Wie verarbeitet das Gehirn Informationen?

Viele Fragen zum Gehirn beschäftigen Neurowissenschaftler auch heute noch. Wie entwickelt sich dieses Organ? Gibt es Entwicklungsstadien des Gehirns? Gibt es kritische Phasen, in denen bestimmte Ereignisse eintreten müssen, damit sich das Gehirn normal entwickelt? Und die vielleicht wichtigste: Wie verarbeitet das Gehirn Informationen?

In diesem Artikel werden wir versuchen, letzteres zu verstehen: wie unser Gehirn die Informationen verarbeitet, die es von außen erhält, und wie Sie diese Informationen speichern und abrufen; Aber zuerst werden wir einige grundlegende Konzepte ansprechen, die uns helfen werden, die Funktionsweise dieses wunderbaren und komplexen Organs besser zu verstehen.

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Einige Grundlagen

Um zu verstehen, wie unser Gehirn die Informationen, die es aus der Umwelt erhält, verarbeiten kann, müssen wir zunächst wissen, wie es im Inneren funktioniert. Nervenzellen oder Neuronen sind solche, die Informationen von anderen Nervenzellen oder Sinnesorganen erhalten. Diese Neuronen sind mit einem Zellkörper, einer Art Stoffwechselherz und einer riesigen baumartigen Struktur namens dendritisches Feld ausgestattet, die die Eingangsseite des Neurons ist.

Informationen erreichen die Zelle von Projektionen, die Axone genannt werden. Die meisten der erregenden Informationen erreichen die Zelle aus dem dendritischen Feld, oft durch kleine dendritische Vorsprünge, die Dornen genannt werden. Die Verbindungen, durch die Informationen von einem Neuron zum anderen gelangen, werden Synapsen genannt, die erregender oder hemmender Natur sein können.

Synaptische Verbindungen werden dem Gehirn auf verschiedene Weise hinzugefügt; eine davon ist die Überproduktion von Synapsen und der anschließende selektive Verlust. Die Überproduktion und der Verlust von Synapsen ist ein grundlegender Mechanismus, den das Gehirn nutzt, um Informationen aus Erfahrung einfließen lassen und tritt in der Regel in den ersten Phasen des Wachstum.

Im visuellen Kortex, dem Bereich der Großhirnrinde des Gehirns, der das Sehvermögen steuert, hat eine Person beispielsweise im Alter von 6 Monaten viel mehr Synapsen als im Erwachsenenalter. Dies liegt daran, dass sich in den ersten Lebensmonaten immer mehr Synapsen bilden und dann verschwinden, manchmal in großer Zahl. Die Zeit, die dieses Phänomen benötigt, um seinen Lauf zu nehmen, variiert in verschiedenen Teilen des Gehirns, von 2 bis 3 Jahren im menschlichen visuellen Kortex bis zu 8 bis 10 Jahren in einigen Teilen des frontalen Kortex.

Das Nervensystem stellt viele Verbindungen her; die Erfahrung wird in diesem Netzwerk reproduziert, indem die entsprechenden Verbindungen ausgewählt und die ungeeigneten entfernt werden. Was bleibt, ist eine verfeinerte Endform, die die sensorischen und vielleicht auch kognitiven Grundlagen für spätere Entwicklungsstadien bildet. Die zweite Methode der Synapsenbildung besteht darin, neue Synapsen hinzuzufügen.

Im Gegensatz zu Synapsenüberproduktion und -verlust funktioniert dieser Prozess der Synapsenaddition während des gesamten menschlichen Lebens und ist im späteren Leben besonders wichtig. Dieser Prozess ist nicht nur sensibel für die Erfahrung, er wird tatsächlich von ihm angetrieben. Das Hinzufügen von Synapsen ist wahrscheinlich an der Basis einiger oder sogar der meisten Formen des Gedächtnisses. Aber bevor es Informationen speichern und verarbeiten kann, muss das Gehirn sie kodieren und filtern. Mal sehen wie.

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Wie verarbeitet das Gehirn Informationen?

Die Informationsverarbeitung beginnt mit der Eingabe der Sinnesorgane, die physikalische Reize wie Berührung, Wärme, Schallwellen oder Lichtphotonen in elektrochemische Signale umwandeln. Sensorische Informationen werden von den Algorithmen des Gehirns sowohl in der Bottom-up- als auch in der Bottom-up-Verarbeitung wiederholt umgewandelt.

Betrachtet man beispielsweise ein Bild eines schwarzen Kastens auf weißem Hintergrund, erfasst die Bottom-up-Verarbeitung sehr einfache Informationen wie Farbe, Orientierung und wo sich die Kanten des Objekts befinden, wo sich die Farbe in kurzer Zeit deutlich ändert (um zu entscheiden, dass Sie ein Box). Die Top-Down-Verarbeitung verwendet die in einigen Schritten des Bottom-Up-Prozesses getroffenen Entscheidungen, um die Erkennung des Objekts zu beschleunigen.

Sind die Informationen bis zu einem gewissen Grad verarbeitet, entscheidet ein Aufmerksamkeitsfilter, wie wichtig das Signal ist und welche kognitiven Prozesse zur Verfügung stehen sollen. Obwohl Ihr Gehirn zum Beispiel jeden Grashalm verarbeitet, wenn Sie auf Ihre Schuhe schauen, ein spezieller Aufmerksamkeitsfilter verhindert, dass du sie einzeln wahrnimmst. Im Gegenteil, Ihr Gehirn ist in der Lage, Ihren Namen wahrzunehmen und zu hören, selbst wenn Sie sich in einem lauten Raum befinden.

Es gibt viele Verarbeitungsstufen, und die Ergebnisse der Verarbeitung werden wiederholt durch Aufmerksamkeit moduliert. Damit das Gehirn Informationen verarbeiten kann, müssen sie jedoch zunächst gespeichert werden. Mal sehen, wie es geht.

Informationsspeicherung

Damit das Gehirn Informationen verarbeiten kann, müssen sie zunächst gespeichert werden. Es gibt verschiedene Arten von Gedächtnis, darunter das sensorische und das Kurzzeitgedächtnis, das Arbeitsgedächtnis und das Langzeitgedächtnis. Erstens müssen die Informationen codiert werden, und es gibt verschiedene Arten von Codierungen, die für verschiedene Arten von sensorischem Input spezifisch sind.

Zum Beispiel kann verbale Eingaben strukturell kodiert werden und sich darauf beziehen, wie das gedruckte Wort aussieht; phonologisch bezogen darauf, wie das Wort klingt; oder semantisch, sich auf die Bedeutung des Wortes beziehend. Sobald Informationen gespeichert sind, müssen sie gepflegt werden. Einige Tierstudien deuten darauf hin, dass das Arbeitsgedächtnis, das Informationen für etwa 20 Sekunden wird es durch ein elektrisches Signal aufrechterhalten, das für kurze Zeit durch eine bestimmte Reihe von Neuronen wandert. Wetter.

In Bezug auf das Langzeitgedächtnis wurde vorgeschlagen, dass die Informationen, die sich in diesem Speicher festigen können, in der Struktur bestimmter Proteintypen gespeichert sind. Mit allem, Es gibt zahlreiche Modelle, wie Wissen im Gehirn organisiert ist, einige basieren auf der Art und Weise, wie menschliche Subjekte Erinnerungen abrufen, andere basieren auf Computer und Computer und andere basieren auf Neurophysiologie.

Das semantische Netzwerkmodell beispielsweise besagt, dass es Knoten gibt, die Konzepte repräsentieren, und dass diese Knoten aufgrund ihrer Beziehung miteinander verbunden sind. In einem semantischen Netzwerk könnte beispielsweise das Wort „Stuhl“ mit „Tisch“ verknüpft werden, das mit „Holz“ usw. verknüpft werden kann. Ein anderes Modell ist der Konnektionismus, der besagt, dass ein Stück Wissen einfach durch ein Muster neuronaler Aktivierung und nicht durch eine Bedeutung repräsentiert wird.

Es gibt noch kein allgemein akzeptiertes Modell der Wissensorganisation, da jeder seine Stärken und Schwächen hat, daher ist diesbezüglich weitere Forschung erforderlich.

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Die Wiederherstellung von Informationen

Nach dem Speichern müssen die Erinnerungen schließlich aus dem Speicher abgerufen werden. Sich an vergangene Ereignisse zu erinnern ist nicht wie das Ansehen einer Videoaufnahme. Tatsächlich hat es mehr mit einem Prozess der Rekonstruktion dessen zu tun, was möglicherweise passiert ist, basierend auf den Details, die das Gehirn gespeichert hat und sich erinnern konnte.

Der Informationsabruf wird durch ein Signal, einen Umweltreiz, ausgelöst das veranlasst das Gehirn, die fragliche Erinnerung abzurufen. Es gibt Hinweise darauf, dass die Chancen, sich an etwas zu erinnern, umso besser sind, je besser das Erholungssignal ist. Es ist wichtig zu beachten, dass das Erholungssignal auch dazu führen kann, dass eine Person eine Erinnerung falsch rekonstruiert.

Gedächtnisverzerrungen können auf verschiedene Weise auftreten, einschließlich der Formulierung einer Frage. Zum Beispiel einfach jemanden fragen, ob ein schwarzes Auto den Tatort eines Kriminalität kann dazu führen, dass sich die Person daran erinnert, während eines Verhörs ein schwarzes Auto gesehen zu haben später. Dies wurde durchweg in Zeugenstudien von Gerichtsverfahren beobachtet, die gezeigt haben, wie leicht es ist, falsche Erinnerungen zu manipulieren und zu implantieren.

Studien in diesem Bereich zeigen auch, dass Der Geist ist nicht nur ein passiver Ereignisrekordervielmehr arbeitet es aktiv daran, Informationen sowohl zu speichern als auch abzurufen. Die Forschung zeigt, dass Menschen, wenn eine Reihe von Ereignissen in einer zufälligen Reihenfolge auftritt, sie in Sequenzen neu anordnen, die beim Versuch, sich an sie zu erinnern, sinnvoll sind.

Der Gedächtnisabruf erfordert daher, die Nervenbahnen des durch die Kodierung einer Erinnerung gebildet, und die Stärke dieser Pfade bestimmt, wie schnell sie ist abrufen kann. Besagte Erholung bringt ein gespeichertes Langzeitgedächtnis effektiv in das Kurzzeit- oder Arbeitsgedächtnis zurück, wo es in einer Art Spiegelbild des Kodierungsvorgangs wieder zugänglich ist.

Schließlich wird das Gedächtnis im Langzeitgedächtnis zurückgespeichert, gefestigt und wieder gestärkt. Letztlich ist unser Gedächtnissystem ebenso komplex wie effizient, obwohl es noch viel zu erforschen gibt.

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