Das Gehirn ist das Kontrollzentrum des menschlichen Körpers und spielt eine entscheidende Rolle für nahezu alle lebenswichtigen Funktionen. Es ermöglicht uns zu denken, Emotionen zu erleben und unsere Umgebung wahrzunehmen. In diesem Artikel werden wir die Anatomie des Gehirns im Detail untersuchen und seine verschiedenen Bestandteile und Funktionen beleuchten.
Einführung in das Gehirn
Das menschliche Gehirn wiegt durchschnittlich etwa 1.400 Gramm, wobei es je nach Geschlecht und Körpergröße variieren kann. Trotz seiner relativ geringen Masse steuert es fast alle lebenswichtigen Körperfunktionen und ermöglicht uns das Denken, Fühlen und Handeln. Das Gehirn verarbeitet Sinneseindrücke, koordiniert die Körperfunktionen und hält sie aufrecht. Es besteht aus Milliarden von Nervenzellen (Neuronen), die ständig miteinander kommunizieren und Informationen austauschen.
Das Gehirn ist in zwei Hälften (Hemisphären) unterteilt, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Es ist von den Schädelknochen und drei Hirnhäuten (Meningen) geschützt und schwimmt im Liquor, einer Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt.
Die Hauptbestandteile des Gehirns
Das Gehirn besteht aus verschiedenen Teilen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen:
Großhirn (Telencephalon)
Das Großhirn ist der größte und am höchsten entwickelte Teil des Gehirns. Es ist für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Lernen, Gedächtnis und Sprache verantwortlich. Die Großhirnrinde, die äußere Schicht des Großhirns, ist stark gefaltet, um die Oberfläche zu vergrößern und mehr Nervenzellen aufzunehmen.
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Das Großhirn ist in zwei Hemisphären unterteilt, die durch den Balken miteinander verbunden sind. Jede Hemisphäre ist in vier Lappen unterteilt:
- Stirnlappen (Frontallappen): zuständig für Persönlichkeit, Intelligenz, Sprache (motorisches Sprachzentrum) und Bewegungssteuerung. Er unterstützt die Kontrolle der Feinmotorik, Gemüt, Zukunftsplanung, Ziel- und Prioritätensetzung.
- Scheitellappen (Parietallappen): zuständig für die Verarbeitung von Sinneseindrücken wie Berührung, Temperatur, Schmerz und Druck. Er empfängt und verarbeitet Informationen über Temperatur, Geschmack, Berührung und Bewegung, die vom Rest des Körpers kommen.
- Schläfenlappen (Temporallappen): zuständig für Gedächtnis, Emotionen, Hören und Sprachverständnis. Zellen des Schläfenlappens sind wichtig für das Gedächtnis, für Gefühle und Emotionen. Der Schläfenlappen beherbergt zudem die Hörrinde und das Sprachverständnis.
- Hinterhauptlappen (Okzipitallappen): zuständig für die Verarbeitung visueller Informationen.
Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn liegt an der Basis des Schädels unter dem Hinterhauptlappen des Großhirns. Es ist für die Koordination von Bewegungen, das Gleichgewicht und die Speicherung von Bewegungsabläufen verantwortlich. Das Cerebellum gibt keine Bewegungsimpulse, vielmehr stimmt es Bewegungen fein ab, erhält die Muskelspannung und das Gleichgewicht.
Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn liegt zwischen Großhirn und Hirnstamm. Es besteht aus dem Thalamus und dem Hypothalamus. Im Thalamus treffen Informationen aus dem Körper und den verschiedenen Sinnesorganen ein. Der Thalamus leitet die Signale an das Großhirn weiter, nachdem er die Informationen im Vorfeld gefiltert hat. Dies vermeidet, dass das Hirn überlastet wird. Der Hypothalamus steuert als übergeordnetes Schaltzentrum zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus, den Wasserhaushalt, die Schweißsekretion sowie Schmerz- und Temperaturempfinden. Er lässt sich sowohl über Nerven als auch durch Hormone beeinflussen. Der Hypothalamus steht in direktem Kontakt mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und verbindet das Hormon- mit dem Nervensystem.
Hirnstamm (Truncus cerebri)
Der Hirnstamm ist der älteste Teil des Gehirns. Er befindet sich unter den anderen Abschnitten nahe dem Rückenmark und wird fast vollständig von beiden Hirnhälften, den Hemisphären, umschlossen. Im Nachhirn kreuzen die aus dem Rückenmark kommenden Nervenbahnen. Das führt dazu, dass Informationen einer Körperseite in der gegenüberliegenden Hirnhälfte verarbeitet werden. Im Hirnstamm befinden sich Nervenbahnen, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden. Weiterhin liegt dort das Atemzentrum. Es regelt die Atmung, das Herz-Kreislauf-System und den Blutdruck.
Gehirnzellen
Das Gehirn besteht aus verschiedenen Arten von Gehirnzellen, darunter:
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- Nervenzellen (Neuronen): Sie sind die wichtigsten und häufigsten Gehirnzellen. Es gibt etwa 200 Milliarden Neuronen im menschlichen Gehirn. Die Gehirnzellen tauschen Informationen untereinander durch chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) über die Synapsen aus. Je mehr Synapsen eine Nervenzelle hat, desto mehr Informationen kann sie übertragen. Nervenzellen teilen sich nach der Geburt nicht mehr.
- Gliazellen: Sie umhüllen die Nervenzellen und machen etwa 50 Prozent der gesamten Hirnmasse aus. Die meisten Hirntumoren entstehen aus diesen Gliazellen (sog. Gliome, z. B. Astrozyten haben für den Stoffwechsel und die Versorgung des Gehirns eine wichtige Funktion und sind am Aufbau der Blut-Hirn-Schranke beteiligt. Oligodendrozyten bilden die Markscheiden um die Nervenzellfortsätze, die Ependymzellen kleiden die Gehirnkammern (Ventrikel) aus.
Hirnnerven
Dem Hirnstamm entspringen zwölf paarige Hirnnerven (I-XII). Sie haben motorische (Bewegung), sensible oder sensorische (Empfindungen) sowie vegetative (lebenswichtige Vorgänge) Funktionen. Einige Beispiele sind:
- Nervus ophthalmicus: Empfindungen an Auge, Gesichtshaut, Nasenschleimhaut
- Nervus maxillaris: Oberkiefer und Zähne, Rachen
- Nervus mandibularis: Haut und Schleimhaut des Unterkiefers, Unterkieferzähne, Zunge, Kaumuskulatur
- Nervus abducens (VI): versorgt einen Augenmuskel
- Nervus fascialis (VII): Gesichtsmuskulatur (Mimik), Geschmack, Kopfdrüsen
- Nervus vestibulocochlearis (VIII): Hören, Gleichgewicht
- Nervus glossopharyngeus (IX): Geschmack, Schlucken (Schlundmuskeln)
- Nervus vagus (X): sog.
Alle weiteren Nerven, die das Gehirn mit Informationen versorgen beziehungsweise Informationen vom Gehirn in die verschiedenen Körperregionen transportieren, entspringen im Rückenmark.
Funktionelle Karte des Gehirns
Mit dem heutigen Wissen lässt sich eine sogenannte funktionelle Karte des Gehirns erstellen. So weiß man, dass im Stirnhirn die Funktionen von Intelligenz, Sprache (motorisches Sprachzentrum), die Persönlichkeitsmerkmale sowie die Bewegungssteuerung zu finden sind. Zellen des Schläfenlappens sind wichtig für das Gedächtnis, für Gefühle und Emotionen. Der Schläfenlappen beherbergt zudem die Hörrinde und das Sprachverständnis. Im Hirnstamm befinden sich Nervenbahnen, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden. Weiterhin liegt dort das Atemzentrum. Es regelt die Atmung, das Herz-Kreislauf-System und den Blutdruck. Die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) schüttet Hormone oder Vorstufen von Hormonen in die Blutbahn aus. Das Kleinhirn hält Bewegungsprogramme bereit und stimmt Bewegungsabläufe ab.
Da sich die meisten Hirnleistungen einer bestimmten anatomischen Hirnregion zuordnen lassen, weisen bestimmte Ausfälle - etwa Bewegungsstörungen, Sprachstörungen oder Sehstörungen - bereits auf krankhafte Veränderungen eines bestimmten Hirnareals hin. Dabei kann es sich zum Beispiel um Durchblutungsstörungen (Schlaganfall) oder gut- oder bösartige Gewebeneubildungen handeln.
Die Blutversorgung des Gehirns
Das Gehirn benötigt eine stetige Versorgung mit Sauerstoff, Glukose und anderen Nährstoffen, um seine Funktionen aufrechtzuerhalten. Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die folgenden Arterien:
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- Arteria cerebri anterior: versorgt das Gewebe hinter der Stirn und im Bereich des Scheitels.
- Arteria cerebri media: ist für die Seite und weiter innen liegende Gehirnbereiche wichtig.
- Arteria cerebri posterior: versorgt den Hinterkopf und den unteren Bereich des Gehirns sowie das Kleinhirn.
Die feinsten Aufzweigungen (Kapillaren) der Hirnarterien geben zwar Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut an die Gehirnzellen ab - für andere Stoffe sind sie jedoch weniger durchlässig als vergleichbare Blutgefäße im übrigen Körper. Fachleute nennen diese Eigenschaft „Blut-Hirn-Schranke“. Sie kann das empfindliche Gehirn zum Beispiel vor im Blut gelösten Schadstoffen schützen.
Das limbische System
Das limbische System ist eine Gruppe von Strukturen im Gehirn, die für Emotionen, Motivation und Gedächtnis verantwortlich sind. Es umfasst die Amygdala, den Hippocampus, den Gyrus cinguli und den Thalamus.
Die Großhirnrinde
Die Großhirnrinde ist die äußere Schicht des Großhirns und ist für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Lernen, Gedächtnis und Sprache verantwortlich. Sie ist in verschiedene Unterbereiche, sogenannte Gehirn-Lappen, gegliedert. Sie werden entsprechend ihrer Lage Stirn-Lappen, Schläfen-Lappen, Scheitel-Lappen und Hinterkopf-Lappen genannt. In ihnen haben Nervenzellen mit ganz bestimmten Aufgaben ihren Sitz. Man kann heute schon sehr genau sagen, wo sich einzelne Funktionen befinden, z. B.
Die Basalganglien
Die Basalganglien sind eine Gruppe von Kernen im Gehirn, die an der Steuerung von Bewegungen, dem Lernen und dem Belohnungssystem beteiligt sind. Sie umfassen das Striatum, den Globus pallidus und die Substantia nigra.
Das Ventrikelsystem
Das Gehirn weist mehrere Hohlräume (Hirnkammern) auf, in denen der Liquor zirkuliert und die zusammen das Ventrikelsystem bilden.
Funktion und Symptomatik einzelner Hirnregionen
Da sich die meisten Hirnleistungen einer bestimmten anatomischen Hirnregion zuordnen lassen, weisen bestimmte Ausfälle - etwa Bewegungsstörungen, Sprachstörungen oder Sehstörungen - bereits auf krankhafte Veränderungen eines bestimmten Hirnareals hin. Dabei kann es sich zum Beispiel um Durchblutungsstörungen (Schlaganfall) oder gut- oder bösartige Gewebeneubildungen handeln.