Portal:Geist und Gehirn/Artikel des Monats

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Frühere Artikel des Monats im Portal Geist und Gehirn

Blutversorgung des Gehirns[Quelltext bearbeiten]

Arterien des Gehirns

Die Blutversorgung des Gehirns beinhaltet den Teil des Blutkreislaufes, der der Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff und Glucose sowie dem Abtransport von Stoffwechselprodukten und Kohlendioxid dient. Sie unterliegt einigen anatomischen und physiologischen Besonderheiten. Dies ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass das Gehirn ein Organ mit sehr hohem basalen Stoffwechsel ist (das menschliche Gehirn beansprucht bereits in Ruhe ein Fünftel des gesamten Sauerstoffbedarfs des Organismus). Andererseits sind Nervenzellen anders als andere Körperzellen nicht in der Lage, ihren Energiebedarf in ausreichendem Maße anaerob zu decken. Zur Sicherung der kontinuierlichen Sauerstoff- und Substratversorgung existieren daher mehrere „Sicherheitssysteme“.

Der arterielle Zufluss zum Gehirn wird beim Menschen und bei den meisten übrigen Säugetieren durch vier große Schlagadern gewährleistet. Je zwei liegen auf jeder Seite des Halses, vorn die innere Halsschlagader und hinten die Wirbelarterie. Der Abfluss des Blutes erfolgt über besondere venöse Hirnblutleiter, die gegenüber den Venen einige Besonderheiten aufweisen.

Diffusions-Tensor-Bildgebung[Quelltext bearbeiten]

Rekonstruktion von Nervenbahnen im Gehirn

Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (abgekürzt DTI von englisch diffusion tensor imaging oder DT-MRI von diffusion tensor magnetic resonance imaging) ist ein bildgebendes Verfahren, das mit Hilfe der Magnetresonanztomografie (MRT) die Diffusionsbewegung von Wassermolekülen misst und räumlich aufgelöst darstellt. Es wird in erster Linie zur Untersuchung des Gehirns eingesetzt, da das Diffusionsverhalten Rückschlüsse auf den Verlauf der großen Nervenbahnen erlaubt und sich bei bestimmten Erkrankungen des zentralen Nervensystems charakteristisch verändert.

Die Mitte der 1990er Jahre entstandene Diffusions-Tensor-Bildgebung ist wie die klassische MRT nichtinvasiv: Sie erfordert keine Kontrastmittel und verwendet keine potenziell schädliche ionisierende Strahlung. Die Messungen sind jedoch deutlich zeitaufwändiger als bei herkömmlicher MRT und erzeugen größere Datenmengen: Pro Volumenelement (Voxel) wird nicht nur ein einzelner Zahlenwert bestimmt, der im Schnittbild als Grauwert dargestellt werden kann, sondern es wird ein Tensor berechnet, der unterschiedliche Aspekte des Diffusionsverhaltens beschreibt. Erst der Einsatz verschiedener Visualisierungs-Techniken erlaubt es dem Radiologen, diese umfangreichen Daten zu interpretieren.

Neuronales Korrelat des Bewusstseins[Quelltext bearbeiten]

Als neuronale Korrelate des Bewusstseins (engl. neural correlates of consciousness) werden Gehirnaktivitäten bezeichnet, die mit Bewusstseinsprozessen einhergehen. Eine gängige Definition lautet, dass ein neuronales Korrelat des Bewusstseins eine neuronale Struktur ist, die minimal hinreichend für einen Bewusstseinszustand ist. Die Suche nach neuronalen Korrelaten gilt als zentrales Projekt der neurowissenschaftlichen Erforschung des Bewusstseins.

Die Theorien zu den neuronalen Korrelaten des Bewusstseins befinden in weiten Teilen noch in einem sehr spekulativen Stadium. Dies liegt zum Teil an technischen Problemen, wie der mangelnden zeitlichen und räumlichen Auflösung von bildgebenden Verfahren, die die Aktivitäten im Gehirn messen. Des Weiteren sorgt die ungeheuere Komplexität des Gehirns dafür, dass bis heute umstritten ist, in welcher Weise das Gehirn Informationen speichert. Schließlich werden durch die Forschung grundsätzliche philosophische Probleme aufgeworfen, über die ebenfalls keinerlei Einigkeit besteht.

Philosophie[Quelltext bearbeiten]

Der Denker von Rodin

Die Philosophie (alt- und neugriechisch φιλοσοφία, philosophía, wörtlich „Liebe zur Weisheit“) hat im Gegensatz zu den einzelnen Wissenschaften keinen begrenzten Gegenstandsbereich. Allgemein könnte man sie als den Versuch der kritisch-rationalen Selbstüberprüfung des Denkens bezeichnen, als eine methodische Reflexion, die sich inhaltlich tendenziell auf eine Gesamtdeutung der Welt und der menschlichen Existenz richtet. Jeder Versuch, den Begriff „Philosophie“ zu definieren oder den Bereich der Philosophie näher einzugrenzen, ist bereits Gegenstand der Philosophie selbst.

Die Anfänge des philosophischen Denkens des Westens im 6. vorchristlichen Jahrhundert markieren den Beginn der europäischen Geistesgeschichte. In Abgrenzung zum irrationalen Weltbild des Mythos entfaltete sich in der antiken Philosophie und Mathematik die systematische und wissenschaftlich orientierte menschliche Denktätigkeit. Im Lauf der Jahrhunderte differenzierten sich die unterschiedlichen Methoden und Disziplinen der Welterschließung und der Wissenschaften direkt oder mittelbar aus der Philosophie.

Motorcortex[Quelltext bearbeiten]

Funktionelle Organisation der Großhirnrinde

Der Motorcortex (lat. motor „Beweger“, cortex „Rinde“), auch motorische bzw. somatomotorische Rinde, ist ein histologisch abgrenzbarer Bereich der Großhirnrinde (Neocortex) und das funktionelle System, von dem aus willkürliche Bewegungen gesteuert und aus einfachen Bewegungsmustern komplexe Abfolgen zusammengestellt werden. Er liegt in den hinteren (posterioren) Zonen des Frontallappens.

Reflexhafte Bewegungen (Muskeleigenreflexe und Fremdreflexe) entstehen hingegen auf niederem Niveau (im Rückenmark oder im Hirnstamm) und sind daher auch nicht willentlich beeinflussbar. Andere Systeme wirken an Bewegungsleistungen mit: Für die Steuerung des Muskeltonus sind die Basalganglien wichtig. Zur räumlichen Bemessung, Abschätzung der nötigen Kraft und Schnelligkeit und Glättung der Bewegungen ist die Mitarbeit des Kleinhirns notwendig. Diese sind wie die Olive und der Nucleus ruber Elemente des extrapyramidalmotorischen Systems.

Philosophie des Geistes[Quelltext bearbeiten]

Phrenology1.jpg

Die Philosophie des Geistes (engl.: Philosophy of mind) beschäftigt sich mit der Natur geistiger Zustände, ihren Wirkungen und Ursachen. Zentral ist dabei die Frage nach dem Verhältnis von geistigen und körperlichen Zuständen. Neben den ontologischen Fragen nach der Natur geistiger Zustände befasst sich die Philosophie des Geistes auch mit den erkenntnistheoretischen Fragen nach der Erkennbarkeit des Geistes. Die (manchmal kontinental genannte) Philosophie der Bewegung des Geistes durch die Geschichte wie sie beispielsweise in Hegels Phänomenologie des Geistes einen besonderen Höhepunkt fand, wird hier nicht behandelt, weil dies den Rahmen des Artikels sprengen würde. Geist wird also hier als mind verstanden und nicht als Weltgeist.

Neurologie[Quelltext bearbeiten]

Hirnnerven in ihrem Verlauf an der Schädelbasis

In der Neurologie werden die Erkrankungen des Nervensystems behandelt. Die Abgrenzung zur Psychiatrie ist teilweise fließend. In Deutschland ist die Neurologie als ein Teilgebiet aus der Inneren Medizin hervorgegangen. Die Organsysteme, die in der Neurologie Berücksichtigung finden, sind: das Zentralnervensystem, also Gehirn und Rückenmark und deren Umgebungsstrukturen und blutversorgende Gefäße; das periphere Nervensystem, das heißt die Nerven in ihrem Verlauf außerhalb des Wirbelkanals einschließlich der Verbindungsstrukturen mit Muskeln und die Skelettmuskulatur.

Bewusstsein[Quelltext bearbeiten]

Bewusstseinvorstellung aus dem 17. Jahrhundert

Bewusstsein (lat. conscientia „Mitwissen“) bezeichnet die Fähigkeit, über mentale Zustände, also etwa Gedanken, Emotionen, Wahrnehmungen oder Erinnerungen, zu verfügen. Das Phänomen des Bewusstseins wird oft als eines der größten ungelösten Probleme von Philosophie und Naturwissenschaft angesehen. Selbst eine allgemein anerkannte präzise Definition von Bewusstsein liegt bisher nicht vor.

Künstliche Intelligenz[Quelltext bearbeiten]

Zur Einordnung von KI-Methoden und ihren Zusammenhängen

Künstliche Intelligenz (KI) bzw. Artificial Intelligence (AI) ist ein Teilgebiet der Informatik mit interdisziplinärem Charakter. Ziel der KI-Forschung ist die Entwicklung von Maschinen mit intelligentem Verhalten.

[...]

Neben den Forschungsergebnissen der Kerninformatik selbst sind in die KI Ergebnisse der Psychologie und Neurologie, Mathematik und Logik, Kommunikationswissenschaft, Philosophie und Linguistik eingeflossen. Die Beeinflussung der Neurologie hat sich in der Ausbildung des Bereichs Neuroinformatik gezeigt, der der bioorientierten Informatik zugeordnet ist. Zusätzlich ist auch der ganze Zweig der Kognitionswissenschaft zu nennen, welcher sich wesentlich auf die Ergebnisse der künstlichen Intelligenz in Zusammenarbeit mit der kognitiven Psychologie stützt.

Dualismus[Quelltext bearbeiten]

René Descartes Illustration des Dualismus. Reize werden von den Sinnesorganen weitergeleitet, erreichen die Epiphyse im Gehirn und wirken dort auf den immateriellen Geist ein.

Unter Dualismus (von lateinisch duo = zwei) versteht man die These von der Existenz von zwei einander ausschließenden Typen von Entitäten. In der traditionellen Philosophie wird davon ausgegangen, dass es sich dabei um materielle und immaterielle Typen handelt. Der klassische philosophische Dualismus ist daher die ontologische These von der Existenz immaterieller Entitäten bzw. Substanzen. Daneben gibt es jedoch auch eine etwa in den Kulturwissenschaften übliche Verwendung des Begriffs, der alle sprachlichen Systeme dualistisch nennt, die nur zwei, sich ausschließende Allgemeinbegriffe zulassen. In diesem Sinne ist etwa die Gegenüberstellung der Begriffe „Frau“ und „Mann“ dualistisch. Dem Dualismus steht zum einen der Monismus und zum anderen der Pluralismus gegenüber.

Qualia[Quelltext bearbeiten]

Farben (hier: Buntstifte) sind ein klassisches Problem der Qualiadebatte: Wie kommt es, dass bei der Verarbeitung von bestimmten Lichtwellen Farberlebnisse entstehen?

Unter Qualia (Singular: Quale, von lat. qualis „wie beschaffen“) oder phänomenalem Bewusstsein versteht man den subjektiven Erlebnisgehalt eines mentalen Zustandes. Das Verständnis der Qualia ist eines der zentralen Probleme der Philosophie des Geistes, da oft angenommen wird, dass ihre Existenz nicht mit den Mitteln der Neuro- und Kognitionswissenschaften erklärbar sind.

Die erste Verwendung des Begriffes lässt sich auf das Jahr 1866 datieren und geht auf den amerikanischen Philosophen Charles S. Peirce[1] zurück, doch erst 1929 wurde er durch C. I. Lewis in dem Buch Mind and the World Order[2] in dem Sinne verwendet, wie er in der aktuellen Philosophie des Geistes kursiert. Ein in der Literatur häufig anzutreffendes Synonym für den Begriff der Qualia ist der engl. Ausdruck „raw feels“.

Reduktionismus[Quelltext bearbeiten]

René Descartes hielt Tiere - im Gegensatz zu Menschen - für reduktiv erklärbare Automaten - De homine (1622)

Als Reduktionismus bezeichnet man die wissenschaftstheoretische Position, die von der Zurückführbarkeit von Theorien, Begriffen, gesetzmäßigen Zusammenhängen oder anderen Phänomenen ausgeht. Der Reduktionismus kann dabei als generelles Wissenschaftsprogramm vertreten werden oder auf einen bestimmten Geltungsbereich eingeschränkt bleiben.

Ein Reduktionismus im ersten Sinne ist dem Ideal der Einheitswissenschaft verpflichtet, demgemäß alle Phänomene der Welt im Prinzip durch die grundlegendste Wissenschaft, die in der Mikrophysik gesehen wird, zu erklären seien. Ein Reduktionismus im zweiten Sinne kann zwischen verschiedenen Wissenschaftsbereichen vertreten werden, etwa zwischen Psychologie und Neurobiologie, zwischen Chemie und Physik oder Ethik und den Verhaltensbeschreibungen.

Konrad Lorenz[Quelltext bearbeiten]

Graugänse gehören zu den bekanntesten Forschungsobjekten von Konrad Lorenz

Konrad Zacharias Lorenz (* 7. November 1903 in Wien; † 27. Februar 1989 in Wien) war einer der wichtigsten Vertreter der so genannten klassischen vergleichenden Verhaltensforschung. Er selbst nannte dieses Forschungsgebiet bis 1949 „Tierpsychologie“ und wird im deutschsprachigen Raum als dessen Gründervater angesehen. Der „Spiegel“ bezeichnete ihn einmal als den „Einstein der Tierseele“. Ihm wurde 1973 gemeinsam mit Karl von Frisch und Nikolaas Tinbergen der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Entdeckungen betreffend den Aufbau und die Auslösung von individuellen und sozialen Verhaltenselementen (im Original: „for their discoveries concerning organization and elicitation of individual and social behaviour patterns“) zugesprochen.

Kognitionswissenschaft[Quelltext bearbeiten]

Die Kognitionswissenschaft bemüht sich um die abstrakte Beschreibung vielfältiger Leistungen des Gehirns

Die Kognitionswissenschaft (englisch Cognitive Science) ist ein relativ junger Wissenschaftszweig, dessen Ziel es ist, kognitive Fähigkeiten zu erforschen. Zu diesen Fähigkeiten werden etwa Wahrnehmung, Denken, Lernen, Motorik und Sprache gezählt. Dabei wird die Kognitionswissenschaft meist als ein interdisziplinäres Unternehmen zwischen Psychologie, Neurowissenschaft, Informatik, Linguistik und Philosophie verstanden. Sie hat damit nicht den Status einer klassischen Einzelwissenschaft, sondern wird oft nach Werner Tack als „Interdisziplin“ bezeichnet.

Einzelnachweise[Quelltext bearbeiten]

  1. Charles S. Peirce: Collected Papers. Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge [1866] 1958-1966 (Nachdr.), § 223
  2. Clarence Irving Lewis: Mind and the World Order. Outline of a Theory of Knowledge. Charles Scribner's sons, New York 1929, Dover, New York 1991 (Nachdr.). ISBN 0486265641