Fachbegriff für Großhirn Anatomie: Eine umfassende Übersicht

Das Großhirn, auch bekannt als Cerebrum, Endhirn oder Telencephalon, ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns. Es ist der Sitz höherer kognitiver Funktionen wie Lernen, Gedächtnis, Sprache, Denken und Bewusstsein. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die Anatomie des Großhirns, seine verschiedenen Strukturen und Funktionen.

Einführung

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.

Allgemeine Anatomie des Gehirns

Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater. Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:

• Großhirn (Telencephalon)
• Zwischenhirn (Diencephalon)
• Mittelhirn (Mesencephalon)
• Kleinhirn (Cerebellum)
• Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata)

Die graue Substanz im Gehirn besteht in erster Linie aus Nervenzellkörpern. 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. 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.

Das Großhirn (Telencephalon): Eine detaillierte Betrachtung

Das Großhirn nimmt ungefähr 80 Prozent des Gehirnvolumens ein und ist der jüngste Gehirnteil in der Entwicklungsgeschichte des Menschen. Das Großhirn (Cerebrum) besteht hauptsächlich aus seinen zwei Großhirnhälften, der Großhirnrinde (Kortex) und dem Großhirnmark. Die Großhirnrinde bedeckt die komplette Oberfläche des Großhirns und ist etwa 1,5 bis 4,5 Millimeter dick. Die Großhirnrinde beherbergt auch die sogenannte „graue Substanz“, die aus den eigentlichen Nervenzellen (Neuronen) und Gliazellen besteht. Die Gliazellen bilden das Stützgerüst für die Nervenzellen und sorgen auch für die elektrische Isolation, den Transport und den Austausch von Flüssigkeit. Dann gibt es noch die sogenannten Basalganglien: Diese tief im Großhirn sitzenden, grauen Kernkomplexe liegen unterhalb des Großhirns und sind dichte Verbünde der Nervenzellen, die die Bewegungen regulieren. Sie sind zusätzlich auch an der Verarbeitung von Denk- und Gefühlsvorgängen beteiligt. Dem Großhirn kommen die anspruchsvolleren Hirnfunktionen zu, wie zum Beispiel das Lernen, allgemeines Denken und Verstehen sowie die Regulation der Gefühle. Die Gehirnhälften steuern viele Funktionen des Körpers „über Kreuz“: So ist die rechte Hälfte des Gehirns für die Bewegung der linken Seite des Körpers zuständig und umgekehrt. Gedächtnis, Sinneseindrücke, Wahrnehmung, Denken und Wille sind in der Großhirnrinde verankert. Die Fortsätze der Nervenzellen, die unterhalb der Großhirnrinde verlaufen, sind für die Übertragung von Informationen zuständig. Dieser Teil der Informationsübertragung gehört zum Großhirnmark (weiße Substanz). Die Basalganglien in der unteren Mitte des Gehirns regulieren die Motorik und das motorische Gedächtnis. Damit sind sie zuständig für willkürlich geplante Bewegungen, aber auch für automatische Bewegungsabläufe, über die nicht mehr nachgedacht werden muss wie bspw. Treppensteigen oder Fahrradfahren.

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Äußere Gliederung des Großhirns

Die beiden Großhirn-Hemisphären lassen sich jeweils in vier Lappen unterteilen:

• 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) gegeneinander abgegrenzt. Beinahe alle Furchen und Windungen sind mittlerweile benannt.

Innere Gliederung des Großhirns

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. Der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Allocortex wird Paleocortex (Paläocortex) genannt. Zusammen mit dem etwas jüngeren Archicortex bildet er den Allocortex. Die Großhirnrinde besteht aus den Zellkörpern von Milliarden von Nervenzellen (darunter Pyramidenzellen) und Gliazellen. Die Nervenzellen besitzen lange Fortsätze (Axone) in alle Richtungen. Das Mark des Großhirns besteht aus diesen Nervenzellfortsätzen, die eine Kommunikation auch mit weit entfernten Zellen ermöglichen.

Die Großhirnrinde (Cortex Cerebri)

Die Großhirnnoberfläche (Kortex) ist die äußere Schicht des Großhirns und sichtbar stark gefaltet. Die Faltung dient der Oberflächenvergrößerung. Diese faltige Schicht umhüllt den Großteil der oben erwähnten Strukturen und zeichnet sich jeweils durch die verschiedenen Windungen und Furchen (Gyri und Sulci) aus. Die Großhirnrinde‎, die weiße Substanz liegt innen und bildet das Marklager. Darüber hinaus wird die gesamte Großhirnrinde in 52 Rindenfelder (Brodmann-Areale oder Areae) eingeteilt, die die Endstätten der aufsteigenden Nachrichten-/Nervenbahnen aus Rückenmark‎, Hirnstamm‎, Zwischenhirn‎ und Kleinhirn‎ darstellen.

Rindenfelder (Areale oder Areas) der Großhirnrinde

• Die Motorische Rinde wird z.B. von zwei Rindenfeldern (Areal 4 und 6) gebildet
• Ebenfalls zwei Rindenfelder (Areal 44 und 45) bilden das motorische Sprachzentrum (auch Brocasches Feld genannt)
• Das Sehzentrum wird von Areal 17 gebildet.

Das Marklager

Beim Marklager handelt es sich um Nervenfasermassen, die entweder von Nervenzellen‎ der Großhirnrinde abgehen oder zu ihr hinziehen. Die Projektionsfasern stellen auf- und absteigende Verbindungen zwischen der Hirnrinde und allen unter ihr gelegenen (subkortikalen) Zentren her. Die von der Rinde absteigende Bahnen laufen fächerförmig zusammen und bilden tief im Inneren des Großhirns eine Region, die innere Kapsel (Capsula interna) genannt wird. Diese wiederum enthält die verschiedenen Bahnen zum Thalamus‎, zur Brücke (im Hirnstamm) und zum Rückenmark. Die Kommissurenfasern verknüpfen die Rindenbereiche der beiden Großhirnhälften miteinander.

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Basalganglien

Die Basalganglien‎ oder Stammganglien sind Gruppen von Nervenzellkernen (also graue Substanz), die in der Tiefe der weißen Substanz beider Hemisphären liegen. Man unterscheidet verschiedene Basalganglien (bezeichnet zum Beispiel als Claustrum, Globus pallidum oder Corpus striatum).

Funktionelle Aspekte 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. Je nach Art der Reize erfolgt dann eine Antwort in Form von Reizen, die über absteigende Nervenbahnen an die Peripherie, innere Organe und Organsysteme gegeben werden. Allerdings gelangen nicht alle Reize bis in die Großhirnrinde. Manche Informationen werden ganz rasch und ohne, dass sie ins Bewusstsein gelangen, in „niederen“ Hirnregionen verarbeitet. So erfolgt etwa die zentrale Atemregulation in der Medulla oblongata (verlängertes Rückenmark oder Nachhirn). 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.

Funktionen der verschiedenen Großhirn-Bereiche

• Der Neocortex beherbergt unter anderem die Lern-, Sprech- und Denkfähigkeit sowie das Bewusstsein und das Gedächtnis.
• Im Stirnhirn (Frontallappen oder Frontalhirn) liegen die Zentren für Willkürbewegungen und für die Kontrolle und Koordination vegetativer, affektiver und geistiger Funktionen. Im motorischen Sprachzentrum (Broca-Areal) werden die Muskeln, die für das Sprechen von Bedeutung sind, repräsentiert - bei Rechtshändern in der linken, bei Linkshändern in der rechten Gehirnhälfte. Im Stirnhirn liegt auch das Zentrum für die Bewegungen der Augenmuskeln.
• Im Scheitellappen oder Parietallappen des Großhirns befindet sich die Körperfühlsphäre, repräsentiert durch sensible Bahnen, die von der Haut und den Muskeln kommen und über den Thalamus in die primären sensiblen Rindenfelder des Scheitellappens ziehen. In sekundären sensiblen Rindenfeldern werden Erinnerungen an Empfindungen, die in den primären Rindenfeldern entstanden sind, gespeichert.
• Im Schläfenlappen oder Temporallappen liegt an der Außenfläche das primäre Hörzentrum, das Ende der Hörbahn. Nach hinten schließt sich das sekundäre Hörzentrum an, das akustische Erinnerungszentrum. Einige Abschnitte des Hörzentrums scannen die ständige Geräuschflut, die über das Ohr ins Hirn strömt, nach Bekanntem ab und ordnen es entsprechend ein.
• Im Temporallappen und zum Teil auch im Parietallappen befindet sich das Wernicke-Areal, das vor allem für das Verstehen von Sprache entscheidend ist. Das Wernicke- und das Broca-Areal bilden das Sprachzentrum im Gehirn.
• Im Okzipitallappen befindet sich die Sehrinde, die in ein primäres und ein sekundäres Sehzentrum eingeteilt wird. Optische Signale gelangen über die Sehbahn hierher, werden verarbeitet und interpretiert. Im sekundären Sehzentrum werden optische Erinnerungsbilder gespeichert.

Limbisches System

Das ausgedehnte Wachstum der Großhirnbläschen führt zu einer charakteristischen Ausziehung der Seitenventrikel als Cornu frontale (Vorderhorn), Cornu occipitale (Hinterhorn) und Cornu temporale (Unterhorn). Der Ncl. caudatus (Schweifkern) als Teil der Basalganglien liegt den Seitenventrikeln von lateral an und folgt ihrem Verlauf. Auf diese Weise kommen das Caput nuclei caudati im Frontallappen und das ausgezogene Schweifende (Cauda nuclei caudati) am Dach des Unterhorns im Temporallappen zu liegen. Auf Horizontalschnitten ist der Ncl. caudatus deshalb doppelt angeschnitten. Entwicklungsgeschichtlich waren der Ncl. caudatus und das Putamen (Schalenkern) ein einheitliches Kerngebiet, das durch die Fasern der Capsula interna im dorsalen Bereich getrennt wurde (dorsales Striatum). Die zahlreichen streifenförmigen Zellbrücken zwischen Putamen und Ncl. caudatus haben zu der Bezeichnung Striatum (Streifenkern) geführt. Die Capsula interna beinhaltet afferente und efferente Faserbindungen der Großhirnrinde. Im basalen Frontallappen befindet sich ein Bereich, in dem beide Kerne noch verbunden sind, der Ncl. accumbens (ventrales Striatum). Zwischen Capsula interna und Putamen liegt der Globus pallidus, dessen inneres und äußeres Segment funktionell verschieden verschaltet sind. Putamen und Globus pallidus (blasser Kern) werden aufgrund ihrer Form auch unter dem Begriff Ncl. lentiformis (Linsenkern) zusammengefasst. Der Thalamus („Schlafgemach“) ist ein großes Kerngebiet, das bilateral des dritten Ventrikels gelegen ist. Trotz ihrer topografischen Nähe zu den Strukturen des Großhirns sind der Globus pallidus und der Thalamus Teile des Diencephalons (Zwischenhirn). Im Temporallappen, rostral vom Hippocampus befindet sich ein affektives Zentrum, das Corpus amygdaloideum (Mandelkern). Das Claustrum ist ein subinsuläres Kerngebiet lateral des Putamens, dessen Funktion nicht geklärt ist.

An der Basis des Frontallappens liegt eine Gruppe von Kernen, die Einfluss auf die Grundaktivität des gesamten Organismus nimmt. Zu ihnen zählen die Ncll. septales (ungerichtete Aufmerksamkeit), der Ncl. accumbens (Belohnungszentrum) und der Ncl. basalis (Meynert, gerichtete Aufmerksamkeit). Die Septumkerne sind als Anteile des limbischen Systems wechselseitig mit dem Fornix, dem Hippocampus und dem Corpus amygdaloideum verbunden. Beidseits unter dem Vorderhorn der Seitenventrikel gelegen grenzen sie mediokranial an das Septum pellucidum und laterokranial an den Ncl. accumbens. Von den benachbarten Anteilen der Riechrinde erhalten sie olfaktorische Afferenzen. Der Ncl. accumbens stellt als Gegenspieler der Amygdala einen Detektor positiver Schlüsselreize dar und vermittelt ein Gefühl der Befriedigung. Der Ncl. basalis (Meynert) kontrolliert die gerichtete Aufmerksamkeit mit, welche u. a. für das Lernen essenziell ist.

Klinische Bedeutung: Erkrankungen und Schädigungen des Großhirns

Erkrankungen und Verletzungen im Großhirn können diverse Folgen haben, je nachdem, wo im Cerebrum und wie ausgeprägt die Schädigung ist.

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• Eine Reizung der motorischen Zentren im Stirnhirn ruft Krämpfe hervor (Rindenepilepsie), eine Zerstörung dieser Zentren führt zunächst zu einer Lähmung der Muskeln der anderen Körperseite (Hemiplegie). Im späteren Verlauf können benachbarte Großhirn-Felder und/oder jene der Gegenseite die Funktion übernehmen.
• Werden sekundäre motorische Rindenfelder im Stirnhirn zerstört, verschwindet die Fähigkeit, im Laufe des Lebens erworbene, zweckgerichtete Bewegungen auszuführen. Obwohl die primären Zentren intakt sind und keine Muskellähmungen vorliegen, können Betroffene nicht sprechen (motorische Aphasie - Broca-Aphasie) und nicht schreiben (Agraphie).
• Bei einer Schädigung des Broca-Areals kann der Patient zwar meist noch Sprache verstehen, hat aber Schwierigkeiten, selbst Wörter und Sätze zu bilden. In leichteren Fällen können Betroffene noch in einem stakkatoartigen Telegrammstil kommunizieren.
• Werden die primären sensiblen Rindenfelder des Parietallappens geschädigt, resultiert eine Anästhesie, eine Unempfindlichkeit. Verletzungen der sekundären sensiblen Rindenfelder bedingen Agnosien - die Unfähigkeit, Gegenstände durch Betasten zu erkennen. Störungen auf der linken Seite, in der sich das Lesezentrum mit einer Erinnerung an die Bedeutung von Schriftzeichen befindet, führen zur Unfähigkeit, zu lesen (Alexie).
• Wird das Hörzentrum im Schläfenlappen (Temporallappen) geschädigt, entsteht die sogenannte Rindentaubheit. Dabei reicht bereits eine einseitige, totale Störung aus, um Taubheit auf beiden Ohren hervorzurufen. Denn um hören zu können, müssen die Hörbahnen beider Ohren zur Hörrinde in den zwei Hemisphären des Großhirns intakt sein. Verletzungen oder Hirnblutungen in dieser Region bewirken, dass der Patient Sprache kaum noch entschlüsseln kann. Er redet wie ein Wasserfall, seine Wörterflut ist aber verworren und unverständlich.
• Eine Störung des sekundären Hörzentrums im Schläfenlappen des Großhirns führt dazu, dass frühere Eindrücke nicht mehr erinnert werden und so Worte, Geräusche, Musik nicht mehr verstanden werden (die sogenannte Seelentaubheit).
• Eine Zerstörung bestimmter Bezirke der Großhirnrinde im Bereich des Sehzentrums (Gehirn) durch einen Tumor oder Schlaganfall führt zu Gesichtsfeldausfällen. Bei einer kompletten Zerstörung der Sehrinde beider Seiten im Großhirn resultiert eine sogenannte Rindenblindheit - Betroffene sind blind, obwohl ihre Netzhaut und die Sehbahn intakt sind. Sie können allenfalls noch Hell und Dunkel voneinander unterscheiden und Bewegungsreize erkennen.
• Wenn das sekundäre Sehzentrum (Gehirn) im Okzipitallappen im Großhirn zerstört ist, resultiert eine Seelenblindheit. Betroffene können Gegenstände nicht wieder erkennen, weil die Erinnerung erloschen und der Vergleich mit früheren optischen Eindrücken nicht mehr möglich ist.

Schlussfolgerung

Das Großhirn ist ein komplexes und faszinierendes Organ, das eine entscheidende Rolle für unsere kognitiven Fähigkeiten und unser Verhalten spielt. Das Verständnis seiner Anatomie und Funktionen ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis neurologischer Erkrankungen und die Entwicklung neuer Therapien.

Autoren- & Quelleninformationen

Wissenschaftliche Standards: Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern geprüft.

Autor: Eva Rudolf-Müller, Ärztin

Quellen:

• Kahle, W. & Frotscher, M.: Taschenatlas Anatomie, Band 3 Nervensystem und Sinnesorgane, Georg Thieme Verlag, 10. Auflage, 2009
• Kirsch, J. et al.: Taschenlehrbuch Anatomie, Georg Thieme Verlag, 1. Auflage, 2010
• Klinke, R. & Silbernagl, S.: Lehrbuch der Physiologie. Thieme Verlag, 4. Auflage, 2005
• Poeck, K. & Hacke, W.: Neurologie, Springer-Verlag, 12. Auflage, 2006
• Pschyrembel Klinisches Wörterbuch, Walter de Gruyter Verlag, 262. Auflage, 2010
• Waldeyer, A.: Anatomie des Menschen, Walter de Gruyter Verlag, 17. Auflage, 2002

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