Das Gehirn ist das faszinierendste und komplexeste Organ des menschlichen Körpers. Als Teil des zentralen Nervensystems (ZNS) steuert es nahezu alle lebenswichtigen Körperfunktionen, ermöglicht Denken, Fühlen, Erinnern und Handeln. Es ist die Steuerzentrale unseres Körpers und verarbeitet Sinneseindrücke, koordiniert die Körperfunktionen und hält sie aufrecht.
Was ist das Gehirn?
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. Die Nervenzellen im Gehirn sind eingebettet in ein stützendes Gewebe aus Gliazellen. Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater.
Anatomie des Gehirns: Ein Überblick
Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:
- Großhirn (Telencephalon): Der größte und schwerste Teil des Gehirns, der für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache und Gedächtnis verantwortlich ist.
- Zwischenhirn (Diencephalon): Enthält wichtige Strukturen wie Thalamus und Hypothalamus, die eine Schlüsselrolle bei der Verarbeitung von Sinnesinformationen, der Steuerung des Hormonhaushaltes und der Regulation von Körperfunktionen spielen.
- Mittelhirn (Mesencephalon): Ein kleiner Abschnitt des Gehirns, der an der Steuerung von Augenbewegungen, der Verarbeitung von akustischen Signalen und der Regulation von Muskeltonus beteiligt ist.
- Kleinhirn (Cerebellum): Koordiniert Bewegungen, hält das Gleichgewicht und speichert erlernte Bewegungsabläufe.
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata): Bildet den Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark und enthält Zentren für lebenswichtige Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Blutdruck.
Großhirn (Telencephalon)
Das Großhirn ist der größte und schwerste Teil des Gehirns und ähnelt mit seinen Falten und Furchen einem Walnusskern. Es besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Die äußere Schicht des Großhirns wird als Großhirnrinde (Cortex cerebri) bezeichnet und ist für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache, Gedächtnis und Bewusstsein verantwortlich.
Die Großhirnrinde ist in vier Lappen unterteilt:
- Frontallappen (Stirnlappen): Steuert die willkürlichen Bewegungen, das planvolle Handeln, die Entscheidungsfindung, die Persönlichkeit und das Sozialverhalten.
- Parietallappen (Scheitellappen): Verarbeitet sensorische Informationen wie Berührung, Temperatur, Schmerz und Druck.
- Temporallappen (Schläfenlappen): Ist zuständig für das Hören, das Sprachverständnis, das Gedächtnis und die Verarbeitung von Emotionen.
- Okzipitallappen (Hinterhauptslappen): Verarbeitet visuelle Informationen.
Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn befindet sich zwischen Großhirn und Mittelhirn und besteht aus mehreren wichtigen Strukturen:
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- Thalamus: Fungiert als "Tor zum Bewusstsein" und filtert sensorische Informationen, bevor sie an die Großhirnrinde weitergeleitet werden.
- Hypothalamus: Steuert wichtige Körperfunktionen wie Körpertemperatur, Hunger, Durst, Schlaf-Wach-Rhythmus und Hormonhaushalt.
- Hypophyse (Hirnanhangsdrüse): Produziert und setzt Hormone frei, die zahlreiche Körperfunktionen regulieren.
Hirnstamm
Der Hirnstamm ist der stammesgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und besteht aus Mittelhirn, Brücke (Pons) und Medulla oblongata (verlängertes Mark). Er ist für die Steuerung lebenswichtiger Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Reflexe verantwortlich.
Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn befindet sich unterhalb des Großhirns und hinter dem Hirnstamm. Es koordiniert Bewegungen, hält das Gleichgewicht und speichert erlernte Bewegungsabläufe.
Die graue und weiße Substanz
Das Gehirn besteht aus zwei Arten von Gewebe: grauer Substanz und weißer Substanz. Die graue Substanz besteht hauptsächlich aus Nervenzellkörpern und ist für die Informationsverarbeitung zuständig. Die weiße Substanz besteht hauptsächlich aus Nervenfasern (Axonen), die die Nervenzellen miteinander verbinden und die Informationsübertragung ermöglichen.
Hirnnerven
Dem Gehirn entspringen zwölf paarige Nerven, die den Kopf, den Hals und Organe im Rumpf versorgen. Sie haben motorische (Bewegung), sensible oder sensorische (Empfindungen) sowie vegetative (lebenswichtige Vorgänge) Funktionen.
Blutversorgung des Gehirns
Das Gehirn benötigt eine konstante Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen, um seine Funktionen ausüben zu können. Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna) und 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.
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Blut-Hirn-Schranke
Das empfindliche Gewebe im Gehirn ist durch die Blut-Hirn-Schranke gegen schädigende Substanzen im Blut (wie Gifte, Krankheitserreger, bestimmte Medikamente etc.) abgeschirmt.
Energieverbrauch des Gehirns
Der Energieverbrauch im Gehirn ist enorm hoch. 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.
Wie funktioniert das Gehirn?
Ein reibungsloses Funktionieren aller Organe und Gewebe im Körper sowie ein sinnvolles Verhalten sind nur möglich, wenn alle Organfunktionen von einer übergeordneten Kontrollinstanz koordiniert und kontrolliert werden und alle Informationen, die uns die Umwelt liefert, aufgenommen, verarbeitet und beantwortet werden. Diese Aufgabe leistet unser Gehirn, das Netzwerk aus Milliarden von Nervenzellen (Neuronen).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.
Gehirn und Lernen
Das Gehirn ist in der Lage, sich an neue Erfahrungen anzupassen und zu lernen. Diese Fähigkeit wird als neuronale Plastizität bezeichnet. Durch die Bildung neuer Verbindungen zwischen Nervenzellen und die Veränderung der Stärke bestehender Verbindungen kann das Gehirn Informationen speichern und neue Fähigkeiten erlernen.
Erkrankungen des Gehirns
Es gibt zahlreiche Erkrankungen, die das Gehirn beeinträchtigen können, darunter:
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- Schlaganfall: Eine Durchblutungsstörung im Gehirn, die zu Sauerstoffmangel und Schädigung von Hirngewebe führt.
- Gehirntumor: Eine Neubildung von Gewebe im Gehirn, die gutartig oder bösartig sein kann.
- Demenz: Eine fortschreitende Verschlechterung der geistigen Fähigkeiten, die durch verschiedene Ursachen verursacht werden kann, wie z.B. Alzheimer-Krankheit.
- Parkinson-Krankheit: Eine neurologische Erkrankung, die durch den Verlust von Nervenzellen im Gehirn verursacht wird und zu Bewegungsstörungen führt.