Das Gehirn ist die zentrale Steuereinheit des menschlichen Körpers. Es besteht aus verschiedenen Teilen mit jeweils spezifischen Funktionen. Zu den wichtigsten gehören das Großhirn (Cerebrum) und das Kleinhirn (Cerebellum). Obwohl beide Strukturen eng miteinander verbunden sind und zusammenarbeiten, unterscheiden sie sich in ihrer Struktur, Funktion und evolutionären Entwicklung erheblich. Dieser Artikel beleuchtet die Unterschiede zwischen Kleinhirn und Großhirn und erklärt ihre jeweiligen Rollen im Gehirn.
Einführung
Das Gehirn ist die Schaltzentrale unseres Lebens. Es steuert Funktionen wie Atmung, Blutdruck, Reflexe, Sinneseindrücke, Hunger, Durst, Schlaf-Wach-Rhythmus, Sexualtrieb, Bewegungen und das Gedächtnis. Das Gehirn besteht aus etwa 100 Milliarden Nervenzellen, die über Nervenbahnen miteinander verbunden sind. Die verschiedenen Regionen des Gehirns haben unterschiedliche Aufgaben. Das Kleinhirn und das Großhirn sind zwei wichtige Teile des Gehirns, die zusammenarbeiten, aber unterschiedliche Funktionen haben.
Lage und Struktur
Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn, lateinisch Cerebellum ("kleines Hirn"), befindet sich im hinteren Teil des Schädels unterhalb des Großhirns. Es liegt unterhalb des Hinterhauptlappens des Großhirns und ist durch den Tentorium-Zwischenhirnbrücken-Schnitt von den Hirnventrikeln und dem Großhirn getrennt. Man kann sich das Kleinhirn wie einen Ball vorstellen, der im hinteren Bereich des Schädels direkt unterhalb des Großhirns liegt.
Das Kleinhirn besteht aus zwei Hemisphären, die durch den sogenannten Falx-Zwischenhirn-Schnitt getrennt sind. Der Kleinhirnwurm (Vermis) ist der zentrale Teil des Kleinhirns und befindet sich zwischen den beiden Hemisphären. Die Kleinhirnhemisphären sind für die Koordination von Bewegungen der Extremitäten verantwortlich. Die Kleinhirnstiele verbinden das Kleinhirn mit anderen Teilen des Gehirns, einschließlich Hirnstamm (Truncus Cerebri) und Rückenmark. Zusätzlich gibt es verschiedene Kleinhirnkerne, die eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung und Integration von sensorischen Informationen spielen, die vom Kleinhirn empfangen werden.
Die Kleinhirnrinde ist stark gefaltet, mit zahlreichen Erhebungen (Foliae) und tiefen Tälern (Fissurae). Die Furchen des Kleinhirns verlaufen annähernd parallel zueinander, und seine Rinde ist sehr viel feiner zerklüftet, die Windungen sind schmaler. Im Vergleich zum Großhirn hat das Kleinhirn nur 10 Prozent von dessen Gewicht, erreicht aber 75 Prozent von dessen Oberfläche. Von oben und unten betrachtet erscheinen die beiden Kleinhirnhemisphären entfernt wie wulstige Flügel eines Schmetterlings, getrennt voneinander durch den Wurm (Vermis).
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Die Kleinhirnrinde besteht aus drei Schichten:
- Molekularschicht: Die äußere Schicht enthält kaum Nervenzellen, aber sehr viele Fasern, vor allem Parallelfasern und Kletterfasern.
- Purkinje-Zellschicht: Die mittlere Schicht fällt durch ihre außergewöhnlich großen Nervenzellkörper auf. Die Purkinje-Zellen sind in einer Schicht angeordnet und senden ihre Dendriten in die darüberliegende Molekularschicht aus.
- Körnerzellschicht: Die innerste Schicht wimmelt nur so von Nervenzellen, hauptsächlich von Körnerzellen mit kleinem, rundem Zellkörper.
Tief im Inneren des Kleinhirns verstecken sich die vier paarigen Kleinhirnkerne: Nucleus dentatus, Nucleus emboliformis, Nuclei globosi und Nucleus fastigii. Sie sind die einzigen Systeme des Kleinhirns, die Informationen nach außen senden.
Großhirn (Cerebrum)
Das Großhirn (Cerebrum) macht etwa 80 % des menschlichen Gehirns aus. Es befindet sich im oberen Teil des Gehirns und besteht aus einer rechten und linken Gehirnhälfte. Ein Bündel von Nervenfasern (Corpus Callosum) verbindet die Gehirnhälften miteinander. Die Oberfläche des Großhirns ist durch Furchen (Sulci) und Windungen (Gyri) stark gefaltet.
Das Großhirn besteht aus zwei Arten von Gewebe:
- Graue Substanz: Bildet die äußere Schicht der Gehirnhälften und wird auch Großhirnrinde genannt.
- Weiße Substanz: Ist von der grauen Substanz umgeben und bildet den Großteil der tiefer liegenden Strukturen des Großhirns.
Das Großhirn ist in vier Lappen unterteilt:
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- Stirnlappen (Frontallappen): Denken, Entscheidungsfindung, Planung und Kontrolle der motorischen Funktionen.
- Scheitellappen (Parietallappen): Verarbeitung sensorischer Informationen wie Berührung, Temperatur, Schmerz und Druck.
- Schläfenlappen (Temporallappen): Verarbeitung von auditorischen Informationen, Gedächtnis und Sprache.
- Hinterhauptlappen (Okzipitallappen): Verarbeitung visueller Informationen.
Funktionen
Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn ist hauptsächlich für die Koordination von Bewegungen, das Gleichgewicht und den Muskeltonus verantwortlich. Es empfängt Informationen von den Sinnesorganen und anderen Teilen des Gehirns und nutzt diese Informationen, um motorische Bewegungen und Handlungen zu steuern und zu koordinieren. Das Kleinhirn hilft dabei, die Kraft, Geschwindigkeit und Genauigkeit von Bewegungen zu kontrollieren.
Weitere Funktionen des Kleinhirns sind:
- Gleichgewichtskontrolle: Unterstützung beim aufrechten Stehen und Stabilisieren bei Bewegungen.
- Muskeltonus: Sorgt dafür, dass die Muskeln in einem bestimmten Zustand bleiben, auch wenn keine Bewegung stattfindet.
- Augenbewegungen: Hilft dabei, dass sich die Augen schnell und präzise bewegen können, um auf visuelle Reize zu reagieren.
- Sprachkoordination: Wirkt mit bei der Kontrolle motorischer Bewegungen, die erforderlich sind, um Sprache zu produzieren und zu verstehen.
- Langzeitgedächtnis: Beteiligt an der Bildung des Langzeitgedächtnisses, insbesondere bei motorischen Fähigkeiten und Verhaltensweisen.
In seltenen Fällen kann das Kleinhirn auch für bestimmte kognitive Funktionen wichtig sein, einschließlich Sprachverarbeitung, Aufmerksamkeit und Emotionsregulation.
Großhirn (Cerebrum)
Das Großhirn ist das Kommandozentrum des Nervensystems und spielt eine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeitung. Es ist allgemein für Funktionen wie das Gedächtnis, Bewusstsein, Gedanken, Emotionen und die Koordination willkürlicher Aktivitäten verantwortlich. Die Aufgabe der Großhirnrinde ist es, durch die neuronalen Verbindungen sensorische Informationen vom Körper zum Gehirn weiterzuleiten.
Die Funktionen und Aufgaben der verschiedenen Hirnlappen unterscheiden sich, wobei jeder Lappen für bestimmte Verarbeitungsprozesse zuständig ist:
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- Stirnlappen: Denken, Entscheidungsfindung, Planung und Kontrolle der motorischen Funktionen.
- Scheitellappen: Verarbeitung sensorischer Informationen wie Berührung, Temperatur, Schmerz und Druck.
- Schläfenlappen: Verarbeitung von auditorischen Informationen, Gedächtnis und Sprache.
- Hinterhauptlappen: Verarbeitung visueller Informationen.
Evolutionäre Entwicklung
Das Kleinhirn ist ein sehr alter Hirnteil, der bereits bei den frühen Wirbeltieren vorhanden war. So weist das noch sehr urtümliche, aalförmige Neunauge ein primitives Kleinhirn auf, das nur als kleine Aufwölbung des Gehirns erscheint. Schon an dieser Struktur fallen parallel verlaufende Fasern auf, die beide Gehirnseiten verbinden und für unser Kleinhirn so charakteristisch sind.
Die Eigenart des Kleinhirns fällt besonders gegenüber dem Großhirn auf. Interessanterweise wurden die beiden Gehirnteile in der Evolution parallel größer. Auch während der individuellen Entwicklung reifen die beiden Hirnrinden gleichzeitig. Wie innig Groß- und Kleinhirn verbunden sind, zeigt sich darin, dass zwischen beiden Strukturen Millionen von Nervenfasern verlaufen. Den Großteil seiner Signale erhält das Kleinhirn aus dem Großhirn über eines der dicksten Faserbündel im Hirnstamm. Umgekehrt schickt es viele seiner eigenen Signale zum Großhirn.
Erkrankungen und Störungen
Es gibt verschiedene Erkrankungen und Störungen, die das Kleinhirn betreffen können:
- Kleinhirn-Ataxie: Eine Erkrankung, die durch eine Störung der Kleinhirnfunktionen verursacht wird und zu einer Störung von Bewegungsabläufen und des Gleichgewichts führt.
- Kleinhirninfarkt: Ein Kleinhirninfarkt tritt auf, wenn eine Arterie, die das Kleinhirn versorgt, blockiert wird, was zu Schädigungen des Kleinhirns führt.
- Kleinhirntumore: Tumore im Kleinhirn können zu einer Kompression des Gewebes und einer Schädigung des Kleinhirns führen.
- Multiple Sklerose: MS ist eine Autoimmunerkrankung, die das zentrale Nervensystem betrifft und Schäden an den Myelinscheiden der Nerven verursacht.
- Alkoholische Zerebelläre Degeneration: Diese Erkrankung ist eine Folge von chronischem Alkoholismus und kann zu Schäden an den Kleinhirnzellen führen.
Vitalparameter und ihre Beeinflussung durch das Kleinhirn
Das Kleinhirn hat einen aktiven Einfluss auf verschiedene Vitalparameter des Körpers. Störungen des Kleinhirns können folgende Auswirkungen haben:
- Gleichgewicht: Gleichgewichtsstörungen und Körperhaltungsprobleme.
- Koordination von Bewegungen: Störungen von Muskeltonus und Muskelkraft, Schwierigkeiten bei der Feinmotorik und der Koordination von Bewegungen bis hin zu Lähmungserscheinungen.
- Herzfrequenz und Blutdruck: Beeinträchtigungen des autonomen Nervensystems können Herzfrequenz und Blutdruck entweder über oder unter die regulären Werte steuern und zu Bewusstlosigkeit oder Herzinfarkten führen.
- Atmung: Verlust der Kontrolle der Atmung, Atemfrequenz und -tiefe können zu Ohnmacht führen.
- Sprache: Sprachstörungen und Sprachverlust.