Das menschliche Gehirn, eine komplexe und faszinierende Struktur, ist die Steuerzentrale unseres Körpers. Es ermöglicht uns zu denken, zu fühlen, uns zu bewegen und mit der Welt um uns herum zu interagieren. Um seine Funktionsweise zu verstehen, ist es wichtig, seine anatomische Struktur und die Funktionen der verschiedenen Gehirnbereiche zu kennen.
Überblick über das Gehirn
Das Gehirn (Encephalon) ist der Teil des zentralen Nervensystems, der sich innerhalb des knöchernen Schädels befindet und diesen ausfüllt. Es besteht aus unzähligen Nervenzellen, die über zuführende und wegführende Nervenbahnen mit dem Organismus verbunden sind und ihn steuern. Das Gehirn wiegt im Durchschnitt etwa 1.400 Gramm, wobei das Gehirn von Männern im Durchschnitt etwas größer und schwerer ist als das von Frauen, wobei dieser Größenunterschied keine unmittelbaren Rückschlüsse auf geistige Merkmale wie die Intelligenz zulässt.
Hauptbestandteile des Gehirns
Das Gehirn lässt sich grob in fünf Hauptabschnitte gliedern:
- Großhirn (Telencephalon): Der größte und am höchsten entwickelte Teil des Gehirns, verantwortlich für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Gedächtnis, Sprache und Bewusstsein.
- Zwischenhirn (Diencephalon): Befindet sich zwischen Großhirn und Hirnstamm und umfasst Strukturen wie Thalamus und Hypothalamus, die wichtige Funktionen bei der Verarbeitung von Sinnesinformationen, der Regulation von Körperfunktionen und der Verbindung des Nerven- und Hormonsystems spielen.
- Mittelhirn (Mesencephalon): Ein kleiner Abschnitt des Gehirns, der an der Steuerung von Augenbewegungen, der Verarbeitung von akustischen und visuellen Informationen und der Regulation von Muskeltonus beteiligt ist.
- Kleinhirn (Cerebellum): Liegt unterhalb des Hinterhauptslappens des Großhirns und ist für die Koordination von Bewegungen, das Gleichgewicht und die Feinabstimmung motorischer Fähigkeiten verantwortlich.
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata): Der unterste Teil des Hirnstamms, der den Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark bildet und lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck reguliert.
Das Großhirn (Telencephalon)
Das Großhirn macht etwa 85 Prozent der gesamten Gehirnmasse aus und ist der entwicklungsgeschichtlich jüngste und größte Teil des Gehirns. Es besteht aus zwei Hälften, den Hemisphären, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Die Oberfläche des Großhirns ist stark gefaltet und von zahlreichen Furchen (Sulci) und Windungen (Gyri) durchzogen, wodurch die Oberfläche vergrößert wird.
Die Großhirnrinde (Cortex cerebri)
Die Großhirnrinde, auch Cortex cerebri genannt, ist die äußere Schicht des Großhirns und besteht aus grauer Substanz. Sie ist etwa zwei bis fünf Millimeter dick und reich an Nervenzellkörpern (Neuronen), die ihr eine rotbraune bis graue Farbe verleihen. Schätzungen gehen von etwa 17 Milliarden Nervenzellen in der menschlichen Großhirnrinde aus.
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Die Großhirnrinde ist in verschiedene Lappen unterteilt:
- Stirnlappen (Frontallappen): Verantwortlich für höhere kognitive Funktionen wie Planung, Entscheidungsfindung, Problemlösung, Sprache (Broca-Areal) und willkürliche Bewegungen.
- Scheitellappen (Parietallappen): Verantwortlich für die Verarbeitung von sensorischen Informationen wie Berührung, Temperatur, Schmerz und räumliche Wahrnehmung.
- Schläfenlappen (Temporallappen): Verantwortlich für das Hören, das Gedächtnis, die Sprache (Wernicke-Areal) und die Verarbeitung von Emotionen.
- Hinterhauptslappen (Okzipitallappen): Verantwortlich für die Verarbeitung von visuellen Informationen.
- Insellappen (Lobus insularis): Liegt tief in der seitlichen Großhirnfurche verborgen und ist an der Verarbeitung von Emotionen, der Geschmackswahrnehmung und der Steuerung autonomer Funktionen beteiligt.
Brodmann-Areale
Die Großhirnrinde lässt sich anhand von zytoarchitektonischen Besonderheiten in 44 Areale nach Brodmann einteilen. Diese Areale unterscheiden sich in ihrer zellulären Zusammensetzung und Organisation und sind mit spezifischen Funktionen verbunden.
Funktionelle Organisation der Großhirnrinde
Die Großhirnrinde ist funktionell in primäre, sekundäre und tertiäre Rindenfelder unterteilt:
- Primäre Rindenfelder: Empfangen direkte sensorische Informationen oder steuern direkt motorische Funktionen. Beispiele sind die primäre Sehrinde im Okzipitallappen, die primäre Hörrinde im Schläfenlappen und der primäre motorische Kortex im Frontallappen.
- Sekundäre Rindenfelder: Verarbeiten die von den primären Rindenfeldern empfangenen Informationen weiter und ermöglichen komplexere Leistungen wie die Erkennung von Gegenständen oder Gesichtern.
- Tertiäre Rindenfelder (Assoziationsfelder): Integrieren Informationen aus verschiedenen sensorischen und motorischen Arealen und ermöglichen höhere integrative Leistungen wie Denken, Planung und Entscheidungsfindung.
Das Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn befindet sich zwischen Großhirn und Hirnstamm und besteht aus mehreren wichtigen Strukturen:
- Thalamus: Eine wichtige Schaltstation für sensorische Informationen, die von den Sinnesorganen zum Großhirn gelangen. Der Thalamus filtert und verarbeitet diese Informationen und leitet sie an die entsprechenden Rindenareale weiter.
- Hypothalamus: Ein übergeordnetes Schaltzentrum, das wichtige Körperfunktionen wie Schlaf-Wach-Rhythmus, Wasserhaushalt, Schweißsekretion, Schmerz- und Temperaturempfinden steuert. Der Hypothalamus steht in direktem Kontakt mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und verbindet das Hormon- mit dem Nervensystem.
- Hypophyse (Hirnanhangsdrüse): Eine Hormondrüse, die wichtige Hormone oder Vorstufen von Hormonen in die Blutbahn ausschüttet und somit wichtige Körperfunktionen reguliert.
Das Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn liegt an der Basis des Schädels unter dem Hinterhauptslappen des Großhirns. Es stimmt Bewegungen aufeinander ab und speichert Abläufe, sodass nach einiger Übung bestimmte Bewegungen automatisch erfolgen. Verbindungen zur Großhirnrinde, zum Hirnstamm, zum Rückenmark und zum Gleichgewichtsorgan ermöglichen es dem Kleinhirn, seine wichtigen Funktionen zu erfüllen.
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Der Hirnstamm (Truncus cerebri)
Der Hirnstamm ist der älteste Teil des Gehirns und befindet sich unter den anderen Abschnitten nahe dem Rückenmark. Er besteht aus drei Hauptabschnitten:
- Mittelhirn (Mesencephalon): Steuert Augenbewegungen, verarbeitet akustische und visuelle Informationen und reguliert den Muskeltonus.
- Brücke (Pons): Verbindet das Großhirn mit dem Kleinhirn und enthält wichtige Nervenbahnen, die an der Steuerung von Atmung, Schlaf und anderen Funktionen beteiligt sind.
- Nachhirn (Medulla oblongata): Reguliert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck.
Die Nervenzellen (Neuronen)
Die Nervenzellen sind die Bausteine des Nervensystems. Sie besitzen einen Zellkörper und Zellfortsätze, die sie mit anderen Nervenzellen oder mit Körperzellen 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.
Gliazellen
Neben den Neuronen enthält das Gehirn auch Gliazellen, die etwa 50 Prozent der gesamten Hirnmasse ausmachen. Gliazellen haben wichtige Funktionen bei der Unterstützung und Versorgung der Nervenzellen, der Bildung der Blut-Hirn-Schranke und der Regulation der neuronalen Aktivität.
Hirnhäute (Meningen)
Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben, die es vor Verletzungen schützen:
- Harte Hirnhaut (Dura mater): Die äußere, feste Hülle, die mit den Schädelknochen fest verbunden ist.
- Spinngewebshaut (Arachnoidea): Die mittlere Hirnhaut, in der zahlreiche Blutgefäße verlaufen.
- Innere Hirnhaut (Pia mater): Die innerste Hirnhaut, die direkt dem Gehirn aufliegt.
Liquor (Hirnwasser)
Zwischen der inneren und der mittleren Hirnhaut befindet sich Flüssigkeit, die bei Erschütterungen wie eine Art Stoßdämpfer wirkt und somit zum Schutz des Gehirns beiträgt. Diese Flüssigkeit wird als Liquor bezeichnet und zirkuliert auch in den Hirnkammern (Ventrikeln) im Inneren des Gehirns.
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Die Blutversorgung des Gehirns
Das Gehirn benötigt eine ständige und ausreichende Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen, um seine Funktionen erfüllen zu können. Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna) und über die Arteria vertebralis. Diese Arterien bilden einen Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri), der die Basis des Zwischenhirns umfasst und sicherstellt, dass der Blutbedarf des Gehirns auch bei Schwankungen in der Blutzufuhr immer ausreichend ist.
Die Blut-Hirn-Schranke
Die Blut-Hirn-Schranke ist eine selektive Barriere, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen im Blut schützt. Sie lässt nur bestimmte Stoffe passieren, während andere zurückgehalten werden.
Funktionelle Karten des Gehirns
Mit dem heutigen Wissen lässt sich eine sogenannte funktionelle Karte des Gehirns erstellen. So weiß man, dass im Stirnhirn die Funktionen von Intelligenz, Sprache (motorisches Sprachzentrum), die Persönlichkeitsmerkmale sowie die Bewegungssteuerung zu finden sind. Zellen des Schläfenlappens sind wichtig für das Gedächtnis, für Gefühle und Emotionen. Der Schläfenlappen beherbergt zudem die Hörrinde und das Sprachverständnis. Im Hirnstamm befinden sich Nervenbahnen, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden. Weiterhin liegt dort das Atemzentrum. Es regelt die Atmung, das Herz-Kreislauf-System und den Blutdruck. Die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) schüttet Hormone oder Vorstufen von Hormonen in die Blutbahn aus. Das Kleinhirn hält Bewegungsprogramme bereit und stimmt Bewegungsabläufe ab.
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