Neurobiologische Grundlagen des Lernens

Gliederung:

I. Einleitung

II. Hauptteil
1. Der Aufbau und die Struktur des menschlichen Gehirns
1.1 Nervensysteme sind Neuronensysteme
1.1.1 Die Signalübertragung zwischen Neuronen erfolgt an Synapsen
1.1.2 Die elektronische Übertragung von Signalen
1.1.3 Aktionspotentiale
1.1.4 Die chemische Übertragung von Signalen
1.2 Das zentrale Nervensystem
1.2.1 Das limbische System
2. Lernvorgänge
2.1 Lernen als eine durch Erfahrung bedingte adaptive Verhaltens- änderung
2.2 Gedächtnis ist die Speicherung und das Aufrufen von Erfahrungs- information
2.3 Synaptische Plastizität kann die Grundlage von einfachen Lern- und Gedächtnisprozessen
2.4 Das Konzept der molekularen Bahnung
2.5 Lokalisierung der Informationsspeicherung?

III. Schluss

IV. Literaturverzeichnis

I Einleitung

Der Mensch ist auf den Spuren seiner Selbst. Bislang befindet er sich wahrscheinlich auf einer Teilstrecke, die er allerdings selbst noch nicht exakt lokalisieren kann. Auf dem Weg bis an das noch im Verborgenen liegenden Zieles findet er kleine Mosaikstücke, die er wie ein kleines Puzzle zusammensetzen vermag, bis er vielleicht irgendwann des Rätsels Lösung gefunden hat.

Auf der Agenda der Lissabon-Strategie für Wachstum und Beschäftigung ist u. a. die Forderung nach dem lebenslangen Lernen verankert. Auf den ersten Blick erscheint diese Forderung in einer dynamischen Umwelt durchaus von Nöten respektive unumgänglich. Die westliche Welt hat im vergangenen Jahrhundert einen Strukturwandel vollzogen, der einzigartig in unserer Geschichte erscheint. Anpassung und somit Überleben ist ein Gesetz der Evolution. Anpassung kann durch stetiges Lernen und somit durch eine kontinuierliche Umstrukturierung seiner persönlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten vollzogen werden. Dabei stellt sich die Frage, wie der menschliche Organismus lernen und ob er dies auch noch bis ins gesetzte Alter leisten kann.

Pädagogen setzten sich tagtäglich mit Lernprozessen bewusst oder unbewusst auseinander. Hierbei geht es oft um die Vermittlung von Wissen. Welche Methode und welcher neue Lernansatz erzielen den gewünschten Erfolg? Welcher ist der richtige respektive effizienteste? Dabei stoßen Pädagogen auf ihre Grenzen. Die Grenze der Komplexität unseres Gehirnes. Es stellt sich die Frage, wie man Wissen vermitteln und entsprechend manifestieren kann. Die Kenntnis über den Aufbau und die Struktur unseres Gehirnes respektive die neurobiologischen Vorgänge in unserem Gehirn beim „Lernen“ könnten bei der Beantwortung dieser Frage von primärer Bedeutung sein.

Diese Ausarbeitung beschäftigt sich mit den neurobiologischen Grundlagen des menschlichen Gehirnes. Dabei wird auf die Übertragung und Verarbeitung von Informationen im menschlichen Gehirn näher eingegangen.

Da es sich hierbei um ein komplexes Themengebiet handelt, kann im Rahmen dieser Arbeit nur ein grundlegender Einblick in die oben genannten Themenelemente gewährt werden.

II Hauptteil

1. Der Aufbau und die Struktur des menschlichen Gehirns

Rund 100 Milliarden Zellen verknüpfen sich an 100 Billionen Synapsen zum wohl komplexesten Gebilde des Universums: dem menschlichen Gehirn. Den chemischen und elektronischen Vorgängen an den Synapsen wiederum entspricht das wundersamste aller Phänomene: menschliches Verhalten.^[1]

1.1 Nervensysteme sind Neuronensysteme

Der spanische Neuroanatom Cajal machte im Jahr 1988 mit Hilfe einer histologischen Färbetechnik, die zuvor der italienische Arzt Golgi erfunden hatte, eine Reihe entscheidender Entdeckungen. Diese Entdeckungen beruhten auf der Fähigkeit, die einzelnen, weitläufig verästelten Grundelemente aller Nervensysteme darzustellen. Diese Grundelemente sind die individuellen Nervenzellen, die Neurone. Cajals Entdeckungen führten zur Etablierung der „Neurodoktrin“, die besagt, dass das Nervensystem wie alle anderen Organe aus individuellen Zellen, eben aus Neuronen, aufgebaut ist.^[2]

Neuronen können Erregungen erzeugen, verarbeiten und weiterleiten. Die Spezialisierung zeigt sich in der Form der Nervenzellen, die meist verzweigt und ausgedehnt sind. Jedes Neuron hat seine eigene individuelle Gestalt. Dennoch ist es möglich, aus der Vielfalt der Neuronen einen einheitlichen, typischen Bau abzuleiten. Das Neuron wird gegliedert in die Zellabschnitte Zellkörper und Zellfortsätze. Der Zellkörper (Soma) enthält u. a. den Zellkern. Bei den Zellfortsätzen wird zwischen Dendrit und Axon (auch Neurit) differenziert. Dendriten bilden oft reich verzweigte Fortsätze („Bäumchen“) von selten mehr als 2 mm Länge. Diese sind in der Nähe des Zellkörpers meistens dicker als das Axon, verjüngen sich aber mit jeder Vergabelung. Je nach Anzahl der Fortsätze unterscheidet man multi-, bi-, oder monopolare Nervenzellen, als Zellen, die viele respektive zwei Axone oder nur ein Axon besitzen. Das Axon ist oft wesentlich länger als ein Dendrit. Ein Neuron besitzt meist nur ein einziges Axon mit einem kegelförmigen Ursprungsbereich, der Axonhügel genannt wird. Das Axon weist kein raues endoplasmatisches Retikulum auf.^[3]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: www.g-netz.de/Der_Mensch/nervensystem/ gfx/gehirn.jpg gehirn einfach.html [Stand 20. April 2005]

1.1.1 Die Signalübertragung zwischen Neuronen erfolgt an Synapsen

Dendriten leiten Erregungen zum Zellkörper hin, Axone leiten Erregungen davon weg. Ein Axon endet in mindestens einer Verdickung, meist aber in mehreren. Diese Endköpfchen stellen funktionale Verbindungen (Synapsen) dar. Synapsen sind besondere spezialisierte Kontaktstellen zwischen Neuronen, an denen eine Signalweitergabe stattfindet. Ein typisches Neuron kann an der Ausbildung von zwischen 100 und 10.000 Synapsen beteiligt sein. Der Begriff der Synapse geht auf Sherrington zurück, der aus funktionellen Überlegungen postulierte, dass die Übertragung von Signalen zwischen Neuronen anders ablaufen müsse als die Leitung von Signalen entlang eines Nervenfortsatzes. Bei allen Synapsen ist zwischen der präsynaptischen und der postsynaptischen Zelle ein synaptischer Spalt ausgebildet. Dementsprechend wird die Zelle und deren Teile vor dem synaptischen Spalt präsynaptisch genannt und danach postsynaptisch.^[4]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: www.g-netz.de/Der_Mensch/nervensystem/ gfx/gehirn.jpg gehirn einfach.html [Stand 20. April 2005]

1.1.2 Die elektronische Übertragung von Signalen

Zur Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen nutzen Neurone u. a. elektronische Signale. Solche Signale entstehen grundsätzlich als Folge von Ionenströmen in die Zelle hinein oder aus der Zelle heraus. Die Auslösung dieser Ionenströme geschieht entweder an den Synapsen einer Nervenzelle durch die Aktivität von anderen, präsynaptischen Neuronen oder in spezialisierten Rezeptorzellen durch spezifische Sinnesreize.^[5]

Um neuronale Signale auf andere Neurone zu übertragen, müssen die zeitlichen Änderungen im Membranpotential von ihrem Entstehungsort an eine normalerweise entfernt liegende synaptische Ausgangsstelle gelangen. Bei der Weiterleitung eines elektronischen Potentials entsteht das Problem der Abschwächung eines Signals. Diese beruht auf der Tatsache, dass bei der räumlichen Ausbreitung eines Ionenstromes entlang den Fortsätzen eines Neurons ein Teil dieses Stromes verloren geht. Daher sind der elektronischen Signalleitung Grenzen gesetzt. Die elektronische Signalübertragung ist für viele Neuronen im Gehirn ausreichend, da sie – wie übrigens die meisten Neurone in komplexen Nervensystemen – klein sind und nur ein kurzes Axon, oder überhaupt keines haben.^[6]

[...]

^[1] Vgl. Spiegel Spezial. Die Entschlüsselung des Gehirns. Nr. 4 / 2003. S. 6.

^[2] Vgl. Reichert, Heinrich: Neurobiologie. Thieme 1990. S. 1.

^[3] Vgl. ebd. S. 22ff.

^[4] Vgl. ebd. S. 25.

^[5] Vgl. Roth, Gehard: Das Gehirn und seine Wirklichkeit. Frankfurt am Main 1996. S. 53 f.

^[6] Vgl. Reichert, Heinrich: Neurobiologie. Thieme 1990. S. 56.