Die Neuronen des Gehirns sind durch Synapsen miteinander verknüpft und bilden ein hochkomplexes Gefüge, wobei Lernen im neurologischen Sinne dadurch zustande kommt, dass die synaptischen Verbindungen im Gehirn nicht statisch festgelegt sind, sondern sich ständig auf Grund von Umwelteinflüssen wie Sinneseindrücken neu anpassen. Damit wird eine lokale Speicherung neuer Gedächtnisinhalte möglich, wobei man von der neurologischen Plastizität des Gehirns als einem Grundmechanismus des Gehirns spricht.
Neben der räumlichen Anpassungsfähigkeit neuronaler Verbindungen existiert ein weiterer wichtiger Grundmechanismus für die Informationsverarbeitung im Gehirn, nämlich die Synchronisation von Neuronenverbänden. Elektrische Impulse (Aktionspotenziale) sind dabei die Grundeinheit der Informationsverarbeitung im Gehirn, wobei diese Impulse permanent Informationen zwischen den Neuronen übermitteln, und dabei die synaptischen Verbindungen des Gehirns überqueren und beeinflussen.
Im Falle von bewussten Sinneswahrnehmungen verändert sich das räumlich unregelmäßige Auftreten von neuronalen Impulsen plötzlich und zeitlich begrenzt hin zu geordneten Strukturen. Die zuvor unabhängigen Impulse der Neuronen synchronisieren sich in diesem Fall selbst über weit entfernte Hirnbereiche hinweg, wobei sich dieses synchronisierte Feuern mittels Elektroenzephalografie nachweisen lässt. Vermutlich ist das menschliche Bewusstsein eng mit dieser Synchronisation der neuronalen Impulse verknüpft.
Literatur
Ignatov, M., Hansen, M., Ziegler, M. & Kohlstedt, H. (2016). Synchronization of two memristively coupled van der Pol oscillators. Applied Physics Letters, doi.org/10.1063/1.4942832.
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