Lernen lernen in Studium & Weiterbildung

4.2 »Hardware« I: Unser Gehirn

So wie ein Betriebssystem eine Hardware braucht, um irgendwo installiert zu sein und fehlerfrei zu funktionieren, brauchen unsere kognitiven Strukturen auch einen Platz bei uns im Kopf, also das Gehirn. Unser Gehirn wurde uns Menschen nicht in der heutigen Form geschenkt, sondern hat sich während der Evolution entwickelt und nach und nach verbessert. In unserem Schädel sind auch Teile des Gehirns zu finden, die wir von unseren Ur-Ahnen erbten. Unser Gehirn ist der Hardware, die ein Computer besitzt, ähnlich. Die Hardware wird immer von einer Computergeneration zur nächsten Generation verbessert, miniaturisiert oder anderweitig optimiert. Allerdings sind die ursprünglichen unverzichtbaren Teile der Hardware immer vorhanden. Genauso funktionierte die Evolution. In unserem Gehirn befinden sich Teile mehrerer Evolutionsschritte, die in ständigem Kontakt miteinander stehen.

4.2.1 Hirnstamm

Diesen Namen des Gehirns kann man auf zweierlei Art deuten. Wir können einmal den Hirnstamm mit dem Baumstamm vergleichen. In diesem Sinne sprechen wir über das Fundament unseres Gehirns. Andererseits bedeutet das Wort »Stamm« auch Gemeinsamkeit, die etwas mit unseren Vorfahren zu tun hat. Das ist durchaus korrekt, da der Hirnstamm der älteste Teil unseres Gehirns ist. Man schätzt, dass sich vor ca. 500 Millionen Jahren der Hirnstamm, der bei den Tieren als das gesamte Gehirn fungiert, bei Reptilien entwickelte. Daher nennt man diesen Teil sehr oft das Reptiliengehirn. Der Hirnstamm ist für alle lebenswichtigen Funktionen des (menschlichen) Körpers, wie die Regulation des Atmens, des Verdauens, des Herzschlags usw., verantwortlich. Deshalb können Verletzungen in diesem Bereich lebensbedrohlich sein.

Der Hirnstamm besteht anatomisch aus mehreren Teilen.

Das Rückenmark geht im Gehirn in das verlängerte Mark über, oder wie es sehr schön auf Latein heißt, in das Medulla oblongata. In diesem Gehirnteil befindet sich das reflektorische Zentrum für Skelettmuskeln, das unter anderem für die Körperbewegung verantwortlich ist. Was hat das verlängerte Mark mit dem Lernen zu tun? Das verlängerte Mark steuert unser Verhalten im Stress, und dadurch, wie wir später erfahren werden, beeinflusst dieser Gehirnteil unser Lernen gewaltig. Das Mittelhirn ist mit dem Hirnstamm durch eine Brücke verbunden, die nicht weniger schön klingende Constazo Varolio Pons (pons - die Brücke). Diese Brücke besteht auch aus Nervenbahnen, die das Großhirn mit dem Kleinhirn verbinden. Das Kleinhirn oder Cerebellum hat die Aufgabe, Bewegung und Haltung des Körpers zu koordinieren. Das Mittelhirn beinhaltet Hirnnerven, die die Information, die wir aus den Seh-, Hör- oder Riechkanälen bekommen, ins Großhirn weiterleiten. Also, das Mittelhirn ist für die erste Phase des großen Lernens - die Informationsaneignung - von großer Bedeutung. Durch den ganzen Hirnstamm verläuft die sogenannte Formatio recticularis, die physiologisch für Aufmerksamkeit, die für das Lernen enorm wichtig ist, sorgt.

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Constanzo Varolio (Lateinisch - Constantius Varolius, 1543-1575). Constanzo Varolio war der berühmteste Neuroanatom im 16. Jahrhundert. Geboren in Bologna studierte er dort Philosophie und Medizin. Man vermutet, dass Varolio der Leibarzt von Papst Gregor XIII war. Constanzo Varolio entwickelte eine neue Methode der Gehirnsektion, in der er statt von oben (wie es damals üblich war) von unten vorging. Dadurch gelang es ihm, die Hirnstammstruktur wie die Brücke zu beschreiben (Zago und Meraviglia, 2009).

4.2.2 Zwischenhirn

In der Evolution stammten Säugetiere, zu denen auch wir Menschen gehören, von Reptilien ab, von denen wir auch das Reptiliengehirn erbten. Bei Säugetieren entwickelte sich ein spezifischer Teil des Gehirns, nämlich das Zwischenhirn, das sich oberhalb des Hirnstamms befindet. Da es erstmals bei Säugetieren auftauchte, nennt man es manchmal auch das »Säugergehirn«. In der neurobiologischen Sprache geht es um das limbische System, welches das Zwischenhirn mit dem Mittelhirn verbindet. Im Großen und Ganzen ist das limbische System eine physiologische Projektion aller Teile des Zwischenhirns. Wir Menschen brauchen das limbische System, da die Säugetiere erstmals in der Evolution soziale Instinkte bzw. auch Triebe wie Angst, Sorge um den Nachwuchs, Spielen und auch Lernen entwickelten. Das limbische System wurde erstmals als »großer limbischer Lappen« vom französischen Arzt Paul Broca beschrieben. Den Namen hast du vielleicht schon in Verbindung mit Sprache gehört - Broca-Areal oder Sprachzentrum, das auch nach Paul Broca genannt wurde.

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Entdeckung des Sprachzentrums - »Monsieur Tan«. Dr. Paul Broca hatte einen Patienten namens Leborgne, der nur eine Silbe aussprechen konnte, nämlich »Tan«. Dr. Broca nannte ihn in seiner Beschreibung des Falls »Monsieur Tan«. Jede Frage, die Monsieur Tan gestellt wurde, beantwortete er mit seinem »Tan«, allerdings jeweils mit unterschiedlicher Betonung. Nach seinem Tod untersuchte Dr. Broca das Gehirn dieses Patienten und fand heraus, dass die linke Hälfte seines Stirnlappens stark durch Läsionen geschädigt war. So wurde das Sprachzentrum im Gehirn, der Ort, an dem Sprache entsteht, entdeckt (Friederici, 2003).

Zum Zwischenhirn gehören anatomisch im Wesentlichen fürs Lernen wichtige Teile wie Thalamus, Hypothalamus, Hypophyse, Epiphyse, Hippocampus und Amygdala. Der Thalamus funktioniert wie ein Hauptschalter für alle Nervenbahnen zwischen Sinnesorganen und Großhirn. Mit dieser Funktion ist der Thalamus eine wichtige Komponente der ersten Etappe des großen Lernens - Informationsaneignung. Außerdem beteiligt sich dieser Hirnteil an der Entstehung von Gefühlen und Emotionen und dadurch auch an Lernprozessen (vgl. »Ohne Emotionen kein Lernen«). Der Hypothalamus, der hinter (Griechisch »hypo«) dem Thalamus liegt, ist der »Chef« der Hypophyse (Hirnanhangdrüse) und reguliert ihr einwandfreies Funktionieren. Zusammen mit der Hypophyse steuert der Hypothalamus die Homöostase des ganzen Organismus. Für das große Lernen ist das Pärchen Hypothalamus - Hypophyse, das unseren Stresspegel durch den Cortisolspiegel reguliert, verantwortlich. Das Dach des Zwischenhirns krönt die Epiphyse (Zirbeldrüse). Die Drüse steuert unseren Tageszeitrhythmus durch die Ausschüttung des »Zeitgeberhormons« Melatonin und sagt uns, wann wir schlafen und wann wir wach werden sollen. Beide Hormone - Cortisol und Melatonin spielen eine gewisse Rolle beim Lernen (vgl. »Effizienter Umgang mit Zeitressourcen« und »Life-Learning-Balance«).

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Epiphyse. Kein Gehirnteil sorgte so gewaltig für mystisches Interesse wie die Zirbeldrüse! Aufgrund ihrer Platzierung im Gehirn blieb die Funktion dieser Drüse sehr lang ungeklärt. Manche Anatomen aus antiker Zeit nannten die Epiphyse rudimentäres (drittes) Auge, das in der Lage ist, Gestalten und Erfahrungen aus unserem vergangenen Leben zu rekonstruieren und unsere Gedanken und Ideen zu regulieren. Auch in der neuen Zeit interessierten sich die Gelehrten für die Drüse. So hielt René Descartes (französischer Philosoph aus dem 16./17. Jahrhundert) die Epiphyse für den Sitz der Seele. Erst in den 1970er-Jahren kamen die ersten Hinweise, dass die Drüse für unseren Schlaf-Wach-Rhythmus von Bedeutung ist.

Der Hippocampus (Griechisch »das Seepferdchen«) stellt zwar eine wurmförmige Struktur des limbischen Systems dar, man muss aber viel Fantasie haben, um in der anatomischen Struktur ein Seepferdchen zu erkennen. Wie der Hippocampus aussieht, ist aber nicht so wichtig wie seine Funktion, besonders beim Lernen. Patienten, bei denen der linke oder der rechte Hippocampus entfernt wurde, litten nach der Operation an Gedächtnisstörungen, wobei das Kurzzeitgedächtnis nicht betroffen war. Aus solchen und anderen Fakten schlossen Wissenschaftler und Mediziner, dass der Hippocampus für den Übergang vom Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis eine Rolle spielt (mehr darüber im Kapitel »Software« II - Unser(e) Gedächtnis(se)). Warum der Hippocampus für das Lernen wichtig ist, beschreibt Manfred Spitzer in seinem Buch »Lernen. Gehirnforschung und Schule des Lebens« (Spitzer, 2006) am Beispiel der Londoner Taxifahrer: Die Taxifahrer in der Hauptstadt der Vereinigten Königreichs besitzen offensichtlich einen etwas größeren Hippocampus als der durchschnittliche Mensch. (Es ist leider für mich nicht klar, wie die Forscher auf die Idee kamen, bei Londoner Taxifahrern den Hippocampus zu...