Das Gehirn, die zentrale Steuereinheit unseres Körpers, ist ein komplexes Organ, das aus Milliarden von Nervenzellen besteht. Es ist für alle unsere Gedanken, Gefühle, Bewegungen und Verhaltensweisen verantwortlich. Um die Funktionsweise dieses faszinierenden Organs besser zu verstehen, ist es hilfreich, seine Hauptbestandteile und deren spezifischen Aufgaben zu betrachten. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Teile des Gehirns, insbesondere über das Großhirn, das Kleinhirn und den Hirnstamm, und beleuchtet ihre jeweiligen Funktionen und Unterschiede.
Das Gehirn: Eine Einführung
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 Gehirnvolumen beträgt beim Menschen etwa 20 bis 22 Gramm pro Kilogramm Körpermasse, während das Gewicht mit 1,5 bis zwei Kilogramm ungefähr drei Prozent des Körpergewichts ausmacht.
Ein menschliches Gehirn beherbergt ungefähr 100 Milliarden Gehirnzellen, die das zentrale Nervensystem bilden und untereinander verknüpft sind. Die Zahl dieser Verknüpfungen wird auf schätzungsweise 100 Billionen geschätzt. Diese Nervenzellen sind in ein stützendes Gewebe aus Gliazellen eingebettet, die wichtige Aufgaben im Gehirn erfüllen.
Zum Schutz ist das Gehirn von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater. Diese Schutzhüllen gewährleisten die Stabilität und den Schutz des empfindlichen Hirngewebes.
Die fünf Hauptabschnitte des Gehirns
Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:
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- Großhirn (Telencephalon): Der größte und schwerste Teil des Gehirns, der für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprechen und Gedächtnis verantwortlich ist.
- Zwischenhirn (Diencephalon): Besteht unter anderem aus dem Thalamus und dem Hypothalamus und spielt eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Sinnesinformationen und der Steuerung des autonomen Nervensystems.
- Mittelhirn (Mesencephalon): Der kleinste Abschnitt des Gehirns, der an der Steuerung von Augenbewegungen und der Verarbeitung von akustischen und visuellen Reizen beteiligt ist.
- Kleinhirn (Cerebellum): Befindet sich oberhalb des Hirnstamms und unterhalb der beiden Großhirnhemisphären und ist für die Koordination von Bewegungen und das Gleichgewicht zuständig.
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata): Bildet den Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark und ist für die Steuerung lebenswichtiger Funktionen wie Atmung und Herzschlag verantwortlich.
Das Großhirn (Telencephalon)
Das Großhirn ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns. Es ist für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprechen, Lernen, Gedächtnis und bewusste Wahrnehmung verantwortlich. Das Großhirn besteht aus zwei Hälften, den sogenannten Hemisphären, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind.
Aufbau des Großhirns
Jede Hemisphäre des Großhirns ist in vier Lappen unterteilt:
- Frontallappen (Stirnlappen): Verantwortlich für Planung, Entscheidungsfindung, Problemlösung, Aufmerksamkeit, Impulskontrolle und willkürliche Bewegungen.
- Parietallappen (Scheitellappen): Verarbeitung von sensorischen Informationen wie Berührung, Temperatur, Schmerz und Druck.
- Temporallappen (Schläfenlappen): Sprachverständnis, Gedächtnisbildung, Verarbeitung von akustischen Informationen.
- Okzipitallappen (Hinterhauptslappen): Verarbeitung von visuellen Informationen.
Die äußere Schicht des Großhirns wird als Hirnrinde (Cortex) bezeichnet und besteht aus grauer Substanz. Die Hirnrinde ist stark gefaltet, um die Oberfläche zu vergrößern und mehr Platz für Nervenzellen zu schaffen. Unterhalb der Hirnrinde befindet sich die weiße Substanz, die aus Nervenfasern besteht, die verschiedene Bereiche des Gehirns miteinander verbinden.
Funktionen des Großhirns
Das Großhirn ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich, darunter:
- Kognitive Funktionen: Denken, Lernen, Gedächtnis, Problemlösung, Entscheidungsfindung, Aufmerksamkeit, Sprache.
- Motorische Funktionen: Planung und Ausführung von willkürlichen Bewegungen.
- Sensorische Funktionen: Verarbeitung von sensorischen Informationen aus den Sinnesorganen.
- Emotionale Funktionen: Verarbeitung von Emotionen und Steuerung des emotionalen Verhaltens.
Die Bedeutung der Hemisphären
Die beiden Hemisphären des Großhirns sind nicht identisch und haben unterschiedliche Spezialisierungen. Die linke Hemisphäre ist in der Regel für Sprache, Logik und analytisches Denken zuständig, während die rechte Hemisphäre für räumliches Denken, Kreativität und emotionale Verarbeitung zuständig ist. Die beiden Hemisphären arbeiten jedoch eng zusammen und tauschen Informationen über den Balken aus.
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Das Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn befindet sich unterhalb des Großhirns und oberhalb des Hirnstamms. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Koordination von Bewegungen, der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Feinabstimmung motorischer Fähigkeiten. Obwohl es nur etwa 10 % des Gehirnvolumens ausmacht, enthält es mehr als die Hälfte aller Neuronen des Gehirns.
Aufbau des Kleinhirns
Das Kleinhirn besteht aus zwei Hemisphären, die durch den Vermis (Wurm) miteinander verbunden sind. Die Oberfläche des Kleinhirns ist stark gefaltet, um die Oberfläche zu vergrößern. Die äußere Schicht des Kleinhirns wird als Kleinhirnrinde bezeichnet und besteht aus drei Schichten:
- Molekularschicht: Enthält wenige Nervenzellen, aber viele Fasern, darunter Parallelfasern und Kletterfasern.
- Purkinje-Zellschicht: Enthält eine Schicht von großen Purkinje-Zellen, die eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Informationen im Kleinhirn spielen.
- Körnerzellschicht: Enthält eine große Anzahl von Körnerzellen, die die größte zusammenhängende Population von Nervenzellen im menschlichen Gehirn darstellen.
Im Inneren des Kleinhirns befinden sich vier paarige Kleinhirnkerne, die die einzigen Systeme des Kleinhirns sind, die Informationen nach außen senden.
Funktionen des Kleinhirns
Das Kleinhirn ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich, darunter:
- Koordination von Bewegungen: Feinabstimmung und Koordination von willkürlichen Bewegungen, um flüssige und präzise Bewegungsabläufe zu ermöglichen.
- Gleichgewicht: Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Körperhaltung.
- Motorisches Lernen: Speicherung und Automatisierung von erlernten Bewegungen.
- Kognitive Funktionen: Beteiligung an kognitiven Prozessen wie Aufmerksamkeit und Sprachverarbeitung.
Die Rolle des Nucleus dentatus
Der Nucleus dentatus ist der größte und am weitesten seitlich gelegene Kleinhirnkern. Er ist die wichtigste Umschaltstelle des Kleinhirns und leitet die vom Kleinhirn verarbeiteten Informationen an das Großhirn weiter.
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Der Hirnstamm
Der Hirnstamm ist der stammesgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und bildet die Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark. Er ist für die Steuerung lebenswichtiger Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexe verantwortlich.
Aufbau des Hirnstamms
Der Hirnstamm besteht aus drei Hauptteilen:
- Mittelhirn (Mesencephalon): Steuerung von Augenbewegungen, Verarbeitung von akustischen und visuellen Reizen.
- Brücke (Pons): Verbindung zwischen Großhirn und Kleinhirn, Steuerung von Atmung und Schlaf.
- Nachhirn (Medulla oblongata): Steuerung von Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexen wie Schlucken, Husten und Erbrechen.
Funktionen des Hirnstamms
Der Hirnstamm ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich, darunter:
- Steuerung lebenswichtiger Funktionen: Atmung, Herzschlag, Blutdruck, Reflexe.
- Informationsübertragung: Weiterleitung von Informationen zwischen Gehirn und Rückenmark.
- Steuerung von Augenbewegungen und Mimik.
Unterschiede zwischen Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm
| Merkmal | Großhirn (Telencephalon) | Kleinhirn (Cerebellum) | Hirnstamm |
|---|---|---|---|
| Funktion | Höhere kognitive Funktionen, Denken, Sprechen, Gedächtnis, bewusste Wahrnehmung | Koordination von Bewegungen, Gleichgewicht, motorisches Lernen | Steuerung lebenswichtiger Funktionen, Informationsübertragung |
| Aufbau | Zwei Hemisphären, vier Lappen (Frontal, Parietal, Temporal, Okzipital), Hirnrinde (graue Substanz) | Zwei Hemisphären, Vermis, Kleinhirnrinde (drei Schichten), Kleinhirnkerne | Mittelhirn, Brücke, Nachhirn |
| Größe | Größter Teil des Gehirns | Kleiner als das Großhirn, aber enthält mehr als die Hälfte aller Neuronen des Gehirns | Kleiner als Großhirn und Kleinhirn |
| Evolutionärer Ursprung | Jüngster Teil des Gehirns | Älterer Teil des Gehirns | Ältester Teil des Gehirns |
Energieverbrauch und Blutversorgung des Gehirns
Das Gehirn hat einen enorm hohen Energieverbrauch. Fast ein Viertel des Gesamtenergiebedarfs des Körpers entfällt auf das Gehirn. 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. 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
Das empfindliche Gewebe im Gehirn ist durch die Blut-Hirn-Schranke gegen schädigende Substanzen im Blut abgeschirmt. Diese Schranke verhindert, dass Gifte, Krankheitserreger und bestimmte Medikamente in das Gehirn gelangen.