Cerebro-Cerebellar Circuits erinnern uns: Zu wissen, ist nicht genug

Eine Kleinhirn-basierte Geschichte, um die Bedeutung von “Non Satis Scire” zu veranschaulichen.

Anatomische Darstellung des menschlichen Gehirns (von unten) aus dem frühen 20. Jahrhundert mit Darstellung der linken und rechten Hemisphäre von Kleinhirn und Großhirn. “Kleinhirn” ist das Schwesterwort für “zerebral” und bedeutet “im Kleinhirn befindlich oder im Kleinhirn befindlich”. “Cerebro-Cerebellar” bezieht sich allgemein auf die funktionelle Konnektivität und Wechselwirkung zwischen Regionen des Großhirns und Regionen des Kleinhirns.

Quelle: Wikipedia / Public Domain

Vor ungefähr zehn Jahren ging ich vom Fitnessstudio nach Hause und hatte zufällig eine Begegnung mit einem Bekannten, der mein Denken über das menschliche Gehirn veränderte. Im Jahr 2009 arbeitete ich an einem Buchvorschlag, “The Origins of Imagination”, der die Neurowissenschaften kreativer Durchbrüche untersuchte, die in erster Linie auf anekdotischen Belegen dafür beruhten, dass Menschen ” Eureka! “Oder” Aha! “Momente während einer Art zweibeiniger, aerober Aktivität. (zB Albert Einstein sagte über E = mc ² , “Ich dachte daran, während ich mit dem Fahrrad fahre.”)

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Meine Hypothese war, dass die Beteiligung des Kleinhirns (lat. “Kleines Gehirn”) durch Laufen, Joggen, Radfahren usw. eine allgemein zugängliche Möglichkeit war, den präfrontalen Kortex zu “entkleiden”, der Ideen förderte, die irgendwo im Unterbewusstsein ausgebrütet hatten “Aufblähen” in bewusste Wahrnehmung. ( * In dem “Evangelium der Entspannung”, William James, sagte berühmt, ” Entschlüsseln , mit einem Wort, Ihre intellektuellen und praktischen Maschinen, und lassen Sie es frei laufen, und der Dienst, den es tun wird, werden Sie doppelt so gut sein.”)

Ja, ich weiß. Meine Hypothese über “aus dem Unterbewusstsein sprudelnde” Ideen klingt nicht sehr wissenschaftlich. Aber ich hatte eine Ahnung, basierend auf ausführlichen Gesprächen mit meinem verstorbenen Vater, Richard Bergland (1932-2007), der Neurowissenschaftler und Autor von The Fabric of Mind war, dass das Zusammenspiel zwischen Großhirn und Kleinhirn etwas mit dem zu tun haben könnte kreativer Vorgang.

Mein Vater starb 2007 an einem Herzinfarkt, nur wenige Wochen nachdem mein erstes Buch veröffentlicht worden war. Vor meinem geistigen Auge stelle ich mir oft vor, dass mein Vater auf seinem Sterbebett zu mir sagt: “Chris, wir wissen immer noch nicht genau, was das Kleinhirn tut. Aber was auch immer es tut, es macht eine Menge davon. Kannst du deine Antennen für die Forschung auf dem neuesten Stand der Technik im Kleinhirn halten, um dieses Rätsel zu lösen, nachdem ich weg bin? “Seit seinem Tod habe ich mein Bestes gegeben, kontinuierlich über neue Kleinhirnforschung zu berichten und bin ständig dabei Nachdenken darüber, was das Kleinhirn tut.

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Im Jahr 2005 schufen mein Vater und ich ein Vater-Sohn-Split-Brain-Modell, das wir “Brain-Down-Gehirn” als Grundlage für mein Buch ” The Athletes Way ” nannten . Unser Split-Brain-Modell umschloss das Großhirn als Sitz des expliziten Lernens, des Denkens und des deklarativen Gedächtnisses. und umrahmt das Kleinhirn als Sitz des impliziten Lernens, “wissend-ohne-wissend” und Purkinje-basiertes Muskelgedächtnis. (Mehr dazu siehe “Das Split-Brain: Eine sich ständig verändernde Hypothese.”)

In den 1970er Jahren hatte mein Vater unter den Kollegen der Harvard Medical School an Glaubwürdigkeit eingebüßt, als er als medizinischer Experte für ein Bestseller-Buch mit dem Titel ” Auf der rechten Gehirnhälfte zeichnen” arbeitete , das Teil des linken Gehirn-Rechtshirn-Molochs wurde. Das ist fast 50 Jahre später immer noch ein “Pseudowissenschaftlicher” Ausreißzug.

Unser Ziel mit dem “up brain-down brain” -Modell war es, den Fokus von der linken Hirn-Rechtshirn-Lateralisierung der Großhirnhemisphären weg zu verschieben und mehr auf das “treppauf-unten” -Verhältnis zwischen Großhirn und Kleinhirn zu fokussieren. Ich wollte auch eine Diskussion in einem öffentlichen Forum beginnen, die helfen würde, den Mythos ” Der rechte Kopf ist der Sitz der Kreativität ” zu entlarven, mit der zusätzlichen Hoffnung, den Ruf meines Vaters zu verteidigen. Unnötig zu sagen, den richtigen Gehirn-Links-Gehirn-Geist zurück in die Flasche zu bekommen, ist eine entmutigende Aufgabe.

Mein Buch “Origins of Imagination” aus dem Jahr 2009 rückt das Kleinhirn als unterschätzten und unerkannten Akteur in kognitive Prozesse, fluide Intelligenz und divergentes Denken ins Rampenlicht. (Leider war vor zehn Jahren keiner der “Big Five” -Verleger an diesem Buch interessiert, und mein Agent konnte den Vorschlag nicht verkaufen.)

Zurück zu meiner zufälligen Begegnung vor einem Jahrzehnt, die mein Denken über das Gehirn veränderte … An einem Tag im Jahr 2009 ging ich von der Turnhalle in der Commercial Street in Provincetown, Massachusetts, nach Hause, als ich meine Freundin Maria traf, die eine Dichterin ist. Sie fragte mich: “Was hast du heute vor?” Ich erzählte ihr von dem erwähnten Konzept für das Buch “Origins of Imagination”. Als wir dort standen, bewegte Maria ihren Körper, um einem Ellipsentrainer zu folgen und sagte: “Immer wenn ich anfange, meine Arme und Beine auf dem Ellipsentrainer hin und her zu bewegen, strömt Poesie aus mir heraus.”

Als ich auf dem Bürgersteig stand und Maria Pantomime beim Aerobictraining beobachtete, hatte ich ein ” Eureka! “Moment, dass die Split-Brain-Modelle” linkes Gehirn – rechtes Gehirn “und” hoch-Gehirn-runter-Gehirn ” teilweise korrekt waren in Bezug auf körperliche Aktivität, was flüssige Intelligenz und kreatives Denken erleichterte.

In einer kontralateralen, kreuz und quer verlaufenden Art arbeitet die linke Gehirnhälfte in Verbindung mit der rechten Kleinhirnhälfte, um die Bewegung auf der rechten Seite des Körpers zu koordinieren; und das “rechte Gehirn” des Großhirns arbeitet mit der linken Hemisphäre des Kleinhirns, um willkürliche Bewegungen auf der linken Seite des Körpers zu koordinieren. Für das gesamte Gehirn ist die Optimierung der Struktur und funktionellen Konnektivität aller vier Gehirnhälften entscheidend.

Wie es oft der Fall ist, nachdem ich monatelang meinen Kopf voll kristallisierten Wissens und empirischer Beweise vollgestopft habe, ist das ” aha! “Der Moment, scheinbar scheinbar unzusammenhängende Ideen in etwas potentiell Neues und Nützliches zu verbinden, wurde durch zufällige und zufällige Umstände ausgelöst. Ich sagte Maria, dass sie hörte, wenn sie sagte: “Immer wenn ich anfange, meine Arme und Beine auf dem Ellipsentrainer hin und her zu bewegen, Poesie fließt aus mir heraus”, hatte mir eine neue Idee gegeben. Dann eilte ich nach Hause, um die rudimentäre “Gehirnkarte” -Skizze zu kritzeln, die Sie unten sehen:

Diese topographische Gehirnkarte der “cerebro-cerebellaren” Schaltung zeigt die Wichtigkeit der Optimierung der kontralateralen funktionellen Konnektivität zwischen beiden Großhirnhemisphären und beiden Kleinhirnhemisphären.

Quelle: Foto und Illustration von Christopher Bergland circa 2009

Als ich vor einem Jahrzehnt diese sehr grundlegende “topographische Gehirnkarte” skizzierte, war mir der Begriff “Cerebro-Cerebellum” völlig unbekannt und hatte kein kristallisiertes Wissen über Jeremy Schmahmanns bahnbrechende “Dysmetria of Thought” -Hypothese und seine Identifizierung des “Cerebellar Cognitive” Affektives Syndrom “(CCAS). Die oben abgebildete kindliche Illustration mit bunten Sharpies und fluoreszierenden Markern ist das Ergebnis, wenn ich zufällige anekdotische Beweise, persönliche Lebenserfahrungen und viele Gespräche über Großhirn und Kleinhirn mit meinem Vater zusammenfüge.

Jetzt, da ich viel Zeit mit dem Studium der Neurowissenschaften verbracht habe, weiß ich, dass Schmahmann 1997 eine bahnbrechende Arbeit mit dem Titel “Das zerebrozerebelläre System” veröffentlicht hat, die den Grundstein für Jahrzehnte der nachfolgenden Forschung über das Wechselspiel zwischen der linken und rechten Hemisphäre legte Großhirn und Kleinhirn. Zum Beispiel schrieb ich gestern einen Blog-Eintrag von Psychology Today über eine neue Studie, “Cerebro-Cerebellar Functional Connectivity ist mit der zerebellären Erregung-Inhibition-Balance bei Autismus-Spektrum-Störung verbunden.”

So beschrieb Schmahmann 1997 das “Cerebro-Cerebellar System”:

Wenn es einen zerebellären Beitrag zur nichtmotorischen Funktion gibt, insbesondere zu kognitiven Fähigkeiten und affektiven Zuständen, dann müssen entsprechende anatomische Substrate dies unterstützen. Das Kleinhirn ist in beiden Vorwärtskopplungen (Großhirnhemisphären bis Kleinhirn) und Rückkopplungsrichtungen stark mit den Großhirnhemisphären verbunden. Diese Beziehung wurde lange erkannt, insbesondere in Bezug auf die motorischen und sensorischen Kortizes. Untersuchungen, die in den letzten zehn Jahren durchgeführt wurden, haben jedoch zum ersten Mal die Organisation und Stärke der Verbindungen gezeigt, die das Kleinhirn mit Arealen des Großhirns verbinden, von denen bekannt ist, dass sie sich eher mit Verhalten höherer Ordnung als mit motorischer Kontrolle befassen. ”

In dieser Phase des Lebens widme ich den größten Teil meiner Zeit Gehirnaktivitäten. Ich verbringe jeden Tag ein paar Stunden damit, über wissenschaftliche empirische Beweise zu lesen und zu schreiben. Wenn es darum geht, über Neurowissenschaften zu berichten und mehr über das Kleinhirn zu lernen, ist es für mich klar, dass das Axiom wahr ist: ” Je mehr Sie wissen, desto weniger verstehen Sie. ”

Mit Google Scholar zum Beispiel kann ich viel Zeit damit verbringen, eingehende wissenschaftliche Studien über zerebelläre Purkinje-Zellen zu lesen. Aber an einem bestimmten Punkt erzeugt diese Art von Informationsüberladung Alphabetsuppe in meinem Gehirn und ist kontraproduktiv. Zu viel kristallisiertes Wissen in meinen Kopf auf einmal zusammengedrängt zu haben, ohne den Ideen Zeit zum Gestehen zu geben, schafft eine Viskosität des Denkens und erstickt das, was ich ” Superfluidität ” nenne . ”

Wann immer ich mich selbst überanstrenge oder an etwas leide, was Arthur Ashe ” Lähmung durch Analyse ” nannte, ist es immer hilfreich, etwas Kleinräumiges zu tun (wie für einen langen Jogginglauf) und für eine Weile Abstand zu halten. Die Durchführung von Kleinhirn-basierten Aktivitäten scheint bestimmte Regionen in meiner Großhirnrinde auf eine Weise zu entschlüsseln, dass ich besser denken und Probleme lösen kann.

Das Motto meiner Alma Mater lautet: Non Satiscire (“Wissen ist nicht genug”)

Ein Grund, warum ich beschlossen habe, heute Morgen einen Blog zu schreiben, ist, dass meine Lebensgeschichte und der Übergang vom Profisportler zum Wissenschaftsjournalisten einige grundlegende Aspekte der Gehirnmechanik aufdeckt, die unsere Kleinhirn-Kleinhirn-Schaltkreise antreiben.

Mein Vater war ein “zerebrales” Kraftpaket, das direkte A’s bekam und immer ganz oben in seiner Klasse war. Er hatte auch die “cerebellar” athletische Fähigkeit, ein Tennismeister zu sein. Dad erwartete von seinen Kindern dasselbe akademische und sportliche Niveau. Unglücklicherweise waren meine ältere Schwester und ich durch die Linse der Kleinhirn-Kleinhirn-Schaltkreise nur “halb Hirngespinst” in Bezug auf die unrealistische Erwartung des Vaters, dass alle seine schulpflichtigen Kinder außergewöhnliche zerebrale und zerebelläre Fähigkeiten zeigen würden.

Meine ältere Schwester hatte unglaubliche “Buchklugheit” und bekam die National Merit SAT-Punkte, war aber nicht besonders gut im Tennis. Auf der anderen Seite war ich schrecklich in der Schule (und wurde wahrscheinlich von vielen als “dumme Jock” angesehen), aber war gut im Sport. Ein Grund, warum ich nach dem Ausscheiden aus Sportwettbewerben ein Buch veröffentlichen wollte, war, meinem Vater (und anderen Neinsagern) zu beweisen, dass Neuroplastizität und Neurogenese es jedem von uns ermöglichen, unsere Gehirn-Kleinhirn-Struktur und funktionale Konnektivität in jedem Stadium zu verbessern Leben – das war der ganze Punkt des Athleten Weg: Schweiß und die Biologie der Glückseligkeit .

Als Vater eines 10-Jährigen ist es mir wichtig, dass die Ausbildung und das tägliche Leben meiner Tochter so abgerundet sind, dass sie ihre zerebro-zerebellären Schaltkreise optimieren.

Wenn ich auf meine akademischen Erfahrungen zurückblicke, hatte ich das große Glück, Schulen zu besuchen, die unwissentlich ein gesundes Gleichgewicht zwischen Großhirn und Kleinhirn aufwiesen. Ich hatte auch das Glück, einige Zeit in einer akademischen Einrichtung gefangen zu sein, die nur darauf achtete, die Schüler dazu zu zwingen, im Unterricht still zu sitzen, Berge kristallisierten Wissens zu lernen und hohe Testergebnisse zu erzielen. Diese Erfahrung öffnete mir die Augen für die Fallstricke, die darin liegen, das Gehirnwissen zu überbetonen und die wichtige Rolle zu ignorieren, die beide Kleinhirnhemisphären in unseren kognitiven und kreativen Prozessen spielen.

Quelle: Wikipedia / Public Domain

Als ich in der siebten Klasse war, fing ich an, mit Herrn Bourne an der Park School in Brookline, Massachusetts, Latein zu lernen. Obwohl ich im Allgemeinen ein schrecklicher Student war, liebte ich Latein und übertrumpfte mich in diesem Fach. Herr Bourne machte das Lernen von altem Latein als eine überraschend nützliche Wissensbasis für die moderne Zeit. Bis heute referenziere ich regelmäßig lateinische Wörter und der Ausdruck “non satis scire” hat diesen Blogpost inspiriert.

Nachdem ich die Gebärmutter-ähnliche Existenz und die Pädagogik der “Grenzenlosen Erziehung” der Parkschule verlassen hatte, wurde ich in ein drakonisches Internat in Wallingford, Connecticut, namens Choate Rosemary Hall, geschickt. Ihr Motto ist Fidelitas et Integritas (Treue und Integrität). In den frühen 1980er Jahren war Choate eine giftige Umgebung für mich. Ich passte nicht in die Preppy Handbook Form und hasste den Platz. Ich rebellierte gegen den Autoritarismus der Schule und lebte nach dem Motto “Wir brauchen keine Bildung” von Pink Floyds Album “The Wall”. Es genügt zu sagen, dass meine Noten gesaugt haben. Ich hatte Probleme mit standardisierten Tests und meine SAT-Scores waren die Gruben.

Quelle: Wikipedia / Public Domain

Zum Glück wusste meine Mutter von einem kleinen College für Freie Künste in Amherst, Massachusetts, das sich nicht um die SAT-Noten kümmerte und absichtlich den Schwerpunkt auf zerebrale “Bücherklänge” setzte, die Hampshire College genannt wurden. Zu dieser Zeit war Hampshire eines der wenigen Colleges des Landes, das keine Studenten brauchte   irgendwelche Tests und es gab keine Noten. Es klang wie ein perfekter Ort für mich und ich war begierig zu bewerben.

Als ich mich im Herbst 1984 am Hampshire College immatrikulierte, wusste mein deklaratives Gedächtnis, dass das Motto der Schule Non Satiscire (Wissen ist nicht genug) war. Aber ich merke jetzt, dass ich nicht wirklich wusste (im wahrsten Sinne des Wortes), warum mein Alma Mater Motto so wichtig war, bis ich mich Jahrzehnte später von einem professionellen Ultra-Ausdauerathleten zurückzog und ein Wissenschaftsjournalist wurde .

Aus einer metakognitiven Perspektive des “Denkens über das eigene Denken” ist es für mich nicht verloren, dass das Wissen um die Bedeutung der lateinischen Wörter “um zu wissen, ist nicht genug” viel anders ist, als die Bedeutung dessen zu erkennen, wie dieser Satz gilt unsere kognitiven Prozesse im digitalen Zeitalter. Lange vor der Internet-Revolution haben die Gründer des Hampshire College erkannt, dass das “Kennen” vieler kristallisierter Informationen nutzlos ist, wenn man die Punkte scheinbar nicht zusammenhängender Ideen nicht auf neue und nützliche Weise verbinden kann.

In einer Ära der Google-Suche haben wir rund um die Uhr so viel kristallisiertes Wissen zur Hand. Diese Fülle an zerebralen Informationen macht es wichtiger denn je, das Kleinhirn in Bewegung zu halten, indem es körperlich aktiv bleibt. Sessentarismus und ganztägiges Sitzen vor dem Computerbildschirm können dazu führen, dass sich das Volumen der grauen Substanz von Purkinje-Zellen im Kleinhirn verkümmert und die Integrität der weißen Substanzbahnen zwischen verschiedenen Hirnregionen verringern kann. Dieser Doppelschlag verhindert, dass alle vier Gehirnhälften in perfekter Harmonie miteinander arbeiten und könnte zu einer geringeren Konnexität des Kleinhirn-Kleinhirns führen.

Ich bin der festen Überzeugung, dass die Entdeckung alltäglicher Wege zur Optimierung der funktionellen Konnektivität unserer Kleinhirn-Kleinhirn-Schaltkreise der Schlüssel zu divergierendem Denken und flüssiger Intelligenz ist. Wie die Gründer von Hampshire College vor Jahrzehnten erkannten, ist “Wissen (kristallisierte Information) nicht genug.” Hoffentlich werden mehr Pädagogen in den kommenden Jahren erkennen, wie wichtig es ist, Lernumgebungen zu strukturieren, die alle vier Gehirnhälften aktiv einbeziehen und optimieren die funktionelle Konnektivität der zerebro-cerebellaren Patienten auf einer täglichen Basis.

Verweise

Jeremy D. Schmahmann und Deepak N .. Pandya. “The Cerebocerebellar System” Internationale Revue für Neurobiologie (1997) DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3

Jeremy D. Schmahmann und Janet C. Sherman. “Das zerebelläre kognitiv-affektive Syndrom” Brain (1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Jeremy D. Schmahmann “Dysmetria des Denkens: Klinische Folgen der zerebellären Dysfunktion auf Kognition und Affekt.” Trends in Cognitive Sciences (1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2

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