Der Kopf beherbergt das Gehirn und wichtige Sinnesorgane. Die Knochen des Kopfes sind der Schädel und der Unterkiefer. Der Kopf ist durch die Kopfgelenke mit dem oberen Teil der Wirbelsäule verbunden. Die Kopfgelenke ermöglichen aufgrund ihres Aufbaus eine gute Beweglichkeit. Dank dieser Gelenke können wir den Kopf drehen, neigen und zum Beispiel nicken. Am Kopf befinden sich viele Muskeln. Die Muskeln ermöglichen unterschiedlichste Bewegungen. Außerdem erhält das Gesicht durch die Gesichtsmuskeln einen bestimmten Ausdruck. Dieser Gesichtsausdruck kann zeigen, wie wir uns fühlen oder was wir empfinden.
Der Schädel: Knöcherne Hülle des Kopfes
Der Schädel ist die Knochen-Hülle des Kopfes und setzt sich aus mehreren einzelnen Knochen zusammen, die untereinander durch die sogenannten Schädelnähte verbunden sind. Je nachdem, wo sie liegen, lassen sich die Schädelknochen unterteilen in Knochen des Gehirnschädels und Knochen des Gesichtsschädels. Man unterteilt den Gehirnschädel in die Schädelbasis und das Schädeldach. Die Schädelbasis befindet sich an der Unterseite und hat im Inneren eine vordere, eine mittlere und eine hintere Schädelgrube. Es gibt zahlreiche Öffnungen in der Schädelbasis, durch die Nerven und Blutgefäße kommen. Das Gehirn und die Gehirnhäute befinden sich im Inneren des Gehirnschädels. Die Knochen des Gesichtsschädels geben dem Gesicht seine knöcherne Form und umschließen die beiden Augenhöhlen, die beiden Nasenhöhlen und die unterschiedlichen Nasennebenhöhlen. Knochen des Gesichtsschädels sind beispielsweise der Oberkieferknochen, das Jochbein und das Nasenbein. Der Unterkieferknochen gehört ebenfalls zum Gesichtsschädel.
Schädeldach (Calvaria)
Das Schädeldach (Calvaria) bzw. die Schädelkalotte ist der Teil des Schädels, der am meisten mit dem Wort in Verbindung gebracht wird. Das Schädeldach besteht aus dem ungepaarten Os frontale (Stirnbein), dem ungepaarten Os occipitale (Hinterhauptbein), den beidseitigen Ossa parietalia (Scheitelbeine) und den beidseitigen Ossa temporalia (Schläfenbeine). Aufbau der Knochen werden zunächst getrennt (durch die Fontanellen bei der Geburt) und verschmelzen im Laufe der Kindheit.
Viszerokranium (Gesichtsschädelknochen)
Das Viszerokranium (Gesichtsschädelknochen) ist für die Aufrechterhaltung der Struktur der Gesichtsmuskulatur verantwortlich. Frontalansicht des Schädels mit den Knochen des Viszerokraniums: Os zygomaticum (blau), Os lacrimale (grün), Os nasale (blau/Mittellinie), untere Nasenmuscheln (blau in der Nasenhöhle), Gaumen (dunkelorange), Maxilla (hellorange), Vomer (blau/Mittellinie), Mandibula (beige) und Os ethmoidale (grau in der Nasenhöhle).
Foramina der Schädelbasis
Überblick über die Hirnnerven und Gefäße, die in den Schädel hinein und aus ihm heraus wandern. Fundierte Kenntnisse über die Lage der Öffnungen und die sie durchquerenden Strukturen sind von entscheidender Bedeutung für die Anatomie des Kopfes.
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- Foramina der Lamina cribrosa: Nn. olfactorii (I)
- Canalis opticus: N. opticus (II) und A. ophthalmica
- Fissura orbitalis superior: N. oculomotorius (III), N. trochlearis (IV), 3 Äste des N. ophthalmicus (V1, N. lacrimalis, N. frontalis, N. nasociliaris), N. abducens (VI) und V. ophthalmica superior
- Foramen rotundum: N. maxillaris (V2)
- Foramen ovale: N. mandibularis (V3), A. meningea accessoria
- Foramen spinosum: R. meningeus des N. mandibularis und A. meningea media
- Canalis caroticus: Plexus caroticus internus und A. carotis interna
- Hiatus für N. petrosus major: N. petrosus major und A. tympanica superior
- Hiatus für N. petrosus minor: N. petrosus minor und A. tympanica superior
- Meatus acusticus internus: N. facialis (VII), N. vestibulocochlearis (VIII) und A. und V. labyrinthi
- Foramen jugularis: N. glossopharyngeus (IX), N. vagus (X), N. accessorius (XI), V. jugularis interna, Sinus petrosus inferior, A. meningea posterior und R. meningeus der A. pharyngea ascendens
- Foramen magnum: Hirnstamm, aufsteigende Fasern des N. accessorius (XI), Aa. vertebrales, A. spinalis anterior, A. spinalis posterior und Vv. spinales
- Canalis nervi hypoglossi: N. hypoglossus (XII)
Klinische Relevanz: Frakturen und Fehlbildungen des Schädels
- Le-Fort-Frakturen: Querfrakturen des Mittelgesichts. Es gibt drei Arten von Le-Fort-Frakturen, bei denen das gesamte Mittelgesicht oder ein Teil davon von der Schädelbasis getrennt werden. Die Frakturen entstehen meist durch ein stumpfes Gewalttrauma und sind oft mit einem Schädel-Hirn-Trauma verbunden.
- Frakturen des Pterions: Können die mittlere Meningealarterie zum Rupturieren bringen.
- Frakturen der Pars petrosa ossis temporalis (Felsenbein): Können dazu führen, dass Blut oder Liquor aus dem Ohr austritt, was zu Hörverlust führen kann.
- Orbitale Frakturen: Frakturen der Augenhöhlen. Orbitale Frakturen werden in Orbitarandfrakturen, direkte Orbitabodenfrakturen und Blow-out-Frakturen klassifiziert.
- Kraniosynostosen: Die vorzeitige Fusion von ein oder mehreren Schädelnähten. Kraniosynostosen können als einfach oder komplex klassifiziert werden und führen typischerweise zu einem abnormal geformten Kopf.
- Akranie: Eine seltene angeborene Erkrankung, die durch das teilweise oder vollständige Fehlen der Schädelknochen gekennzeichnet ist. Neuralrohrdefekte verbunden.
- Cranium bifidum: Ein Neuralrohrdefekt, der durch den defekten Verschluss des fetalen Schädels während der Entwicklung gekennzeichnet ist. Neuralrohrdefekte oder dem Hervortreten von Hirnsubstanz, die von Hirnhäuten bedeckt ist, durch den knöchernen Defekt verbunden.
Das Gehirn: Die Steuerzentrale des Körpers
Das Gehirn (Encephalon) ist der Teil des zentralen Nervensystems, der innerhalb des knöchernen Schädels liegt und diesen ausfüllt. Es besteht aus unzähligen Nervenzellen, die über zuführende und wegführende Nervenbahnen mit dem Organismus verbunden sind und ihn steuern. Das Gehirnvolumen (Mensch) beträgt etwa 20 bis 22 Gramm pro Kilogramm Körpermasse. Das Gewicht (Gehirn) macht mit 1,5 bis zwei Kilogramm ungefähr drei Prozent des Körpergewichts aus. Ein Mensch hat ungefähr 100 Milliarden Gehirnzellen, die das zentrale Nervensystem, unser Gehirn, aufbauen und untereinander verknüpft sind. Die Zahl dieser Verknüpfungen wird auf 100 Billionen geschätzt.
Aufbau des Gehirns
Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:
- Großhirn (Telencephalon)
- Zwischenhirn (Diencephalon)
- Mittelhirn (Mesencephalon)
- Kleinhirn (Cerebellum)
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata)
Hirnhäute
Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater.
Graue und weiße Substanz
Die graue Substanz im Gehirn besteht in erster Linie aus Nervenzellkörpern. Der Name kommt daher, dass die Nervenzellen im lebenden Organismus rosa sind, sich nach dessen Tod aber grau verfärben. Aus grauer Substanz bestehen etwa die Großhirnrinde, die Basalganglien, die Kleinhirnrinde und die Hirnnervenkerne. Etwa 80 Prozent der Hirndurchblutung sind für die Versorgung der grauen Substanz notwendig. Die Basalganglien sind eine Gruppe Großhirn- und Zwischenhirnkerne aus grauer Substanz. Neben der grauen Substanz gibt es noch die weiße Substanz, die aus den Nervenzellfortsätzen, den Nervenfasern (Axonen), besteht. Die weiße Substanz findet sich im Mark von Großhirn und Kleinhirn.
Hirnnerven
Dem Gehirn entspringen zwölf paarige Nerven, die den Kopf, den Hals und Organe im Rumpf versorgen.
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Blutversorgung des Gehirns
Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna), die aus der gemeinsamen Halsschlagader (Arteria communis) entspringen, und über die Arteria vertebralis, die aus den Wirbelkörpern kommt und durch das Hinterhauptsloch in die Schädelhöhle eintritt. Durch weitere Arterien werden diese zu einem Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri) geschlossen, der die Basis des Zwischenhirns umfasst.
Durch diesen Gefäßring wird sichergestellt, dass der Blutbedarf des empfindlichen Gehirns auch bei Schwankungen in der Blutzufuhr immer ausreichend ist. Der Gefäßring und seine Äste liegen zwischen zwei Hirnhäuten (der Spinngewebshaut und der inneren Hirnhaut) im sogenannten Subarachnoidalraum und sind dort von Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) umgeben, der die dünnwandigen Gefäße schützt.
Liquor und Ventrikelsystem
Der Liquor ist die Flüssigkeit, welche das Gehirn und auch das Rückenmark schützend umgibt. Das Gehirn weist mehrere Hohlräume (Hirnkammern) auf, in denen der Liquor zirkuliert und die zusammen das Ventrikelsystem bilden.
Blut-Hirn-Schranke
Das empfindliche Gewebe im Gehirn ist durch die Blut-Hirn-Schranke gegen schädigende Substanzen im Blut (wie Gifte, Krankheitserreger, bestimmte Medikamente etc.) abgeschirmt.
Energieverbrauch und Gehirnkapazität
Der Energieverbrauch im Gehirn ist enorm hoch. Fast ein Viertel des Gesamtenergiebedarfs des Körpers entfällt auf das Gehirn. Die Glukosemenge, die täglich mit der Nahrung aufgenommen wird, wird bis zu zwei Drittel vom Gehirn beansprucht. Die Gehirnkapazität ist deutlich größer als die, die wir im Alltag tatsächlich nutzen. Das bedeutet: Ein Großteil unserer Gehirnkapazität ist ungenutzt.
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Entwicklung des Gehirns
Die embryonale Entwicklung des Gehirns aus dem Neuralrohr zeichnet sich einerseits durch ein besonderes Größenwachstum aus, andererseits durch ein ungleichmäßiges Dickenwachstum der Wand und besondere Knickstellen. Dadurch wird das Gehirn schon frühzeitig in mehrere Abschnitte unterteilt. Aus der Hirnanlage bilden sich zunächst drei hintereinander liegende Abschnitte (primäre Hirnbläschen) heraus, die dann das Vorderhirn, das Mittelhirn und das Rautenhirn bilden. In der weiteren Entwicklung entstehen daraus fünf weitere, sekundäre Hirnbläschen: Aus dem Vorderhirn entwickeln sich Großhirn und Zwischenhirn. Aus dem Rautenhirn gehen die Medulla oblongata, die Brücke und das Kleinhirn hervor.
Funktionelle Bereiche des Gehirns
Die Gehirn-Funktionsbereiche sind vielfältig. Der Hirnstamm, der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns, ist für die grundlegenden Lebensfunktionen zuständig. Er steuert die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Atmung sowie Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- oder Hustenreflex. Das Zwischenhirn weist mehrere Abschnitte auf, darunter den Thalamus und den Hypothalamus: Im Thalamus werden Sinneseindrücke verarbeitet; über den Hypothalamus werden der Schlaf-Wach-Rhythmus, Hunger und Durst, das Schmerz- und Temperaturempfinden und der Sexualtrieb gesteuert. Das Kleinhirn koordiniert unsere Bewegungen und das Gleichgewicht und speichert erlernte Bewegungen. Im Großhirn sitzen auf der einen Seite Sprache und Logik, auf der anderen Seite Kreativität und Orientierungssinn. In der Hirnrinde - dem äußeren Bereich des Großhirns - sind die Lern-, Sprech- und Denkfähigkeit sowie das Bewusstsein und das Gedächtnis verankert. Hier laufen die Informationen aus den Sinnesorganen zusammen, werden verarbeitet und schließlich im Gedächtnis gespeichert. Das Limbische System regelt das Affekt- und Triebverhalten und dessen Verknüpfungen mit vegetativen Organfunktionen. Zwei wichtige Teilbereiche innerhalb des limbischen Systems sind die Amygdala (Mandelkern) und der Hippocampus.
Wie funktioniert das Gehirn?
Ein reibungsloses Funktionieren aller Organe und Gewebe im Körper sowie ein sinnvolles Verhalten sind nur möglich, wenn alle Organfunktionen von einer übergeordneten Kontrollinstanz koordiniert und kontrolliert werden und alle Informationen, die uns die Umwelt liefert, aufgenommen, verarbeitet und beantwortet werden. Diese Aufgabe leistet unser Gehirn, das Netzwerk aus Milliarden von Nervenzellen (Neuronen). Die Gehirnzellen sind durch Synapsen, Kontaktstellen zwischen den Zellen, miteinander verbunden. Diese Kontaktstellen spielen eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung der Nachrichten. Informationen aus dem Körper oder der Umwelt gelangen etwa in Form von Hormonen über das Blut oder als elektrische Impulse aus den Sinneszellen über Nervenbahnen bis ins Gehirn. Dort werden sie bewertet und verarbeitet. Als Reaktion werden entsprechende Signale vom Gehirn wieder ausgesendet - zum Beispiel an Muskeln, um sich zu bewegen, an Drüsen, um Sekrete zu produzieren und abzugeben, oder an Sinnesorgane, um Reize aus der Umwelt zu beantworten. Die Nervenzellen sind die Bausteine unseres Nervensystems. Sie besitzen einen Zellkörper und Zellfortsätze, die sie mit anderen Nervenzellen oder mit Körperzellen, wie beispielsweise Muskel- oder Drüsenzellen, verbinden. Diese Fortsätze werden als Axone und Dendriten bezeichnet. Axone leiten Signale zu anderen Neuronen oder Zielzellen weiter, während Dendriten die Signale meistens von anderen Neuronen empfangen. Die Länge der Axone und Dendriten reicht von wenigen tausendstel Millimeter bis zu über einem Meter. Neben den Neuronen enthält das Nervensystem Gliazellen und ein dichtes Netz von Blutgefäßen, das die ausreichende Zufuhr von Sauerstoff und Nährstoffen sicherstellt. Unser Nervensystem gliedert sich in das Zentralnervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem. Das Zentralnervensystem setzt sich aus dem Gehirn und dem Rückenmark zusammen. Die außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegenden Nervenzellen gehören zum peripheren Nervensystem. Sie bilden Nervenstränge, die von Gehirn und Rückenmark in die Peripherie des Körpers verlaufen und von dort zurück. Das Gehirn wird orientierungsweise in 5 größere Abschnitte unterteilt. Dies sind das Großhirn, das Zwischenhirn, das Mittelhirn, das Kleinhirn und das Nachhirn. Umgeben ist das Gehirn von 3 Hautschichten. Die äußere Hülle (harte Hirnhaut) ist innen mit den Schädelknochen fest verbunden. Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit, die bei Erschütterungen wie eine Art Stoßdämpfer wirkt und somit zum Schutz des Gehirns beiträgt. Im Inneren des Gehirns befinden sich 4 Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind.