zu erfassen Gehirnfunktion über Studienjahre hinweg.
Fazit
Während wir weiterhin neue Geheimnisse des Gehirns entschlüsseln und mehr und mehr erschaffen leistungsstarke Werkzeuge zur Erforschung des menschlichen Geistes, werden wir unsere Fähigkeit zur Behandlung von Patienten weiter ausbauen und das Leben von Menschen auf der ganzen Welt verbessern. Gehirnscans ermöglichen uns einen Einblick in eines der komplexesten Systeme, die wir je gesehen haben. Dennoch ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass es das Werkzeug ist, das uns die Antworten gibt, aber die Forscher und Mediziner, die die Ergebnisse interpretieren.
