Gehirn Anatomie zum Ausdrucken

Das Gehirn ist ein komplexes und faszinierendes Organ, das die Grundlage für unser Denken, Fühlen und Handeln bildet. Es arbeitet wie ein großer Computer, verarbeitet Sinneseindrücke und Informationen des Körpers und schickt Botschaften in alle Bereiche des Körpers zurück. Doch das Gehirn kann weit mehr als eine Maschine: Mit dem Gehirn denkt und fühlt der Mensch, hier liegen die Wurzeln seiner Intelligenz. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über die Anatomie des Gehirns, seine verschiedenen Abschnitte und Funktionen sowie seine Blutversorgung und Schutzmechanismen.

Überblick über 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 menschliche Gehirn ist ungefähr so groß wie zwei geballte Fäuste und wiegt etwa 1,5 Kilogramm. Das Gehirnvolumen beträgt etwa 20 bis 22 Gramm pro Kilogramm Körpermasse. Das Gewicht macht mit 1,5 bis zwei Kilogramm ungefähr drei Prozent des Körpergewichts aus. Von außen ähnelt das Gehirn durch Windungen und enge Spalten einer überdimensionalen Walnuss.

Gehirnzellen und Gliazellen

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.

Hirnhäute

Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater.

Gehirn-Aufbau: Fünf Abschnitte

Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:

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1. Großhirn (Telencephalon)
2. Zwischenhirn (Diencephalon)
3. Mittelhirn (Mesencephalon)
4. Kleinhirn (Cerebellum)
5. Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata)

Großhirn (Telencephalon)

Das Großhirn ist der größte und schwerste Teil des Gehirns und ähnelt mit seinen Falten und Furchen einem Walnusskern. Es besteht aus einer rechten und einer linken Gehirnhälfte. Beide sind durch ein dickes Bündel aus Nervenfasern verbunden, dem Balken. Jede Gehirnhälfte besteht wiederum aus sechs Bereichen (Lappen) mit unterschiedlichen Funktionen. 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 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.

Die verschiedenen Anteile der Großhirnrinde übernehmen ganz unterschiedliche Funktionen.

Zwischenhirn (Diencephalon)

Das Zwischenhirn besteht unter anderem aus dem Thalamus und dem Hypothalamus. Der Thalamus teilt dem Großhirn unter anderem Sinneseindrücke der Haut, der Augen und der Ohren mit. Der Hypothalamus reguliert zum Beispiel Hunger, Durst und Schlaf und kontrolliert zusammen mit der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) den Hormonhaushalt.

Hirnstamm

Im unteren Schädelbereich befindet sich die Hirnbasis, die - entsprechend der knöchernen Schädelbasis - stärker modelliert ist. Hier liegt der Hirnstamm. Der Hirnstamm ist der stammesgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und besteht aus Mittelhirn, Medulla oblongata und Brücke (Pons). Der Hirnstamm schaltet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und dem Rückenmark um und kontrolliert Bewegungen der Augen sowie die Mimik.

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Mittelhirn (Mesencephalon)

Das Mesencephalon ist der kleinste Abschnitt des Gehirns.

Medulla oblongata (Myelencephalon)

Das auch als Nachhirn bezeichnete Meyelencephalon stellt den Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark dar.

Kleinhirn (Cerebellum)

Oberhalb des Hirnstamms und unterhalb der beiden Großhirnhemisphären sitzt das Kleinhirn.

Graue und weiße Substanz

Die graue Substanz im Gehirn besteht in erster Linie aus Nervenzellkörpern. Der Name kommt daher, dass die Nervenzellen im lebenden Organismus rosa sind, sich nach dessen Tod aber grau verfärben. Aus grauer Substanz bestehen etwa die Großhirnrinde, die Basalganglien, die Kleinhirnrinde und die Hirnnervenkerne. Etwa 80 Prozent der Hirndurchblutung sind für die Versorgung der grauen Substanz notwendig. Die Basalganglien sind eine Gruppe Großhirn- und Zwischenhirnkerne aus grauer Substanz.

Neben der grauen Substanz gibt es noch die weiße Substanz, die aus den Nervenzellfortsätzen, den Nervenfasern (Axonen), besteht. Die weiße Substanz findet sich im Mark von Großhirn und Kleinhirn.

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Hirnnerven

Dem Gehirn entspringen zwölf paarige Nerven, die den Kopf, den Hals und Organe im Rumpf versorgen. Diese Menge kann bis zum 50. Lebensjahr geringfügig schwanken, nimmt aber danach ab (zusammen mit dem Sauerstoff- und Glukoseverbrauch).

Blutversorgung des Gehirns

Das Gehirn muss ständig mit genügend Sauerstoff, Glukose und weiteren Nährstoffen versorgt werden. Deshalb ist es besonders gut durchblutet. Zwischen 15 und 20 Prozent des Herzminutenvolumens entfällt auf die Blutversorgung des Gehirns. In Schlaf- und Wachphasen wird das Gehirn stets etwa gleichermaßen durchblutet. Auch bei Blutdrucksteigerungen, Blutdruckabfall, starker körperlicher Anstrengung oder sogar unregelmäßigem Herzschlag ändert sich die Durchblutung des Gehirns kaum - außer, wenn der systolische Blutdruck stark abfällt (unter 70 mmHg) oder stark ansteigt (über 180 mmHg).

Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna), die aus der gemeinsamen Halsschlagader (Arteria communis) entspringen, und über die Arteria vertebralis, die aus den Wirbelkörpern kommt und durch das Hinterhauptsloch in die Schädelhöhle eintritt. Durch weitere Arterien werden diese zu einem Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri) geschlossen, der die Basis des Zwischenhirns umfasst.

Durch diesen Gefäßring wird sichergestellt, dass der Blutbedarf des empfindlichen Gehirns auch bei Schwankungen in der Blutzufuhr immer ausreichend ist. Der Gefäßring und seine Äste liegen zwischen zwei Hirnhäuten (der Spinngewebshaut und der inneren Hirnhaut) im sogenannten Subarachnoidalraum und sind dort von Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) umgeben, der die dünnwandigen Gefäße schützt.

Hirnarterien

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.

Blut-Hirn-Schranke

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. Das empfindliche Gewebe im Gehirn ist durch die Blut-Hirn-Schranke gegen schädigende Substanzen im Blut (wie Gifte, Krankheitserreger, bestimmte Medikamente etc.) abgeschirmt.

Gehirnvenen und Sinusse

„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.

Liquor und Ventrikelsystem

Der Liquor ist die Flüssigkeit, welche das Gehirn und auch das Rückenmark schützend umgibt. Das Gehirn weist mehrere Hohlräume (Hirnkammern) auf, in denen der Liquor zirkuliert und die zusammen das Ventrikelsystem bilden.

Energieverbrauch und Gehirnkapazität

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. Die Gehirnkapazität ist deutlich größer als die, die wir im Alltag tatsächlich nutzen. Das bedeutet: Ein Großteil unserer Gehirnkapazität ist ungenutzt.

Entwicklung des Gehirns

Die embryonale Entwicklung des Gehirns aus dem Neuralrohr zeichnet sich einerseits durch ein besonderes Größenwachstum aus, andererseits durch ein ungleichmäßiges Dickenwachstum der Wand und besondere Knickstellen. Dadurch wird das Gehirn schon frühzeitig in mehrere Abschnitte unterteilt.

Aus der Hirnanlage bilden sich zunächst drei hintereinander liegende Abschnitte (primäre Hirnbläschen) heraus, die dann das Vorderhirn, das Mittelhirn und das Rautenhirn bilden. In der weiteren Entwicklung entstehen daraus fünf weitere, sekundäre Hirnbläschen: Aus dem Vorderhirn entwickeln sich Großhirn und Zwischenhirn. Aus dem Rautenhirn gehen die Medulla oblongata, die Brücke und das Kleinhirn hervor.

Funktion des Gehirns

Die Gehirn-Funktionsbereiche sind vielfältig. Der Hirnstamm, der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns, ist für die grundlegenden Lebensfunktionen zuständig. Er steuert die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Atmung sowie Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- oder Hustenreflex.

Das Zwischenhirn weist mehrere Abschnitte auf, darunter den Thalamus und den Hypothalamus: Im Thalamus werden Sinneseindrücke verarbeitet; über den Hypothalamus werden der Schlaf-Wach-Rhythmus, Hunger und Durst, das Schmerz- und Temperaturempfinden und der Sexualtrieb gesteuert. Die Hypophyse ist mit dem Hypothalamus über einen Stiel verbunden.

Das Kleinhirn koordiniert unsere Bewegungen und das Gleichgewicht und speichert erlernte Bewegungen.

Im Großhirn sitzen auf der einen Seite Sprache und Logik, auf der anderen Seite Kreativität und Orientierungssinn.

In der Hirnrinde - dem äußeren Bereich des Großhirns - sind die Lern-, Sprech- und Denkfähigkeit sowie das Bewusstsein und das Gedächtnis verankert. Hier laufen die Informationen aus den Sinnesorganen zusammen, werden verarbeitet und schließlich im Gedächtnis gespeichert.

Limbisches System

Das Limbische System regelt das Affekt- und Triebverhalten und dessen Verknüpfungen mit vegetativen Organfunktionen. Zwei wichtige Teilbereiche innerhalb des limbischen Systems sind die Amygdala (Mandelkern) und der Hippocampus. Der Hippocampus ist der Arbeitsspeicher unseres Gehirns und die Schaltstelle zwischen dem Kurz- und dem Langzeitgedächtnis.

Eine sehr wichtige Funktion des Gehirns ist das Gedächtnis - vom Ultrakurzzeit- über das Kurzzeit- bis zum Langzeitgedächtnis.

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.

Anatomiemodul des Gehirns

Dieses Anatomiemodul ist der Anatomie des zentralen Nervensystems und insbesondere dem Gehirn gewidmet. Es besteht aus 64 Diagrammen, Illustrationen und anatomischen Lehrtafeln, alle im „Vektor“-Format. Damit ist dieser neuroanatomische Atlas optimal an das Webformat angepasst. Diese anatomischen Lehrtafeln enthalten die wichtigsten Diagramme, die für Medizinstudenten, Krankenpflegeschüler, Assistenzärzte, praktizierende Ärzte und Anatomen notwendig sind, um die Anatomie des Gehirns zu studieren, einen Kurs zu illustrieren oder einem Patienten eine Pathologie zu erklären.

Dieser Atlas der menschlichen Anatomie setzt sich aus mehreren Kapiteln zusammen:

• Die Grundstruktur eines Neurons und eine Gesamtübersicht über das menschliche Nervensystem.
• Eine Betrachtung der Hirnhäute, Ventrikel und der Liquorzirkulation sowie eine Darstellung der Dura mater und des Falx cerebri.
• Eine topografische Anatomie des Gehirns mit den verschiedenen Ebenen (Enzephalon, Zwischenhirn, Mesencephalon, Metencephalon, Pons und Cerebellum, Rhombencephalon und Prosencephalon) sowie eine Darstellung der verschiedenen Großhirnlappen (Frontal-, Okzipital-, Parietal-, Temporal-, limbischer und Insellappen). Es ist zu beachten, dass der limbische Lappen funktionell ist und sich daher aus mehreren Teilen anderer Lappen zusammensetzt, was seine grafische Darstellung herausfordernd macht. Anschließend werden verschiedene Ansichten des Gehirns präsentiert, so dass die Anatomie der Hirnfurchen (Sulcus centralis, Sylvische Fissur…) und der Hirnwindungen (Gyri) nachvollzogen werden kann.
• Die anatomische Untersuchung des Gehirns wird dann mit der Untersuchung der Kommissuren fortgesetzt, einschließlich des Corpus callosum (Balken), des Fornix, des Septum pellucidum und der vorderen Kommissur, sowie der Basalganglien (Putamen, Nucleus caudatus und Globus pallidus), und verwandter Strukturen (Lamina medullaris lateralis und medialis, Capsula interna, externa und extrema, Claustrum).
• Die Untersuchung des limbischen Lappens ermöglicht es, die Strukturen des Hippocampus (Uncus, Gyrus Dentatus, Fimbria, Subiculum) nachzuvollziehen sowie den Papez-Kreis zu veranschaulichen.
• Das Zwischenhirn (Diencephalon) wird durch eine posteriore Ansicht des Thalamus mit seinen Kernen, gefolgt von einem Sagittalschnitt dargestellt, der die Lokalisierung des Hypothalamus (mit Mamillarkörpern, Tuber cinereum, Lamina terminalis), des Epithalamus (mit Zirbeldrüse und Epiphysenstiel) und des Metathalamus ermöglicht.
• Die funktionelle Untersuchung der Großhirnrinde wird durch den motorischen Homonkulus nach Penfield sowie die Brodmann-Areale mit den Broca- und Wernicke-Arealen veranschaulicht. Es ist zu bedenken, dass diese Daten veraltet und wahrscheinlich unvollständig oder sogar fehlerhaft sind.
• Drei anatomische Schnitte des Gehirns (axial, koronal und sagittal) schließen dieses Kapitel über das Gehirn ab.
• Zahlreiche Abbildungen des Kleinhirns mit Darstellung der Kleinhirnlappen, Fissuren, Windungen (Folia cerebelli) und des Kleinhirnwurms (Vermis) werden bereitgestellt.
• Der Hirnstamm wurde in mehreren Winkeln dargestellt, um die äußeren Strukturen des Mittelhirns, des Pons und der Medulla oblongata (Bulbus) sowie eine Projektion der Hirnnervenkerne auf den Boden des vierten Ventrikels zu zeigen. Die Untersuchung der inneren Struktur des Hirnstamms wird anhand von mehreren axialen Schnittbildern mit Kernen, Bahnen, Fasern und Lemnisken dargestellt. Es ist zu beachten, dass viele Strukturen zu didaktischen Zwecken nicht dargestellt sind.
• Die wichtigsten funktionellen sensorischen Nervenbahnen werden etwas vereinfachend (und damit ungenau…) dargestellt: pyramidale und extrapyramidale Bahnen, lemniskale und extra-lemniskale Sinnesbahnen und das spinozerebelläre System.
• Die Untersuchung der arteriellen Blutversorgung des Gehirns erfolgt durch ein Schema, das die arteriellen Versorgungsgebiete des Gehirns in lateraler und medialer Ansicht sowie im axialen und koronalen Schnitt zeigt, sowie durch Abbildungen der Arterien, die den Circulus arteriosus Willisii bilden (Arteria carotis interna, Arteria vertebralis, Arteria basilaris, Arteria communicans anterior und posterior, Arteria cerebri media, anterior und posterior).
• Abschließend zeigen einige Abbildungen die Sinus durae matris (Hirnsinus) und einen koronalen Schnitt durch den Sinus cavernosus.

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