Gehirnaufgaben und Zuständigkeitsbereiche

Das Gehirn, oft als die Steuerzentrale des Körpers bezeichnet, ist ein komplexes Organ, das lebenswichtige Aufgaben wie Atmung und Kreislauf steuert. Es verarbeitet Sinneseindrücke und Informationen des Körpers und sendet Botschaften in alle Bereiche des Körpers zurück. Es ist viel mehr als eine Maschine; hier liegen die Wurzeln der Intelligenz, des Denkens und Fühlens.

Aufbau und Struktur des Gehirns

Unser Denkorgan ist ungefähr so groß wie zwei geballte Fäuste und wiegt etwa 1,5 Kilogramm. Äußerlich ähnelt es durch Windungen und enge Spalten einer überdimensionalen Walnuss. Das Nervengewebe des Gehirns ist von drei verschiedenen Hirnhäuten (Meningen) geschützt, bevor es vom Schädel umgeben wird. Sie setzen sich außerhalb unseres Gehirns in den Rückenmarkshäuten fort. Genau wie das Rückenmark, besteht das Gehirn aus zwei verschiedenen Gewebeanteilen: graue und weiße Substanz.

Großhirn

Das Großhirn ist das größte Gehirnareal und besteht aus einer rechten und einer linken Gehirnhälfte, die durch ein dickes Bündel aus Nervenfasern verbunden sind, dem Balken (Corpus callosum). Um seine Oberfläche noch weiter zu vergrößern, ist es stark gefaltet. Es bildet viele Gehirnwindungen (Gyri), die durch Gräben (Sulci) voneinander getrennt sind. Die Großhirnrinde bildet die Oberfläche des Großhirns. Darauf befinden sich 52 Rindenfelder, die nach verschiedenen Funktionen eingeteilt werden. Das Großhirn kontrolliert Bewegungen und verarbeitet Sinneseindrücke von außen. Hier entstehen bewusste und unbewusste Handlungen und Gefühle. Es ist außerdem für Sprache und Hören, Intelligenz und Gedächtnis verantwortlich.

Die Großhirnrinde (Cortex) bildet die „Umhüllung“ des Gehirns. Diese Oberflächenschicht ist 1-4 mm dick und stark gefaltet. Würde man diese ausbreiten, würde eine Fläche von annähernd ¼ m² werden. Die Großhirnrinde enthält circa 16 Milliarden Nervenzellen, was einem Fünftel der Gesamtnervenzellen im Gehirn entspricht. Über 90 Prozent des Cortex sind beim Menschen sechsschichtig.

Die linke und die rechte Großhirnhälfte sind beim Menschen funktional nicht gleichwertig. Für die meisten Personen gilt, dass die linke Hemisphäre die sprachgebundene und Detailanalysen vornehmende Seite ist. Die rechte Cortexhälfte stellt hingegen den nicht-verbalen, ganzheitlich integrativen Teil dar.

Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben

Der gesamte Cortex besteht aus mehreren Rindenfeldern:

• Primäre Felder
• Assoziationsfelder

Primäre Felder, beispielsweise der visuelle Cortex und der auditorische Cortex, verarbeiten bestimme Arten von Informationen zu Wahrnehmungen und einfachen Bewegungen. Im Fall vom visuellen und auditorischen Cortex umfasst dies das Sehen und Hören. Die assoziativen Felder stellen Verknüpfungen her, übernehmen höhere Denkvorgänge und sind für das Gedächtnis zuständig. Im korrekten Zusammenspiel der einzelnen Felder entstehen Funktionen.

Die menschliche Großhirnrinde teilt sich in vier sogenannte “Lappen”:

• Den Stirnlappen (Frontallappen)
• Den Schläfenlappen (Temporallappen)
• Den Scheitellappen (Parietallappen)
• Den Hinterhauptlappen (Okzipitallappen)

Im Frontallappen befinden sich motorische Rindenfelder sowie Bereiche, die mit Initiative, Handlungsplanung und Supervision assoziiert werden. In dem über den Augen und entlang der Hirnmitte befindlichen Anteil (orbifrontaler Anteil) gibt es Areale, welche das Sozialverhalten, die Persönlichkeitsdimensionen sowie motivationale (das Motiv betreffende) und emotionale Dimensionen steuern. Im linken Bereich liegt die sogenannte Brocasche Sprachregion.

An den Stirnlappen schließt sich der Parietallappen an. Die Handlungsbereitschaft wird nicht allein vom Stirnhirn, sondern auch vom Scheitellappen gesteuert. Der Scheitellappen ist für die Wahrnehmung des Körpers zuständig, birgt die Geschmacksregion und Areale für ganzheitliche Verknüpfungen.

Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.

Der Schläfenlappen nimmt Aufgaben in den Bereichen Zeit und Gedächtnis, auditive Wahrnehmung, Einspeichern und Abrufen von langfristigen Informationen wahr. Im linken Teil befindet sich die sogenannte Wernickesche Sprachregion.

Der Hinterhauptlappen übernimmt zum größten Teil visuelle Funktionen.

Funktionelle Unterschiede der Gehirnhälften

Die beiden Gehirnhälften haben zum Teil unterschiedliche Funktionen: Während die linke Hälfte bei den meisten Menschen auf Sprache und abstraktes Denken spezialisiert ist, kommt die rechte in der Regel dann zum Einsatz, wenn es um räumliches Denken oder bildhafte Zusammenhänge geht. Die rechte Gehirnhälfte steuert die linke Körperseite, die linke Hälfte ist für die rechte Seite zuständig. Im Großhirn ist die Hirnrinde der linken Gehirnhälfte für die Sprache verantwortlich. Die Hirnrinde der rechten Gehirnhälfte vermittelt dem Gehirn die räumliche Stellung des Körpers - beispielsweise, wo sich der Fuß gerade befindet.

Wichtige Rindenfelder 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.

Zwischenhirn

Das Zwischenhirn liegt zwischen dem Großhirn und dem Mittelhirn. Es besteht unter anderem aus dem Thalamus und dem Hypothalamus. Den Thalamus kannst du dir als „Tor zum Bewusstsein“ vorstellen. Seine Funktion ist die Sammlung fast aller Sinneswahrnehmungen und die Weiterleitung an das primär sensorische Rindenfeld im Scheitellappen des Großhirns. Der Hypothalamus kontrolliert den Hormonhaushalt. Damit stellt er sozusagen die Verbindung zwischen Hormon- und Nervensystem dar. Er steuert wichtige Funktionen, wie Schlaf-Wach-Rhythmus, Körpertemperatur und Sexualverhalten. Der Hypothalamus ist verbunden mit der Hypophyse. Sie ist die Hormondrüse am Gehirn.

Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick

Das Zwischenhirn (Diencephalons) besteht aus insgesamt vier Bereichen:

• Thalamus (im oberen Zwischenhirn; bestehend aus mehreren Dutzend Einzelkernen unterteilt in sensorische, motorische, assoziative und unspezifische Kerngruppen)
• Hypothalamus (verbunden mit der Hirnanhangdrüse; Regelung des motivationalen und emotionalen Verhaltens, der Biorhythmik und des Hormonhaushalts)
• Subthalamus (Steuerung der Grobmotorik)
• Epithalamus (Verbindet das limbische System mit anderen Gehirnarealen; steuert Melatonin- und Hormonausschüttung; reguliert Gefühle und motorische Signalwege)

Hirnstamm

Der Hirnstamm bildet den untersten Teil des Gehirns. Er schaltet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und dem Rückenmark um und kontrolliert Bewegungen der Augen sowie die Mimik. Der Hirnstamm ist für die Verschaltung von Sinneseindrücken verantwortlich. Im Nachhirn überkreuzen sich viele Nervenbahnen unserer beiden Körperhälften.

Kleinhirn

Das Kleinhirn liegt unterhalb des Großhirns und hinter dem Hirnstamm. Genau wie das Großhirn, lässt sich auch das Kleinhirn in zwei Hemisphären einteilen. Zwischen den beiden Hälften liegt der Kleinhirnwurm. Das Kleinhirn ist vor allem für das Gleichgewicht und die Steuerung von erlernten Bewegungsabläufen verantwortlich.

Blutversorgung des Gehirns

Das Gehirn muss ständig mit genügend Sauerstoff, Glukose und weiteren Nährstoffen versorgt werden. Deshalb ist es besonders gut durchblutet. Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna) und über die Arteria vertebralis.

Die vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior) versorgt das Gewebe hinter der Stirn und im Bereich des Scheitels. Die mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media) ist für die Seite und weiter innen liegende Gehirnbereiche wichtig. Die vordere und die mittlere Hirnarterie zweigen von der inneren Halsschlagader ab. Die hintere Hirnarterie (Arteria cerebri posterior) versorgt den Hinterkopf und den unteren Bereich des Gehirns sowie das Kleinhirn. Sie wird mit Blut aus den Wirbelarterien gespeist.

Bevor die drei Arterien in „ihre“ Hirnregionen ziehen und sich dort in kleinere Äste verzweigen, liegen sie nahe beieinander unterhalb des Gehirns. Hier sind sie über kleinere Blutgefäße miteinander verbunden - ähnlich wie in einem Kreisverkehr. Auch an weiter entfernten Stellen gibt es Verbindungswege zwischen den einzelnen Arterien. Das hat den Vorteil, dass Durchblutungsstörungen im Gehirn bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden können: Wenn zum Beispiel ein Arterienast allmählich immer enger wird, kann über diese „Umwege“ (sogenannte Kollateralen) trotzdem Blut in den betroffenen Hirnbereich fließen.

Die feinsten Aufzweigungen (Kapillaren) der Hirnarterien geben zwar Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut an die Gehirnzellen ab - für andere Stoffe sind sie jedoch weniger durchlässig als vergleichbare Blutgefäße im übrigen Körper. Fachleute nennen diese Eigenschaft „Blut-Hirn-Schranke“. Sie kann das empfindliche Gehirn zum Beispiel vor im Blut gelösten Schadstoffen schützen.

„Verbrauchtes“ - also sauerstoffarmes - Blut wird über die Gehirnvenen abtransportiert. Sie leiten es in größere Blutgefäße, die sogenannten Sinusse. Die Sinuswände sind durch harte Hirnhaut verstärkt, die die Gefäße gleichzeitig aufspannen.

Neuronale Verbindungen und Synapsen

Die Gehirnzellen sind durch Synapsen, Kontaktstellen zwischen den Zellen, miteinander verbunden. Diese Kontaktstellen spielen eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung der Nachrichten. Informationen aus dem Körper oder der Umwelt gelangen etwa in Form von Hormonen über das Blut oder als elektrische Impulse aus den Sinneszellen über Nervenbahnen bis ins Gehirn. Dort werden sie bewertet und verarbeitet. Als Reaktion werden entsprechende Signale vom Gehirn wieder ausgesendet - zum Beispiel an Muskeln, um sich zu bewegen, an Drüsen, um Sekrete zu produzieren und abzugeben, oder an Sinnesorgane, um Reize aus der Umwelt zu beantworten. Die Synapsen können dabei nutzungsabhängig optimiert und verändert werden. Der Prozess heißt auch neuronale oder synaptische Plastizität. Das beantwortet zum Beispiel die Frage „Wie lernt das Gehirn?“. Denn Lernfähigkeit kommt dadurch zustande, dass durch ständiges Wiederholen entsprechende Synapsen verstärkt werden.

Gehirnentwicklung

Das Gehirn eines Embryos entwickelt sich etwa ab der vierten Schwangerschaftswoche. Dazu bilden sich aus dem vorderen Teil Neuralrohr drei bläschenförmige Erweiterungen aus. Bereits in dieser frühen Entwicklungsphase wird das Gehirn also in unterschiedliche Abschnitte eingeteilt. Aus den drei ersten Bläschen bilden sich das Vorder-, das Mittel- und das Rautenhirn. Im Laufe der Entwicklung gehen daraus dann weitere Hirnbläschen hervor, welche die restlichen Gehirnabschnitte bilden.

Energieverbrauch des Gehirns

Da der Energieverbrauch des Gehirns so hoch und der Stoffwechsel dort so aktiv ist, benötigt es sehr viel Sauerstoff und Glucose (Energielieferant). Denn obwohl das Gehirn nur 2% des Körpergewichts ausmacht, geht ungefähr ein Fünftel unseres gesamten Sauerstoffbedarfs an das Gehirn. 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.

Häufige Erkrankungen des Gehirns

Das Gehirn kann aber auch durch verschiedene Ursachen in seiner Funktion gestört oder beschädigt werden. Am besten können Schädigungen durch ein Gehirn-MRT festgestellt werden. Bei der Magnetresonanztomographie (MRT) wird der Kopf sozusagen gescannt und ein Bild erstellt. Je nachdem, welcher Bereich des Gehirns beschädigt wird, können ganz unterschiedliche Symptome auftreten.

• Schlaganfall: Eine Durchblutungsstörung im Gehirn durch den Verschluss eines Blutgefäßes, die zu Sauerstoffunterversorgung im entsprechenden Gebiet führt.
• Gehirntumor: 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.

Die rechte und linke Gehirnhälfte

Viele Mythen ranken sich um die Unterschiede zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte. Besonders verbreitet ist die Theorie einer “left-brained” versus “right-brained” Persönlichkeit. Das meiste davon ist nicht wissenschaftlich fundiert. Neurowissenschaftler:innen untersuchen funktionelle Asymmetrien der Gehirnhälften, sogenannte Lateralisierungen. Sie messen die Dominanz einer Seite für eine bestimmte Funktion. Beide Gehirnhälften sind immer aktiv, und Gehirntraining von nur einer Hirnhälfte ein Mythos.

tags: #gehirn #aufgaben #und #zuständigkeitsbereiche