Gehirn: Anatomie des Seh-, Hör- und Sprachzentrums

Das Gehirn, die zentrale Steuereinheit des menschlichen Körpers, ist ein komplexes Organ, das für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich ist, von einfachen Reflexen bis hin zu komplexen kognitiven Prozessen. Es besteht aus etwa 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die durch neuronale Netze miteinander verbunden sind und die es dem Gehirn ermöglichen, Informationen aufzunehmen, zu bewerten und zu verarbeiten. Das Gehirn ist in verschiedene Bereiche unterteilt, die jeweils spezialisierte Aufgaben erfüllen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Anatomie und Funktion des Sehzentrums, des Hörzentrums und des Sprachzentrums im Gehirn.

Aufbau des Gehirns

Das Gehirn lässt sich grob in folgende Hauptbereiche unterteilen:

• Großhirn (Cerebrum/Endhirn/Telencephalon): Macht den größten Teil des Gehirns aus und ist in zwei Hälften (Hemisphären) unterteilt, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Das Großhirn ist Sitz von Bewusstsein, Denken, Lernen, Sprechen, Fühlen und Handeln.
• Zwischenhirn (Diencephalon): Liegt zwischen Großhirn und Mittelhirn und umfasst Strukturen wie Thalamus, Hypothalamus, Epiphyse und Subthalamus. Es ist an der Weiterleitung von Informationen, der Steuerung des Hormonhaushalts und der Regulierung autonomer Funktionen beteiligt.
• Kleinhirn (Cerebellum): Liegt hinter dem Hirnstamm und ist hauptsächlich für die Koordination von Bewegungen, die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und die Steuerung des Muskeltonus zuständig.
• Hirnstamm (Truncus encephali): Verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und besteht aus Mittelhirn, Brücke (Pons) und verlängertem Mark (Medulla oblongata). Er steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexe.

Großhirn

Das Großhirn (Cerebrum, Endhirn oder Telencephalon) ist der größte Teil des Gehirns und für höhere kognitive Funktionen wie Sprache, Gedächtnis und Denken verantwortlich. Es ist in zwei Hemisphären unterteilt, die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Die Oberfläche des Großhirns ist stark gefaltet, wodurch sich die Oberfläche vergrößert und mehr Nervenzellen Platz finden. Die Falten werden als Gyri (Windungen) und die Vertiefungen als Sulci (Furchen) bezeichnet.

Äußere Gliederung des Großhirns

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

• Stirnlappen oder Frontallappen (Lobus frontalis): Verantwortlich für Planung, Entscheidungsfindung, Problemlösung, willkürliche Bewegungen und Persönlichkeit. Hier befinden sich die motorische Rinde (Areas 4 und 6), das motorische Sprachzentrum (Broca-Areal, Areas 44 und 45) und das Blickzentrum für willkürliche Augenbewegungen (Area 8). Schädigungen im Bereich des Frontallappens können Persönlichkeitsveränderungen zur Folge haben.
• Scheitellappen oder Parietallappen (Lobus parietalis): Zuständig für sensorische Wahrnehmung, räumliche Orientierung, Aufmerksamkeit und Integration von Informationen. Hier liegt die Postzentralregion.
• Schläfenlappen oder Temporallappen (Lobus temporalis): Beteiligt an Hören, Gedächtnis, Sprache und emotionaler Verarbeitung. Im hinteren Bereich der oberen Schläfenlappenwindung (Gyrus temporalis superior) der dominanten Hemisphäre liegt das sensorische oder Wernicke Sprachzentrum, bei dessen Schädigung eine Störung des Wortverständnisses eintritt (sensorische Aphasie). Im Schläfenlappen liegt auch der Hippocampus, eine Sehpferdchen-förmige Struktur, die hauptsächlich für die Gedächtnisbildung zuständig ist. Bei einem Hirntumor im Schläfenlappen (temporaler Hirntumor) können unter anderem Hör- und/oder Sprachstörungen auftreten. Ist der Hippocampus mitbetroffen, sind oft Gedächtnisstörungen die Folge.
• Hinterhauptslappen oder Okzipitallappen (Lobus occipitalis): Verantwortlich für die Verarbeitung visueller Informationen. Area 17 bildet die Endigungsstätte aller Sehbahnen, die Sehrinde. Schädigungen im Bereich des Hinterhauptslappens (zum Beispiel durch einen okzipitalen Hirntumor) können zu einer Rindenblindheit führen.

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).

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• Großhirnrinde (Cortex cerebri): Die äußere Schicht des Großhirns, die aus grauer Substanz besteht und für höhere kognitive Funktionen verantwortlich ist. Sie 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.
• Marklager: Besteht aus weißer Substanz und enthält Nervenfasern, die verschiedene Bereiche des Gehirns miteinander verbinden. Das Mark des Großhirns besteht aus diesen Nervenzellfortsätzen, die eine Kommunikation auch mit weit entfernten Zellen ermöglichen.

Zwischenhirn

Das Zwischenhirn (Diencephalon) befindet sich zwischen dem Großhirn und dem Mittelhirn und umfasst folgende Strukturen:

• Thalamus: Wirkt als Relaisstation für sensorische Informationen, die zur Großhirnrinde gelangen. Er filtert und leitet Informationen weiter.
• Hypothalamus: Steuert wichtige Funktionen wie Körpertemperatur, Hunger, Durst, Schlaf-Wach-Rhythmus und Hormonhaushalt.
• Epiphyse (Zirbeldrüse): Produziert Melatonin, ein Hormon, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert.
• Subthalamus: Beteiligt an der Steuerung von Bewegungen.

Kleinhirn

Das Kleinhirn (Cerebellum) liegt hinter dem Hirnstamm und ist für die Koordination von Bewegungen, die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und die Steuerung des Muskeltonus verantwortlich. Es erhält Informationen von verschiedenen Bereichen des Gehirns und des Rückenmarks und gleicht diese ab, um Bewegungen flüssig und präzise auszuführen.

Hirnstamm

Der Hirnstamm (Truncus encephali) verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und besteht aus Mittelhirn, Brücke (Pons) und verlängertem Mark (Medulla oblongata). Er steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexe.

• Mittelhirn (Mesencephalon): Enthält wichtige Zentren für die Steuerung von Augenbewegungen, auditorische und visuelle Reflexe.
• Brücke (Pons): Leitet Informationen zwischen Großhirn, Kleinhirn und Rückenmark weiter und ist an der Steuerung von Atmung und Schlaf beteiligt.
• Verlängertes Mark (Medulla oblongata): Steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexe wie Schlucken, Husten und Erbrechen.

Funktionelle Anatomie von Seh-, Hör- und Sprachzentrum

Sehzentrum

Das Sehzentrum befindet sich im Hinterhauptslappen (Okzipitallappen) des Großhirns. Es empfängt und verarbeitet visuelle Informationen, die von den Augen über den Sehnerv und die Sehbahn dorthin gelangen.

• Area 17 (primäre Sehrinde): Empfängt die visuellen Signale direkt vom Thalamus und verarbeitet grundlegende Informationen wie Helligkeit, Farbe und Form. Schädigungen in diesem Bereich können zu Rindenblindheit führen.
• Sekundäre Sehzentren (Area 18 und 19): Verarbeiten komplexere visuelle Informationen wie Bewegung, Tiefe und Objekterkennung. Hier werden optische Erinnerungsbilder gespeichert. 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.

Hörzentrum

Das Hörzentrum liegt im Schläfenlappen (Temporallappen) des Großhirns. Es empfängt und verarbeitet akustische Informationen, die von den Ohren über den Hörnerv und die Hörbahn dorthin gelangen.

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• Primäres Hörzentrum (Area 41 und 42): Empfängt die akustischen Signale direkt vom Thalamus und verarbeitet grundlegende Informationen wie Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe.
• Sekundäres Hörzentrum (Area 22): Verarbeitet komplexere akustische Informationen wie Sprache, Musik und Geräusche. Einige Abschnitte des Hörzentrums scannen die ständige Geräuschflut, die über das Ohr ins Hirn strömt, nach Bekanntem ab und ordnen es entsprechend ein.

Die Arbeitsweise des Gehirns bei akustischen Hörerlebnissen ist noch relativ unerforscht. Man legte den Schwerpunkt in der Vergangenheit mehr auf die optische Wahrnehmung. Neuste Forschungen ergaben, dass der Hörcortex elf verscheidene auditorische Felder aufweist, die für sämtliche Schallfrequenzen zuständig sind. Der linke Hörcortex zum Beispiel scheint eine wesentlich größere Rolle beim Interpretieren der akustischen Signale zu spielen als der rechte. Denn die linke Gehrinhälfte ist beim Herausfiltern von bestimmten Geräuschen oder Stimmen innerhalb eines lauten Umfeldes besonders aktiv. Es scheint darauf spezialisiert zu sein, Sequenzen zu erkennen, zeitliche Muster von akustischen Ereignissen richtig zu erfassen und zuzuordnen. Linker und rechter Hörcortex verarbeiten die akustischen Signale also auf unterscheidliche Weise. Das Zauberwort im Hörzentrum heißt "Verstehen" oder "Interpretieren". Denn oftmals täuscht sich unser Gehirn, ergänzt fehlende Informationen durch Erfahrungswerte oder durch Dinge, die am logischten erscheinen. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Erforschung des Hörzentrums ist das Zusammenspiel der einzelnen Sinne. Forschungen haben ergeben, dass das Sehen von Mundbewegungen, die eine Sprache simulieren, das Hörzentrum anregen und trotz Stille aktivieren. Dagegen ließen bloße Grimassen den primären auditorischen Cortex völlig kalt. Ebenfalls stellte man fest, dass das Ansehen eines Sprechers beim Reden die Hörleistung steigert.

Schädigungen des Hörzentrums im Schläfenlappen (Temporallappen) führen zur sogenannten 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).

Sprachzentrum

Das Sprachzentrum befindet sich in der Regel in der linken Hemisphäre des Großhirns (bei Rechtshändern). Es besteht aus zwei Hauptbereichen:

• Broca-Areal (motorisches Sprachzentrum, Area 44 und 45): Liegt im Stirnlappen (Frontallappen) und ist für die Sprachproduktion verantwortlich. Es steuert die Muskeln, die für das Sprechen benötigt werden. Eine Schädigung des Broca-Areals führt zu einer motorischen Aphasie (Broca-Aphasie), bei der die Patienten Schwierigkeiten haben, Wörter und Sätze zu bilden, obwohl sie die Sprache verstehen können. 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.
• Wernicke-Areal (sensorisches Sprachzentrum): Liegt im Schläfenlappen (Temporallappen) und ist für das Sprachverständnis verantwortlich. Eine Schädigung des Wernicke-Areals führt zu einer sensorischen Aphasie (Wernicke-Aphasie), bei der die Patienten Schwierigkeiten haben, Sprache zu verstehen, obwohl sie flüssig sprechen können. Im hinteren Bereich der oberen Schläfenlappenwindung (Gyrus temporalis superior) der dominanten Hemisphäre liegt das sensorische oder Wernicke Sprachzentrum, bei dessen Schädigung eine Störung des Wortverständnisses eintritt (sensorische Aphasie).

Das Wernicke- und das Broca-Areal bilden das Sprachzentrum im Gehirn.

Die Großhirnrinde (Cortex Cerebri)

Die Großhirnrinde (lateinisch Cortex cerebri, kurz Cortex) ist die äußere Schicht des Großhirns (Telencephalon). Zahlreiche Windungen und Furchen verleihen ihr eine sehr große Oberfläche. Hier befindet sich eine große Anzahl an Nervenzellen, die der Hirnrinde ihre charakteristische rötlich-braune bis graue Farbe verleihen. Aufgrund dieser Färbung wird sie zur grauen Substanz (Substantia grisea) des Großhirns gezählt. Der Cortex cerebri übernimmt vielfältige Aufgaben der Sinneswahrnehmung, ist an Planungs- und komplexen Denkprozessen beteiligt und umfasst etwa die Hälfte des gesamten menschlichen Hirnvolumens. Die Großhirnrinde gehört zum evolutionsgeschichtlich jüngsten Teil des menschlichen Gehirns, dem Großhirn. Das sogenannte Telencephalon nimmt etwa 85 Prozent der gesamten Hirnmasse ein. Unterteilt in zwei Großhirnhälften (Hemisphären), die durch den sogenannten Balken (Corpus callosum; Commissura magna) miteinander verbunden sind, zieht es sich vom Stirnbereich über die Schädelseiten bis zum Hinterkopf. Die Großhirnrinde stellt ihrerseits die jüngste und am weitesten entwickelte Region des Großhirns dar. Die zwei bis fünf Millimeter dicke Schicht aus Neuronen kleidet die äußere Oberfläche der Großhirnhemisphären direkt unter der Pia mater aus. Das Marklager bildet zusammen mit der Großhirnrinde den Großhirnmantel (Pallium cerebri). Die Großhirnrinde Cortex Cerebri des Menschen zeichnet sich durch ihr gewundenes Aussehen mit zahlreichen Windungen (Gyri) und dazwischenliegenden Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci) aus. Gefurchte Gehirne werden als gyrenzephal bezeichnet. Die gefurchte Anatomie der Großhirnrinde des Menschen erlaubt eine maximale Oberflächenausdehnung und hat damit auch eine höhere Anzahl an Neuronen zu Folge: Beim Menschen nimmt der Cortex im Durchschnitt eine Fläche von 1.800 Quadratzentimetern ein. Die Großhirnrinde ist ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Sinneswahrnehmung. Die im Cortex befindlichen Nervenzellen empfangen und verarbeiten Signale der einzelnen Sinnesorgane und wandeln diese in gezielte Eindrücke um. Die Großhirnrinde dient damit höheren Funktionen wie dem Sehen, Lesen, Hören, Sprechen, aber auch der Planung sowie der Initiierung von willkürlichen Bewegungen. Weiterhin ermöglicht sie komplexe Denkprozesse und steht mit der menschlichen Persönlichkeit in Verbindung. Einige Forscher/innen vermuten zudem, dass es sich bei der vorderen Großhirnrinde um den Sitz des Bewusstseins handeln könnte.

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Funktionelle Gliederung der Großhirnrinde

Anhand der Lage im Schädel lassen sich verschiedene Bereiche voneinander unterscheiden. Die Facies superolateralis bezeichnet die Lage seitlich oberhalb der Großhirnhälften. Die Facies medialis besitzt keine direkte Berührungsfläche mit dem Schädel. Dagegen liegt die Facies inferior an der Hirnbasis und ist der Schädelbasis zugewandt. Die Großhirnrinde ist weiterhin in 52 Rindenfelder oder Brodmann-Areale gegliedert. Die Sekundärfelder umgeben die Primärfelder und unterhalten zu diesen sowie zum Thalamus affarente Verbindungen. Assoziationsfelder sind sowohl affarent als auch efferent mit den Primär- und Sekundärfeldern verbunden. Die menschlichen Sinneswahrnehmungen kommen durch ein komplexes Zusammenspiel von Sinnesorganen und Großhirnrinde zustande. Schädigungen am Frontallappen betreffen in erster Linie ausführende Funktionen. Dazu gehören etwa die Fähigkeit, Probleme zu lösen, zu planen und Handlungen einzuleiten. Schäden am mittleren Teil des Frontallappens können Betroffene apathisch und unaufmerksam wirken lassen. Schäden am sogenannten Broca-Zentrum, dem mittleren hinteren Bereich des Frontallappens, führen zu Schwierigkeiten, sich sprachlich auszudrücken. Beeinträchtigungen am vorderen Teil des Frontallappens können sowohl das Arbeitsgedächtnis als auch die Steuerung von Emotionen beeinflussen. Ist der Parietallappen geschädigt, hat dies unter anderem Empfindungsstörungen, Rechts-Links-Desorientierung, Probleme beim Rechnen und Schreiben und Apraxie zur Folge. Apraxie bezeichnet Schwierigkeiten beim Ausführen einfacher alltäglicher Handlungen, etwa Haare kämmen oder sich anziehen. Dysfunktionen am linken Temporallappen können das Wortgedächtnis beeinträchtigen, ebenso wie die Fähigkeit, Sprache zu verstehen. Dieses Krankheitsbild wird als Wernicke-Aphasie oder rezeptive Aphasie bezeichnet. Schäden am Okzipitallappens können zur sogenannten kortikalen Blindheit führen. Beeinträchtigungen des limbischen Lappens können sich durch unterschiedliche Symptome äußern. Klinisch von Bedeutung ist außerdem Alzheimer. Alzheimer entsteht, wenn sich in den Neuronen des Cortex Eiweißproteine, sogenannte Neurofibrillen, ablagern. In den betroffenen Zellen kommt es zu Störungen der Transportvorgänge. Bei fortschreitender Krankheit sterben die Nervenzellen ab.

Bedeutung der Sprache

Die Fähigkeit zur Sprache ist eine einzigartige Eigenschaft des Menschen. Sie ermöglicht die Kommunikation, die Weitergabe von Informationen und die Entwicklung von Kultur und Technologie. Als innere Sprache ist sie eine Voraussetzung für das Denken; gesprochen ermöglicht sie die Kommunikation und geschrieben die Weitergabe von Informationen über Jahrtausende hinweg. Die Fähigkeit zur Sprache ist unmittelbar gebunden an die Unversehrtheit bestimmter Rindengebiete des Großhirns, die in der Regel nur in einer Gehirnhälfte (Hemisphäre) liegen. Diese wird als dominante Hemisphäre bezeichnet und ist beim Rechtshänder meist die linke, beim Linkshänder meist die rechte.

Krankheiten und Schädigungen des Gehirns

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

Es gibt verschiedenste Gehirn-Erkrankungen, die mit einer Schädigung des Gehirns verbunden sind oder ihren Ursprung im Gehirn haben. Hier sind einige Beispiele:

• Schlaganfall: Eine Durchblutungsstörung im Gehirn durch den Verschluss eines Blutgefäßes, die zu Sauerstoffunterversorgung im entsprechenden Gebiet führt.
• Hirntumor: Es gibt gutartige und bösartige Hirntumore.
• Demenz: Unter Demenz versteht man die Abnahme von Gedächtnis- und Denkleistungen. Eine Art der Demenz ist Alzheimer.
• Parkinson: Bei Parkinson kommt es zum Absterben einer bestimmten Art von Nervenzellen im Gehirn. Dadurch herrscht eine geringere Konzentration des Botenstoffs Dopamin vor.

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