Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ. Um es zu verstehen, nutzen Studierende und Forschende sowohl echte Gehirne als auch Modelle. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie des Gehirns, insbesondere die Rolle der Kommissuren, und gibt Einblicke in die Lernmethoden und Erkenntnisse, die durch die Arbeit mit echten Gehirnen gewonnen werden.
Einführung
Das menschliche Gehirn, wohl das komplexeste Organ der Natur, fasziniert die Menschheit seit Jahrtausenden. Der Wunsch, dieses Organ zu verstehen, treibt die Forschung und Lehre in den Neurowissenschaften an. Dabei spielen echte Gehirne eine zentrale Rolle, um Studierenden und Forschenden ein tiefes Verständnis der komplexen Strukturen und Funktionen zu ermöglichen.
Der Anatomiekurs: Wissen erwerben mit echten Gehirnen
Im Präpariersaal des Instituts für Anatomie der Medizinischen Fakultät kommen Studierende des interdisziplinären Masterstudiengangs Kognitive Neurowissenschaften (iKoN) zusammen, um sich intensiv mit der Anatomie des menschlichen Gehirns zu beschäftigen.
Einzigartiger Präparierkurs für Neurowissenschaftler
Der Kurs, unter der Leitung von Dr. Nils Otto und Dr. Johannes Brockhaus, kombiniert Inhalte für Medizinstudierende mit spezifischen Anforderungen angehender Neurowissenschaftler. Die Studierenden wiederholen stationsweise verschiedene Bereiche des Gehirns und ihre Funktionen. Ein verpflichtender Präparierkurs für Studierende aus einem anderen Fach als der Medizin ist einzigartig in Deutschland.
Praktische Arbeit mit echten Gehirnen
Die Gehirne, die von Mitarbeitern der Prosektur vorbereitet wurden, liegen geschützt in Wasserbehältern oder Plastikhüllen auf den Tischen. Die Studierenden haben die Gehirne während des Moduls weitgehend selbst präpariert, was bedeutet, dass sie diese systematisch zergliedert beziehungsweise geschnitten haben. Die Dozenten deuten auf Regionen und Strukturen der Präparate und stellen immer wieder die Frage: „Was sehen wir hier, und für welche Funktion ist das wichtig?“
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Wissen abrufen und verstehen
Die Studierenden rufen ihr Wissen ab: Amygdala, limbisches System, Ventrikel, Kommissuren und unzählige andere Begriffe sind zu hören. Es ist wichtig, dass die Studierenden lernen, sich gut im komplexen dreidimensionalen Raum des Gehirns zu orientieren und zu verstehen beginnen, wo bestimmte kognitive Funktionen im Gehirn verarbeitet werden.
Emotionale Aspekte und individuelle Unterschiede
Raphael Küppers betont, dass er anfangs ein komisches Gefühl gehabt habe, mit echten Gehirnen zu arbeiten, da sie vormals Teil eines lebendigen Menschen waren. „Aber man gewöhnt sich daran“, erklärt er. „Der Kurs hilft mir bei der Orientierung im Gehirn. Gleichzeitig lernen wir auch, dass es merkbare Unterschiede zwischen den individuellen Gehirnen gibt.“ Michelle Kuhn ist dankbar für die Möglichkeit, mit echten Gehirnen zu arbeiten, um die Theorie am echten Organ anzuschauen und so die Strukturen zu erlernen.
Einblick in die Komplexität des Gehirns
Wer den Dozenten und Studierenden im Kurs zuhört, erahnt, aus welcher Fülle von Bestandteilen das menschliche Gehirn besteht und wie schwierig seine Leistungen zu verstehen sind. An einem Tisch werden Horizontalschnitte demonstriert, dann geht es um den Thalamus als ein Bewusstseinszentrum sowie den Hirnstamm und das Kleinhirn. An einem anderen Tisch arbeitet die Kleingruppe mit Präparaten des Temporallappens, in dem unter anderem der Hippocampus liegt, und diskutiert seine Rolle für Langzeiterinnerungen. Am Nachbartisch wiederum werden Hirnnerven besprochen, die etwa für die Sensorik von Augen, Ohren oder Zunge zuständig sind, danach wird die Blutversorgung des Gehirns durch ein verwirrendes Geflecht von Arterien thematisiert.
Das Großhirn: Struktur und Funktion
Das Großhirn (Cerebrum, Endhirn oder Telencephalon) bildet den größten Teil des Gehirns. Seine Aufteilung in zwei Hemisphären spiegelt sich auf funktionaler Ebene wider - jede Seite hat spezielle Aufgaben. Auch in der Einteilung des Großhirns in verschiedene Gehirnlappen lassen sich unterschiedliche Funktionen ablesen.
Äußere Gliederung
Die beiden Großhirn-Hemisphären lassen sich jeweils in vier Lappen unterteilen:
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- Stirnlappen oder Frontallappen (Lobus frontalis)
- Scheitellappen oder Parietallappen (Lobus parietalis)
- Schläfenlappen oder Temporallappen (Lobus temporalis)
- Hinterhauptslappen oder Okzipitallappen (Lobus occipitalis)
Die Oberfläche der beiden Großhirnhälften ist zerfurcht wie eine Walnuss und dadurch deutlich vergrößert. Die zahlreichen Hirnwindungen (Gyri) sind durch Furchen (Sulci) voneinander abgegrenzt.
Innere Gliederung
Das Großhirn gliedert sich in einen äußeren Teil (Rinde oder Cortex cerebri, graue Substanz) und einen inneren Teil (Mark, weiße Substanz). Die Großhirnrinde (Cortex cerebri) ist zwischen zwei und fünf Millimeter dick. Sie besteht aus dem Isocortex (oder Neocortex) und dem darunter liegenden Allocortex. Der Isocortex weist sechs Schichten auf und macht etwa 90 Prozent der Großhirnrinde aus. Der Allocortex ist entwicklungsgeschichtlich älter und hat einen dreischichtigen Aufbau.
Funktion des Großhirns
Das Großhirn ist die oberste Instanz des Zentralen Nervensystems. Es verbindet als Kommunikationszentrale alle unsere Organe, Organsysteme und Gewebe miteinander und stimmt sie aufeinander ab. So werden Reize sowohl aus der Umwelt als auch aus dem Inneren unseres Organismus über Rezeptoren aufgenommen, über aufsteigende Nervenbahnen an das Gehirn weitergeleitet und dann im Großhirn und der Großhirnrinde beurteilt und verarbeitet. Jede Großhirn-Hälfte ist auf bestimmte Aufgaben spezialisiert: in den linken Arealen des Cerebrums sitzen in der Regel Sprache und Logik, in den rechten Großhirn-Arealen die Kreativität und der Orientierungssinn.
Kommissuren: Die Verbindungen zwischen den Hirnhälften
Abgesehen vom Balken (Corpus callosum) gibt es noch weitere (kleiner) Verbindungen (Kommissuren) zwischen den beiden Hirnhälften. Die wichtigste Referenzebene schneidet die vordere und die hintere Kommissur (Inter-Commissuren-Linie, ICL). Die weiteren Ebenen sind durch die Median-Sagittale (Symmetrieebene) und die Senkrechten durch die vordere und hintere Kommissur bestimmt.
Die Durchtrennung des Balkens: Split-Brain-Forschung
Die Durchtrennung des Balkens zwischen den zwei Hirnhälften, auch Callosotomie genannt, ist ein Verfahren, das bei Patienten mit schwerer Epilepsie angewendet wird, um die Ausbreitung von Anfällen von einer Hirnhälfte in die andere zu verhindern. Der US-amerikanische Neurobiologe Roger Sperry leistete Pionierarbeit auf diesem Gebiet und erhielt 1981 den Nobelpreis für seine Entdeckungen bezüglich der funktionellen Spezialisierung der zerebralen Hemisphären.
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Erkenntnisse aus Split-Brain-Studien
Sperry und sein Team führten Experimente mit Split-Brain-Patienten durch, die zeigten, dass die beiden Hirnhälften unterschiedliche Funktionen haben. Die linke Hemisphäre ist eher für Analytisches und Sprachliches zuständig, während die rechte Hemisphäre besser in räumlicher Wahrnehmung und Musik ist.
Hirnatlas und bildgebende Verfahren
Die modernen bildgebenden Verfahren (besonders die Magnetresonanz- oder Kernspin-Tomographie) erlauben die Darstellung der Hirnstruktur in Schichtbildsequenzen mit hoher Detailauflösung und Strukturkontrastierung. Der Vorteil der Verwendung der "standardisierten" Schnittebenen liegt in der Erleichterung der Orientierung im dreidimensionalen Hirnraum.
Glossar wichtiger Begriffe
Das Glossar enthält wichtige Begriffe rund um das Gehirn, von Acetylcholin bis Zonulafasern, um das Verständnis der komplexen Materie zu erleichtern.
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