Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ, das uns zu dem macht, was wir sind. Es ist der natürliche Computer der Superlative, der mit etwa 86 Milliarden Neuronen (Nervenzellen) und einer ähnlichen Anzahl von Gliazellen (Neuroglia) ausgestattet ist. Diese komplizierte anatomische Struktur ermöglicht es uns, lebenswichtige Funktionen zu steuern, Sinneseindrücke zu verarbeiten, zu lernen, zu denken, zu fühlen und uns an unsere Umwelt anzupassen.
Ein Leben lang im Wandel
Das Gehirn ist keine statische Struktur, sondern verändert sich im Laufe des gesamten Lebens. Diese Fähigkeit zur Veränderung, die sogenannte Plastizität, ermöglicht es uns, bis ins hohe Alter aktiv zu bleiben und unsere Lernfähigkeit zu erhalten. Das Gehirn passt sich an neue Erfahrungen an, bildet neue Verbindungen und stärkt oder schwächt bestehende Verbindungen.
Die Steuerzentrale des Körpers
Man kann sich das Gehirn wie eine Art Steuerzentrale vorstellen, deren Hauptaufgabe darin besteht, überlebenswichtige Vorgänge wie die Atmung, den Herzschlag, den Schlaf-Wach-Rhythmus, die Wahrnehmung und das Überleben zu regulieren. Es verarbeitet Sinneseindrücke und Informationen des Körpers und schickt Botschaften in alle Bereiche des Körpers zurück.
Anatomie des Gehirns
Das Gehirn befindet sich im Schädel und besteht aus einer rechten und einer linken Hälfte, den sogenannten Hemisphären. Die beiden Gehirnhälften sind über einen Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden, der dem Austausch von Informationen zwischen ihnen dient. Das Gehirn wird durch die Schädelknochen und die drei Schichten der Hirnhaut (Dura mater, Arachnoidea und Pia mater) geschützt.
Grob lässt sich das Gehirn in fünf Hauptbereiche gliedern:
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- Großhirn (Cerebrum oder Telencephalon): Nimmt rund 80 Prozent der gesamten Hirnmasse ein und bildet den vordersten Bereich des menschlichen Gehirns.
- Kleinhirn (Cerebellum): Befindet sich im unteren hinteren Bereich des Schädels.
- Zwischenhirn (Diencephalon): Enthält den Thalamus, den Hypothalamus und die Zirbeldrüse.
- Hirnstamm (Truncus cerebri): Dient als Verbindung zwischen Rückenmark und Großhirn.
- Mittelhirn (Mesencephalon): Ist der kleinste Abschnitt des Gehirns.
Das Großhirn (Cerebrum)
Das Großhirn, auch Telencephalon genannt, ist der größte und am höchsten entwickelte Teil des Gehirns. Es ist der Sitz der "höheren" Hirnfunktionen wie Lernen, Denken, Erinnern, Sprache, Intelligenz und Gedächtnis. Die Großhirnrinde, der sogenannte Kortex, bedeckt die gesamte Großhirnoberfläche und enthält fast drei Viertel aller Nervenzellen des Gehirns. Mit ihren Furchen (Sulci) und Windungen (Gyri) ähnelt die Großhirnrinde einer Walnuss. Der innere Teil des Großhirns, der vom Kortex umgeben ist, wird als weiße Substanz (Substantia alba) bezeichnet.
Jede Gehirnhälfte des Großhirns ist in vier Bereiche, auch Lappen genannt, eingeteilt:
- Frontallappen (Stirnlappen): Befindet sich im vorderen Bereich des Großhirns. Er kontrolliert die Bewegungen und führt kognitive Prozesse aus, wie z.B. Planung, Entscheidungsfindung und Problemlösung.
- Parietallappen (Scheitellappen): Ist ein primär sensorisches Rindenfeld und ist für somatosensorische Funktionen zuständig, wie z.B. Berührung, Schmerz, Temperatur und räumliche Wahrnehmung.
- Temporallappen (Schläfenlappen): Befindet sich an der Seite des Gehirns. Er enthält das Sprachzentrum, das für das Verständnis und die Verarbeitung von Sprache eine wichtige Rolle spielt. Der mittlere Teil des Temporallappens enthält den Hippocampus, der für das Gedächtnis von größter Bedeutung ist.
- Okzipitallappen (Hinterhauptlappen): Ist der hinterste und auch kleinste der vier Hirnlappen. Er ist für die Verarbeitung visueller Informationen zuständig.
Die beiden Gehirnhälften haben zum Teil unterschiedliche Funktionen: Während die linke Hälfte bei den meisten Menschen auf Sprache und abstraktes Denken spezialisiert ist, kommt die rechte in der Regel dann zum Einsatz, wenn es um räumliches Denken oder bildhafte Zusammenhänge geht. Die rechte Gehirnhälfte steuert die linke Körperseite, die linke Hälfte ist für die rechte Seite zuständig.
Das Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn, auch Cerebellum genannt, befindet sich im unteren hinteren Bereich des Schädels. Trotz seiner im Vergleich zum Großhirn wesentlich geringeren Größe enthält das Kleinhirn die meisten Nervenzellen - rund 70 Milliarden. Genau wie das Großhirn verfügt auch das Kleinhirn über eine Hirnrinde und ist in eine rechte und eine linke Hälfte geteilt.
Die Hauptaufgabe des Kleinhirns besteht darin, Bewegungsabläufe zu steuern und zu koordinieren. Es ist wichtig für das Gleichgewicht, die Körperhaltung und die Feinabstimmung von Bewegungen. Jede Bewegung unseres Körpers wird vom Kleinhirn blitzschnell analysiert. Es speichert erlernte Bewegungsabläufe, die direkt abgerufen werden können, ohne dass wir bewusst darüber nachdenken müssen.
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Das Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn enthält den Thalamus, den Hypothalamus und die Zirbeldrüse.
- Thalamus: Filtert eingehende Informationen, bevor es sie an das Großhirn weiterleitet. Er ist für die Sammlung von Sinneswahrnehmungen zuständig, die er an den Parietallappen des Großhirns weiterleitet. Man kann sich den Thalamus als "Tor zum Bewusstsein" vorstellen.
- Hypothalamus: Steuert den Hormonhaushalt und agiert sozusagen als Brücke zwischen Hormon- und Nervensystem. Er übernimmt die Steuerung von Funktionen wie Schlaf-Wach-Rhythmus, Körpertemperatur, Hunger, Durst, Sexualverhalten und das Schmerz- und Temperaturempfinden. Der Hypothalamus ist mit der Hypophyse verbunden, die die Ausschüttung von Hormonen im Körper reguliert.
- Zirbeldrüse: Produziert das Hormon Melatonin, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert.
Der Hirnstamm (Truncus cerebri)
Der Hirnstamm dient als Verbindung zwischen Rückenmark und Großhirn. Er besteht aus dem Mittelhirn (Mesencephalon), der Brücke (Pons) und dem verlängerten Mark (Medulla oblongata). Der Hirnstamm ist für eine Vielzahl überlebenswichtiger Funktionen zuständig. Er koordiniert automatische Abläufe wie die Atmung, den Herzschlag, den Blutdruck und Reflexe wie Husten, Harndrang, Erbrechen und Schlucken.
Das Mittelhirn (Mesencephalon)
Das Mittelhirn ist der kleinste Abschnitt des Gehirns und liegt zwischen dem Zwischenhirn und der Brücke. Es ist an der Steuerung von Augenbewegungen, der Verarbeitung von akustischen und visuellen Reizen und der Regulation von Muskeltonus und Körperhaltung beteiligt.
Wie funktioniert das Gehirn?
Das Gehirn arbeitet wie ein großer Computer. Es verarbeitet Sinneseindrücke und Informationen des Körpers und schickt Botschaften in alle Bereiche des Körpers zurück. Die Gehirnzellen, die Neuronen, sind über Synapsen miteinander verbunden. Als Synapsen werden die Kontaktstellen zwischen den Neuronen bezeichnet. Neurotransmitter (chemische Botenstoffe) übertragen die Informationen von einer Nervenzelle zur nächsten. Man geht von rund 100 Milliarden Synapsen im menschlichen Gehirn aus.
Nicht nur die Neuronen sind an der Weitergabe von Informationen beteiligt: Auch die sie umgebenden Gliazellen spielen hierbei eine wichtige Rolle. Sie stellen Nährstoffe bereit und absorbieren verschüttete Neurotransmitter. Rund die Hälfte der gesamten Hirnmasse besteht aus Gliazellen.
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Lateralisation
Bei der Gehirnfunktion spielt die Lateralisation eine wichtige Rolle. Dies bedeutet, dass bestimmte Prozesse bevorzugt in einer der beiden Gehirnhälften des Organismus stattfinden. So ist beispielsweise die linke Gehirnhälfte bei der Sprachproduktion sowie beim Lösen mathematischer Aufgaben ausschlaggebend. Die rechte Gehirnhälfte hingegen dominiert bei der räumlichen Wahrnehmung und der Gesichtserkennung.
Synaptische Plastizität
Die synaptische Plastizität gilt als Grundlage von Gedächtnis und Lernen. Als synaptische Plastizität bezeichnet man die Fähigkeit, Signale zur Übertragung von Informationen zwischen zwei Nervenzellen variieren zu können. Bei der Übertragung von Informationen kann die Synapse mehr oder weniger Botenstoffe ausschütten, um die Stärke der Signale zu regulieren. Im erwachsenen Gehirn werden fortlaufend neue Synapsen gebildet.
Energieverbrauch und Blutversorgung
Das Gehirn ist sehr stoffwechselaktiv und somit auf eine hohe Blutzucker- und Sauerstoffzufuhr angewiesen. Fast ein Viertel des Gesamtenergiebedarfs des Körpers entfällt auf das Gehirn, obwohl es nur etwa 2 % des Körpergewichts ausmacht. Die Glukosemenge, die täglich mit der Nahrung aufgenommen wird, wird bis zu zwei Drittel vom Gehirn beansprucht.
Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna) und über die Arteria vertebralis. Durch weitere Arterien werden diese zu einem Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri) geschlossen, der die Basis des Zwischenhirns umfasst. Die feinsten Aufzweigungen (Kapillaren) der Hirnarterien geben Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut an die Gehirnzellen ab. Die sogenannte Blut-Hirn-Schranke schützt das empfindliche Gehirn vor im Blut gelösten Schadstoffen.
Erkrankungen des Gehirns
Das Gehirn, der Supercomputer, ist zwar durch die Schädelknochen geschützt, aufgrund seiner Empfindlichkeit jedoch auch sehr anfällig für Erkrankungen. Einige der häufigsten Erkrankungen des Gehirns sind:
- Schlaganfall: Entsteht durch den Verschluss eines Hirngefäßes, wodurch eine Region des Gehirns nicht mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden kann.
- Gehirnerschütterung: Die leichteste Form der Gehirnerkrankung.
- Parkinson: Entsteht durch das Absterben bestimmter Hirnzellen, was zu einer verminderten Ausschüttung des Botenstoffes Dopamin führt.
- Demenz: Eine Verminderung der kognitiven Leistungen, die durch Veränderungen im Gehirn entsteht. Am weitesten verbreitet ist die Alzheimer-Krankheit.
- Gehirntumore: Können in jedem Alter auftreten und gut- oder bösartig sein.
Das Gehirn trainieren
Die Vorstellung, dass das Gehirn ein Leben lang lernfähig bleibt, ist aus wissenschaftlicher Sicht unbestritten. Viele Wissenschaftler bezweifeln aber, dass Gehirnjogging-Übungen die generelle Leistungsfähigkeit des Gehirns steigern. Sie gehen davon aus, dass sich der Trainingseffekt nur auf die unmittelbar trainierte Aufgabe auswirkt.
Fazit
Das menschliche Gehirn ist ein unglaublich komplexes und faszinierendes Organ, das uns zu dem macht, was wir sind. Es ist die Steuerzentrale unseres Körpers, die lebenswichtige Funktionen reguliert, Sinneseindrücke verarbeitet, uns das Denken, Lernen und Fühlen ermöglicht und uns an unsere Umwelt anpasst. Dank seiner Plastizität bleibt das Gehirn ein Leben lang im Wandel und ermöglicht es uns, bis ins hohe Alter aktiv und lernfähig zu bleiben.