Was passiert, wenn Ihr Gehirn aufplatzt?

Wo existiert Bewusstsein?

Diese Frage beschäftigt die Menschheit seit Tausenden von Jahren. In der Antike glaubten unsere Vorfahren, dass das Bewusstsein im Geist existiert. Dies geht aus den alten Gedichten hervor, die wir kennen, wie zum Beispiel dem von Li Bai: „Ich sende mein trauriges Herz zum hellen Mond und folge dir in den Westen von Yelang.“ Der Ort, an dem der Kummer sitzt, ist das Herz und nirgendwo anders.

Mit der Entwicklung der Wissenschaft, insbesondere der Anatomie, entdeckten die Menschen jedoch, dass das Herz anscheinend nur ein Muskel ist, der Blut pumpt, und dass unser Bewusstsein in unserem Gehirn gespeichert sein sollte. Da das Gehirn jedoch so komplex ist, ist die Anatomie bei seiner Erforschung eher hilflos. Erst mit der Weiterentwicklung moderner Elektroenzephalogramme, Gehirnchirurgie und anderer Technologien begann sich die Gehirnforschung rasant zu entwickeln und wir konnten nach und nach das Geheimnis des Gehirns lüften.

Teil 1

Gehirn ist nicht gleich Gehirn

Gehirn (Quelle: Wikipedia)

Das Gehirn ist das zentrale Organ des menschlichen Nervensystems und bildet zusammen mit dem Rückenmark das zentrale Nervensystem des Menschen. Das Gehirn besteht aus drei Teilen: Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm:

Das Großhirn ist der größte Teil des menschlichen Gehirns und die Quelle unseres Bewusstseins; Das Kleinhirn beeinflusst die Einleitung, Planung und Koordination von Bewegungen und spielt hauptsächlich eine Rolle bei der Aufrechterhaltung des Körpergleichgewichts. und der Hirnstamm ist das Zentrum für die Steuerung verschiedener Lebensaktivitäten, wie etwa der Aufrechterhaltung des Herzschlags, der Atmung usw. Diese Aktivitäten werden autonom vom Hirnstamm aufrechterhalten, sodass wir selbst im Koma oder Schlaf nicht vergessen, zu atmen oder den Herzschlag aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund können Menschen nicht durch Anhalten des Atems ersticken, denn wenn wir den Atem anhalten und ins Koma fallen, übernimmt der Hirnstamm automatisch die Kontrolle über unsere Atmung und ermöglicht uns, die Atmung wieder aufzunehmen.

Obwohl das Kleinhirn und der Hirnstamm für die grundlegenden Lebensfunktionen sogar noch wichtiger sind als das Gehirn, stellt beispielsweise das Gehirn eines vegetativen Patienten grundsätzlich seine Funktion ein, doch der Hirnstamm allein kann noch grundlegende Lebensfunktionen aufrechterhalten. Sobald der Hirnstamm seine Funktion einstellt, wird der Patient für hirntot erklärt, das heißt für medizinisch tot. Die Entstehung unseres Bewusstseins ist jedoch ausschließlich auf das Gehirn bezogen. Verschiedene Bereiche des Gehirns steuern unsere Persönlichkeit, Emotionen, unser Gedächtnis, die Bewegungen unserer Gliedmaßen usw.

Die Struktur des Gehirns (Quelle: Baidu Encyclopedia)

Wie kam es zu diesen Schlussfolgerungen? Lassen Sie mich nun zwei „dunkle Geschichten“ aus der Gehirnforschung und der medizinischen Chirurgie vorstellen, die Ihnen helfen sollen, die Funktionen und die Magie des Gehirns zu verstehen.

Teil 2

Großhirnrinde: die materielle Grundlage des Bewusstseins

Die Großhirnrinde ist, wie der Name schon sagt, die graue Substanz auf der Oberfläche des Gehirns. Wir alle kennen das Sprichwort: Je mehr Rillen sich auf der Oberfläche des Gehirns befinden, desto intelligenter ist der Mensch. Diese Aussage hat eine gewisse wissenschaftliche Grundlage. Die Großhirnrinde ist das Denkorgan des menschlichen Körpers und die materielle Grundlage höherer Nervenaktivitäten. Die Oberfläche des Gehirns ist uneben, was zu einer Vergrößerung der Fläche der Großhirnrinde führt. Je größer der Bereich der Großhirnrinde ist, desto intelligenter ist der Mensch.

Strukturell ist die Großhirnrinde in zwei Hemisphären mit Gehirnregionen wie dem Frontallappen und dem Parietallappen unterteilt. Verschiedene Gehirnregionen spielen unterschiedliche Rollen. Beispielsweise ist der Okzipitallappen für den Empfang visueller Informationen zuständig, der Parietallappen verarbeitet motorische Befehle und die Körperwahrnehmung und auditive Informationen werden vom Temporallappen verarbeitet.

1. Die „schwarze Magie“ der Gehirnchirurgie: Lobotomie

Der Frontallappen ist der am weitesten entwickelte Teil des Gehirns und reift erst im Alter von 25 Jahren aus. Er umfasst den primären motorischen Bereich, den prämotorischen Bereich und den präfrontalen Lappen. Der Frontallappen befindet sich vor dem Sulcus centralis, einem Teil der Großhirnrinde im hinteren Teil unserer Stirn. Es ist für das Denken, das Kalkulieren und die individuellen Emotionen verantwortlich und sorgt dafür, dass Aktivitäten festen Absichten und Motivationen unterworfen werden.

Gehirnteilungen (Quelle: Sebastian023, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=21020857)

Aufgrund der wichtigen Funktionen des Frontallappens gilt dieser als Grundlage der höheren kognitiven Funktionen des Menschen. Aber wir haben für diese Verwirklichung einen hohen Preis bezahlt.

Um Geisteskranke zu behandeln, injizierte Moniz 1935 Alkohol in deren Frontallappen, um Nervenzellen abzutöten und so die Verbindung zwischen den Frontallappen der Patienten und anderen Gehirnbereichen zu unterbrechen. Nach der Operation zeigten die Patienten ihre früheren Verhaltensweisen wie Wahnsinn, Unruhe, Depression usw. im Wesentlichen nicht mehr und hatten auch keine schwerwiegenden Folgeerscheinungen. Nachdem Monis diese Operation veröffentlicht hatte, versuchten es auch viele Ärzte mit vielversprechenden Ergebnissen. Daher kam Monis voreilig zu dem Schluss: „Die Frontallobotomie ist eine einfache und sichere Operation und wahrscheinlich ein chirurgischer Eingriff, mit dem sich psychische Störungen wirksam behandeln lassen.“ Mosley erhielt hierfür 1949 auch den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Aber der Albtraum begann.

Im Jahr 1945 erfand Dr. Freeman eine einfache und schnelle chirurgische Methode zur Frontallappen-Lobotomie – die „Eiskegel-Therapie“. Dabei wird mit einem kleinen Hammer ein Eiskegel durch die Augenhöhle ins Gehirn getrieben und anschließend durch Rühren die Verbindung zwischen dem Frontallappen und anderen Teilen unterbrochen. Der Vor- bzw. Nachteil dieser Methode besteht darin, dass die Operation äußerst einfach ist und nicht einmal eine gute Desinfektion erfordert. Es kann in einer kleinen Klinik durchgeführt werden.

Die Einfachheit der Bedienung und der geringe technische Schwierigkeitsgrad haben zu Missbrauch geführt. Es wird nicht nur zur „Behandlung“ schwerer Geisteskranker eingesetzt, sondern auch zur „Behandlung“ aller verhaltensbedingten „Krankheiten“. In Japan werden Kindern sogar Eispickel ins Gehirn gerammt, nur weil sie unartig sind oder schlechte Noten haben.

Eiskegeltherapie (Quelle: Baidu Encyclopedia)

Über die Folgen einer Frontallappen-Lobotomie wurde erstmals in den 1950er Jahren viel berichtet. Obwohl bei den Patienten, die sich einer Frontallappen-Lobotomie unterzogen hatten, die psychischen Symptome gelindert wurden, waren ihre Denkfähigkeiten auf höherer Ebene zerstört. Sie sahen langweilig und der Gnade anderer ausgeliefert aus, wie wandelnde Tote.

In den 1950er- bis 1970er-Jahren wurde die Funktion des Frontallappens für die kognitiven Fähigkeiten des Menschen auf höherer Ebene entdeckt, die Lobotomie wurde schrittweise abgeschafft und die Hirnforschung schlug schließlich das finsterste Kapitel der Geschichte auf.

2. Das Links-Rechts-Spiel: Das „Split-Brain“-Experiment

Das Großhirn besteht aus zwei Hemisphären, die durch eine Struktur namens Corpus callosum verbunden sind. Wenn das Corpus callosum durchtrennt wird, wird die Verbindung zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte unterbrochen. In diesem Fall spricht man von einer „Split-Brain-Person“. Die Corpus-Callosotomie wird zur Behandlung schwerer Epilepsie eingesetzt. Wir wissen, dass Epilepsie eine abnormale Entladung im Gehirn ist. Durch die Durchtrennung des Balkens kann die Stromausbreitung zwischen den beiden Großhirnhemisphären verhindert, die Häufigkeit epileptischer Anfälle verringert und die Symptome gelindert werden.

Ein Mensch, bei dem die Informationskommunikation zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte völlig blockiert ist, ist für Hirnforscher zweifellos ein hervorragendes Versuchsobjekt zur Untersuchung der Gehirnfunktionen und der Bewusstseinsbildung. Ab 1962 führten die Ärzte Sperry und Gazzaniga das berühmte Split-Brain-Experiment an vier Epilepsiepatienten durch, deren Corpus Callosum operativ durchtrennt worden war. Das Experiment konzentrierte sich hauptsächlich auf drei Aspekte: Sehen, Tasten und Hören.

Die rechte Gehirnhälfte kann sich nur auf das Sichtfeld links vom Blickpunkt konzentrieren, während es bei der linken Gehirnhälfte umgekehrt ist. Das Experimentalteam nutzte diesen Punkt, um ein visuelles Experiment zu entwerfen.

Signalübertragungsweg des Sehnervs (Quelle: https://ignostudies.hypotheses.org/5280)

Im Experiment ließen die Versuchsleiter das Wort „GESICHT“ schnell im rechten Gesichtsfeld der Versuchspersonen aufblitzen und diese konnten das Wort, das sie sahen, genau aussprechen. Als das Wort jedoch schnell im linken Gesichtsfeld der Versuchspersonen aufblitzte, sagten diese, sie hätten nichts gesehen. Als sie jedoch aufgefordert wurden, das Gesehene zu zeichnen, zeichneten sie ein Gesicht.

Dieses Experiment vermittelt drei wichtige Botschaften:

1. Sowohl die linke als auch die rechte Gehirnhälfte können Bilder und Textinformationen erkennen. Das ist leicht zu verstehen. Im Experiment können sowohl die linke als auch die rechte Gehirnhälfte auf das von uns gegebene Wort „GESICHT“ reagieren;

2. Das Sprachzentrum befindet sich in der linken Gehirnhälfte. Denn wenn wir das Wort „GESICHT“ auf eine Seite des Bildschirms projizieren, wird gemäß der obigen Abbildung die visuelle Information „GESICHT“ an die gegenüberliegende Gehirnhälfte übertragen. Da das Corpus callosum zu diesem Zeitpunkt jedoch abgetrennt ist, verlieren die linke und die rechte Gehirnhälfte die Verbindung und die Informationen verbleiben in der aktuellen Gehirnhälfte. Diese Gehirnhälfte kann nur auf ihre eigenen Funktionen zurückgreifen und kann sich nicht die Funktionen der anderen Gehirnhälfte ausleihen. Wenn das Wort also auf die rechte Seite des Bildschirms projiziert wurde, konnten die Probanden das Nomen sagen; Als es jedoch auf die linke Seite des Bildschirms projiziert wurde, konnten die Probanden nur sagen: „Ich habe nichts gesehen.“ Dieses Phänomen zeigt, dass nur die linke Gehirnhälfte über ein Sprachzentrum verfügt.

3. Die rechte Gehirnhälfte kann sich durch Handlungen ausdrücken. Im Experiment war die rechte Gehirnhälfte in der Lage, die linke Hand zu steuern, um das Wort „GESICHT“ zu schreiben, was zeigt, dass es in der rechten Gehirnhälfte ein motorisches Zentrum gibt, das sich durch die Steuerung des Verhaltens der Gliedmaßen ausdrücken kann.

Auch Experimente zum Tast- und Hörvermögen bestätigen diese drei Punkte. Beim Tastexperiment beispielsweise kann die Versuchsperson sagen, was sie aufgehoben hat, wenn die rechte Hand den Gegenstand berührt. Wenn die linke Hand den Gegenstand berührt, sagen die Probanden, dass sie nichts erhalten haben, können aber mit der linken Hand den erhaltenen Gegenstand aufschreiben. Die gleichen Ergebnisse wurden in Hörexperimenten beobachtet, bei denen sowohl die rechte als auch die linke Hand auf Schallreize reagieren konnten.

In nachfolgenden Experimenten wurde außerdem festgestellt, dass die rechte Gehirnhälfte Emotionen ausdrücken kann, was zeigt, dass die rechte Gehirnhälfte auch über fortgeschrittene Denkfunktionen verfügt. Haben die linke und die rechte Gehirnhälfte ihre eigenen Spezialfunktionen oder sind sie im Wesentlichen gleich?

Die Antwort ist Ersteres. Durch ein Zeichenexperiment, bei dem die Probanden mit ihrer linken bzw. rechten Hand dreidimensionale Figuren zeichneten, fand die Studie heraus, dass die rechte Gehirnhälfte über eine stärkere räumliche Verarbeitungsfähigkeit verfügt.

Bei visuellen Aufgaben, bei denen es um räumliche Beziehungen und Formen geht, schneidet die linke Hand beim Kopieren dreidimensionaler Bilder besser ab, wie Sie in der Abbildung unten sehen können.

Die Ergebnisse der Nachahmungszeichnungen der Versuchspersonen (die linke, mittlere und rechte Spalte zeigen jeweils das Originalbild, die linke Zeichnung und die rechte Zeichnung) (Quelle: Wikipedia)

Auch das Baustein-Experiment verdeutlicht diesen Punkt. Mit der linken Hand kann der Proband die Bausteine ​​gut in die gewünschte Form bringen. Aber die rechte Hand konnte es auf keinen Fall gut machen. Als die rechte Hand die Bausteine ​​ungeschickt platzierte, konnte die linke Hand nicht anders, als nachzurücken und zu „helfen“.

All diese Experimente zeigen, dass die beiden getrennten Großhirnhemisphären ihre eigenen, unabhängigen Bewusstseinsbereiche haben und dass jede Gehirnhälfte über unabhängige, fortgeschrittene psychologische Funktionen verfügt. Aber die beiden Hemisphären sind nicht gleichwertig; jeder hat seine eigenen Stärken.

Teil 3

Perspektiven der Gehirnforschung: Ein menschliches Gehirn mit USB-Anschluss?

Auch heute noch entwickelt sich die Gehirnforschung rasant weiter und lässt Szenen, die man sonst nur in Science-Fiction-Filmen sieht, Wirklichkeit werden.

Brain-Computer-Interface, diesen Begriff haben Sie vielleicht schon einmal gehört. Durch die Brain-Computer-Interface-Technologie können wir Informationen direkt in das Gehirn eingeben und ausgeben. Wie Science-Fiction ist diese Technologie? Es ermöglicht uns, „echte“ 3D-Filme zu erleben, während wir im Bett liegen, und die Bilder in unserem Kopf direkt auf den Bildschirm zu projizieren … Diese scheinbar fantastischen Technologien könnten schon in naher Zukunft auftauchen.

Tatsächlich arbeitet Facebook mit einem Team der University of California in San Francisco an der Entwicklung eines neuen nichtinvasiven Gehirn-Computer-Schnittstellengeräts und hat dabei vielversprechende Ergebnisse erzielt. Dieses Gerät empfängt mittels Infrarotlicht Gehirnsignale von außen und kann die Worte, die der Benutzer denkt, direkt lesen. Durch weitere Forschung und Verbesserung wird diese Technologie Menschen, die nicht sprechen können oder einen Teil ihrer Sprachkenntnisse verloren haben, helfen, in Zukunft besser mit anderen zu kommunizieren.

Darüber hinaus fördern sich auch Bereiche wie Gehirnforschung, Computer und künstliche Intelligenz gegenseitig. Künstliche Gehirne, starke künstliche Intelligenz ... Immer mehr Technologien werden erfunden, immer mehr Ideen werden vorgebracht und immer mehr Science-Fiction wird Realität. Wir sind immer noch auf dem Weg, das Gehirn zu erforschen.

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: Zhiyao

Hersteller: Computer Network Information Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

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Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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