Das Gehirn ist das komplexeste Organ des menschlichen Körpers. Es ist die zentrale Schaltstelle des Nervensystems und ermöglicht uns das Denken, Fühlen und Handeln. Als Zentrum des Bewusstseins steuert es lebenswichtige Körperfunktionen und macht uns zu dem, was wir sind.
Definition und Allgemeine Fakten
Das Gehirn bildet zusammen mit dem Rückenmark das zentrale Nervensystem. Es besteht zu etwa 70 % aus Wasser und wiegt durchschnittlich 1,3 Kilogramm. Äußerlich ähnelt es einer überdimensionalen Walnuss mit Windungen und engen Spalten.
Bemerkenswert ist die kontinuierliche Aktivität des Gehirns, selbst während des Schlafes. In dieser Zeit verarbeitet es die Erlebnisse des Tages und speichert wichtige Informationen im Langzeitgedächtnis.
Der Aufbau des Gehirns
Der Aufbau des Gehirns lässt sich in verschiedene Bereiche unterteilen:
- Großhirn (Zerebrum): Das Großhirn ist der größte Teil des Gehirns und besteht aus zwei Hälften, der linken und rechten Hemisphäre. Diese sind durch ein dickes Bündel aus Nervenfasern, den Balken (Corpus callosum), miteinander verbunden. Jede Hemisphäre ist in sechs Bereiche (Lappen) unterteilt, die unterschiedliche Funktionen haben.
- Hirnrinde (Kortex): Die 2-4 mm dicke Oberfläche des Großhirns, die Großhirnrinde (Kortex), enthält etwa 20 Milliarden Nervenzellen und erscheint grau. Auf ihr lassen sich sogenannte Gyri (Hirnwindungen) und Sulci (Furchen) erkennen.
- Thalamus: Der Thalamus leitet Sinneseindrücke der Haut, der Augen und der Ohren an das Großhirn weiter.
- Hypothalamus: Der Hypothalamus reguliert Hunger, Durst und Schlaf und kontrolliert zusammen mit der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) den Hormonhaushalt.
- Hirnstamm: Der Hirnstamm schaltet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und Rückenmark um und kontrolliert Bewegungen der Augen sowie die Mimik.
- Kleinhirn (Zerebellum): Das Kleinhirn ist an verschiedenen Gehirnfunktionen wie dem Zeit- und dem Tastempfinden beteiligt. Womöglich spielt es sogar bei Autismus und Schizophrenie eine wichtige Rolle.
Die linke und rechte Gehirnhälfte
Die linke und rechte Gehirnhälfte haben unterschiedliche Aufgabenschwerpunkte, arbeiten aber stets als Einheit zusammen. Die linke Hemisphäre ist primär für die Sprachverarbeitung und das analytische Denken zuständig. Sie verarbeitet Informationen sequentiell und logisch, was besonders beim Sprechen, Lesen und Schreiben wichtig ist. Die rechte Hemisphäre hingegen ist das Zentrum für räumliches Denken und bildhafte Zusammenhänge. Sie ermöglicht uns, Gesichter zu erkennen, Musik zu verstehen und komplexe visuelle Muster zu verarbeiten. Diese Gehirnhälfte steuert die linke Körperseite und ist besonders aktiv bei kreativen Tätigkeiten wie Malen oder Musizieren.
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Die Zusammenarbeit beider Hemisphären ist für alltägliche Aufgaben unerlässlich. Wenn wir beispielsweise ein Buch lesen, verarbeitet die linke Hemisphäre den Text, während die rechte Hemisphäre uns hilft, den Kontext und die emotionalen Aspekte zu verstehen.
Rechte und linke Gehirnhälfte verbinden Übungen können helfen, die Kommunikation zwischen den Hemisphären zu verbessern. Aktivitäten wie Puzzles lösen, Zeichnen oder das Erlernen einer neuen Sprache fördern die Zusammenarbeit beider Hemisphären.
Die Funktion des Gehirns
Die Funktion des Gehirns umfasst die Kontrolle sämtlicher Körperfunktionen, von grundlegenden Prozessen wie Atmung und Herzschlag bis hin zu komplexen kognitiven Leistungen. Als Zentrum des Bewusstseins ermöglicht es Denken, Fühlen und Handeln.
Informationsübertragung im Gehirn
Die Funktion des Gehirns basiert auf einem komplexen Netzwerk von Nervenzellen (Neuronen), die durch elektrische Impulse miteinander kommunizieren. Die Verbindungsgewichte bei künstlichen Neuronen sind modifizierbar.
Zunächst befindet sich ein Netz in einer Ruhephase oder einem eingefrorenen Zustand. In der Aktivierungsphase werden durch die externe Aktivierungsfunktion externe Aktivierungen der Eingabeneuronen ermittelt. Es folgt nun die Arbeitsphase, in welcher die Aktivierungen durch das Netz propagiert werden. Die Arbeitsphase ist spätestens dann abgeschlossen, wenn das Netz erneut in eine Ruhephase übergegangen ist, sich also die Aktivierungen nicht mehr ändern. Die Aktivierungspotentiale der Ausgabeneuronen werden nun als Ausgabe des Netzes interpretiert und je nach Einsatz bzw. Anwendung des Netzes genutzt.
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Neuronale Netze
Neuronale Netze sind ein wichtiger Bestandteil des Gehirns. Sie bestehen aus miteinander verbundenen Neuronen, die Informationen verarbeiten und weiterleiten. Die Verbindungsgewichte zwischen den Neuronen können sich verändern, wodurch das Gehirn lernen und sich anpassen kann.
Blutversorgung des Gehirns
Das Gehirn muss ständig mit genügend Sauerstoff, Glukose und weiteren Nährstoffen versorgt werden. Deshalb ist es besonders gut durchblutet. Die Schlagadern, die das Gehirn versorgen, sind:
- Vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior): Versorgt das Gewebe hinter der Stirn und im Bereich des Scheitels.
- Mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media): Versorgt die Seite und weiter innen liegende Gehirnbereiche.
- Hintere Hirnarterie (Arteria cerebri posterior): Versorgt den Hinterkopf und den unteren Bereich des Gehirns sowie das Kleinhirn.
Bevor die drei Arterien in „ihre“ Hirnregionen ziehen und sich dort in kleinere Äste verzweigen, liegen sie nahe beieinander unterhalb des Gehirns. Hier sind sie über kleinere Blutgefäße miteinander verbunden - ähnlich wie in einem Kreisverkehr. Auch an weiter entfernten Stellen gibt es Verbindungswege zwischen den einzelnen Arterien. Das hat den Vorteil, dass Durchblutungsstörungen im Gehirn bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden können: Wenn zum Beispiel ein Arterienast allmählich immer enger wird, kann über diese „Umwege“ (sogenannte Kollateralen) trotzdem Blut in den betroffenen Hirnbereich fließen.
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.
„Verbrauchtes“ - also sauerstoffarmes - Blut wird über die Gehirnvenen abtransportiert. Sie leiten es in größere Blutgefäße, die sogenannten Sinusse. Die Sinuswände sind durch harte Hirnhaut verstärkt, die die Gefäße gleichzeitig aufspannen.
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Reflexe
Reflexe sind automatische Reaktionen des Körpers auf bestimmte Reize. Sie werden vom Gehirn oder Rückenmark gesteuert und dienen dem Schutz des Körpers. Es gibt verschiedene Arten von Reflexen:
- Eigenreflexe (Muskeleigenreflexe): Reizort und Erfolgsorgan sind identisch. Ein Schlag auf die Ansatzsehne führt zur Kontraktion desselben Muskels.
- Fremdreflexe: Reizort und Erfolgsorgan sind nicht identisch. Interneurone sind beteiligt (polysynaptischer Reflex).
Die Entwicklung des Gehirns
Die Entwicklung des Gehirns beginnt bereits im Mutterleib und setzt sich bis ins Erwachsenenalter fort. Besonders in den ersten Lebensjahren entstehen zahlreiche neue Nervenverbindungen, während andere wieder abgebaut werden.
Bedeutung des Gehirns für die Psychologie
Die Gehirn: aufbau psychologie beschäftigt sich intensiv mit der Beziehung zwischen Hirnstruktur und psychischen Funktionen. Die Kenntnis über den Aufbau des Gehirns einfach erklärt ist besonders wichtig für das Verständnis unserer täglichen Handlungen.
Wenn die linke und rechte Gehirnhälfte nicht zusammen arbeiten, können verschiedene kognitive Störungen auftreten. Bei einer rechten Gehirnhälfte geschädigt Situation können beispielsweise räumlich-visuelle Wahrnehmungsstörungen oder emotionale Verarbeitungsprobleme entstehen. Bei neurologischen Erkrankungen oder Verletzungen wird die Bedeutung der Hemisphärenspezialisierung besonders deutlich. Wenn eine rechte Gehirnhälfte geschädigt ist, können Probleme bei der räumlichen Orientierung oder dem Erkennen von Gesichtern auftreten.