Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes und komplexes Organ. Mit einem durchschnittlichen Gewicht von 1400 Gramm und etwa 100 Milliarden Nervenzellen ist es das Steuerzentrum unseres Körpers. Seine Struktur und Funktionsweise haben die Wissenschaft seit den frühesten Aufzeichnungen im alten Ägypten (1500 v. Chr.) in ihren Bann gezogen. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die Anatomie des Gehirns und des Hirnstamms im Längsschnitt und beleuchtet die verschiedenen Bestandteile und ihre jeweiligen Funktionen.
Die Schutzmechanismen des Gehirns
Das Gehirn ist ein lebenswichtiges und empfindliches Organ, das durch verschiedene Schutzmechanismen vor äußeren Einwirkungen geschützt wird.
- Der knöcherne Schädel: Die äußerste Schutzschicht bildet der Schädel, der in Gesichts- und Hirnschädel unterteilt ist. Der Hirnschädel umschließt das Gehirn und schützt es vor mechanischen Einwirkungen wie Stößen und Schlägen.
- Die Hirnhäute: Unterhalb des Schädels liegen die Hirnhäute (Meningen), drei Membranschichten, die das Gehirn zusätzlich schützen. Die Spinnengewebshaut (Arachnoidea) ist die mittlere Hirnhaut und besteht aus Bindegewebe mit kollagenen Fasern, die wie Spinnenweben aussehen. Die weiche Hirnhaut (Pia mater) liegt dem Gehirn direkt an.
- Die Blut-Hirn-Schranke: Diese physiologische Barriere schützt das Gehirn vor schädlichen Substanzen und Krankheitserregern, indem sie den Stoffaustausch zwischen Blutkreislauf und Gehirn reguliert.
Obwohl das Gehirn selbst keine Schmerzrezeptoren besitzt, können Entzündungen der Hirnhäute (Meningitis) durch Bakterien oder Viren verursacht werden, die diese Barrieren durchdringen.
Die Hauptbestandteile des Gehirns
Das Gehirn lässt sich in verschiedene Hauptabschnitte unterteilen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Während der vorgeburtlichen Entwicklung des Embryos sind diese Abschnitte als Hirnbläschen erkennbar, die sich im Laufe der Entwicklung vergrößern und differenzieren.
- Das Großhirn (Cerebrum): Das Großhirn ist der größte Teil des Gehirns und macht etwa 80 % des Gehirnvolumens aus. Es besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den Balken (Corpus callosum), einen Strang aus Nervenfasern, miteinander verbunden sind. Die äußerste Schicht des Großhirns ist die Großhirnrinde (Kortex), die für höhere Gehirnfunktionen wie Lernen, Denken und Verstehen zuständig ist.
- Das Zwischenhirn (Diencephalon): Das Zwischenhirn ist das oberste Regulationszentrum des vegetativen Nervensystems und überwacht lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Appetit- und Durstempfinden. Der Hypothalamus mit der Hirnanhangsdrüse ist der bekannteste Teil des Zwischenhirns.
- Das Mittelhirn (Mesencephalon): Das Mittelhirn verbindet das Zwischenhirn mit dem Kleinhirn und ist Teil des Hirnstamms.
- Das Kleinhirn (Cerebellum): Das Kleinhirn ist für die Koordination aller motorischen Abläufe im Körper verantwortlich. Es speichert Gewohnheiten und reguliert Kraft und Ausmaß von Bewegungen.
- Das verlängerte Rückenmark (Medulla oblongata): Das verlängerte Rückenmark wird auch als Nachhirn bezeichnet und bildet zusammen mit dem Mittelhirn und der Brücke den Hirnstamm.
Der Aufbau des Großhirns im Detail
Das Großhirn, von außen betrachtet, dominiert die Ansicht des Gehirns. Es besteht aus dem Marklager (weiße Substanz im Inneren) und der äußeren Großhirnrinde (Kortex). Die Rinde ist in vier Lappen unterteilt:
Lesen Sie auch: Detaillierte Gehirnübersicht
- Der Stirnlappen (Frontallappen): Er ist für die höchsten Gehirnfunktionen und die Bewegungskontrolle zuständig. Ein Teil des Frontallappens, der präfrontale Kortex, arbeitet eng mit den sensorischen Assoziationsgebieten des Kortex zusammen und bewertet Gedächtnisinhalte nach ihrer emotionalen Bedeutung. Er ist wichtig für Handlungsplanung und emotionale Prozesse.
- Der Schläfenlappen (Temporallappen): Er ist am Hören, an Lern- und Gedächtnisprozessen sowie an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt.
- Der Scheitellappen (Parietallappen): Er steuert unter anderem Tastgefühl und Körperwahrnehmung.
- Der Hinterhauptslappen (Okzipitallappen): Hier befindet sich das Sehzentrum, in dem elektrische Impulse in Sinneseindrücke umgewandelt werden.
Trotz des vermeintlich symmetrischen Aufbaus hat jede Hirnhälfte ihre eigenen Funktionen. Sensorische und motorische Prozesse werden über Kreuz gesteuert, d.h. die rechte Großhirnhälfte ist hauptsächlich für die linke Körperseite verantwortlich und umgekehrt.
Windungen und Furchen der Großhirnrinde
Die Großhirnrinde weist eine Vielzahl von Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci) auf, die die Oberfläche vergrößern und somit mehr Platz für Nervenzellen schaffen. Eine besonders wichtige Furche ist der Sulcus centralis, der den Frontallappen vom Parietallappen trennt. Vor dem Sulcus centralis liegt der Gyrus praecentralis (vordere Zentralwindung), in dem sich die primären motorischen Rindenfelder befinden, die Befehle an die einzelnen Muskeln senden. Hinter dem Sulcus centralis liegt der Gyrus postcentralis (hintere Zentralwindung), in dem die Informationen aus dem Körper enden.
Graue und weiße Substanz
Die Großhirnrinde besteht aus grauer Substanz, die hauptsächlich aus Nervenzellkörpern besteht. Im Inneren des Gehirns befindet sich die weiße Substanz (Hirnmark), die aus markhaltigen Nervenfasern (Axonen) besteht, die die Nervenzellen miteinander verbinden.
Sprachzentren
Im Gehirn befinden sich spezielle Sprachzentren, die für die Sprachproduktion und das Sprachverständnis zuständig sind. Das motorische Sprachzentrum (Broca-Feld) befindet sich im Frontalhirn und steuert die motorische Bildung der Sprache. Das sensorische Sprachzentrum (Wernicke-Feld) liegt innerhalb des Parietal- und Temporallappens und ordnet den gehörten Wörtern ihre Bedeutung zu. Eine Schädigung dieser Sprachzentren kann zu verschiedenen Formen der Aphasie führen.
Das Kleinhirn: Koordination und Feinabstimmung
Das Kleinhirn liegt unter dem Okzipitallappen auf dem Hirnstamm und ist ebenfalls in zwei Hälften unterteilt. Es übernimmt wichtige Funktionen bei der Steuerung der Motorik, koordiniert willkürliche Bewegungen und kontrolliert unwillkürliche. Es speichert komplexe Bewegungsabläufe, die durch wiederholtes Üben trainiert und schnell abgerufen werden können, und reguliert Kraft und Ausmaß von Bewegungen. Im Längsschnitt erinnern die Kleinhirnstrukturen an Verästelungen eines Laubbaums und werden deshalb auch Lebensbaum genannt.
Lesen Sie auch: Alles über Herpes-Meningitis
Das Kleinhirn besteht aus der Kleinhirnrinde (graue Substanz) und den Kleinhirnkernen (tiefe Schaltzentren im Mark). Es ist durch die Kleinhirnstiele mit dem Hirnstamm verbunden und erhält Informationen vom Gleichgewichtsorgan im Innenohr (Vestibulocerebellum) und aus dem Rückenmark (Spinocerebellum). Das Pontocerebellum wird durch die beiden Kleinhirnhemisphären gebildet.
Das Zwischenhirn: Schaltzentrale zwischen Kopf und Körper
Das Zwischenhirn liegt im Innern des Gehirns unter dem Balken. Es besteht aus verschiedenen Strukturen:
- Thalamus: Er ist der größte Teil des Zwischenhirns und tauscht Informationen, hauptsächlich sensorische, mit der Hirnrinde aus.
- Hypothalamus: Er ist die wichtigste Schnittstelle zwischen Kopf und Körper und verwaltet das vegetative Nervensystem.
- Subthalamus: Er liegt unterhalb des Thalamus.
- Epithalamus: Er liegt oberhalb des Thalamus und besteht zum großen Teil aus der Epiphyse (Zirbeldrüse).
- Amygdala: Sie gilt als Angst- und Aggressionszentrum.
Der Hirnstamm: Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark
Der Hirnstamm verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und besteht aus Mittelhirn, Brücke und verlängertem Rückenmark. Er steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag und Blutdruck.
Der Fornix: Ein faszinierendes Faserbündel
Der Fornix ist ein markantes Faserbündel im limbischen System, das Hippocampi, Septumkerne und Corpora mammillaria miteinander verbindet. Er besteht aus Axonen von Nervenzellen und verfügt über Schwünge und Bögen, die an ein barockes Bauwerk erinnern.
Ultraschalluntersuchung des Gehirns und Rückenmarks bei Neugeborenen
Bei Neugeborenen kann das Gehirn und Rückenmark mittels Ultraschall untersucht werden, da die Fontanelle (Schädelspalte) noch offen ist und die Wirbelbögen noch nicht vollständig verknöchert sind. Dies ermöglicht die Diagnose von Hirnblutungen, Fehlbildungen und anderen Erkrankungen ohne Sedierung und Strahlenbelastung.
Lesen Sie auch: Seltene Fälle von Meningitis nach Impfung
Die Plastizität des Gehirns
Das Gehirn ist plastisch, d.h. es kann sich je nach Verwendung in seinen Eigenschaften anpassen. Es wird stark von Input und Training bestimmt, was sich wiederum auf das Lern- und Denkvermögen auswirkt.
Künstliche Intelligenz und das menschliche Gehirn
Die Frage, ob künstliche Intelligenz jemals die Komplexität des menschlichen Gehirns erreichen kann, ist Gegenstand aktueller Forschung und Diskussion. Einige Forscher sind optimistisch, während andere warnen, dass die neuronalen Netze und Verbindungen im Gehirn zu komplex sind, um jemals vollständig von Maschinen imitiert zu werden.
tags: #langsschnitt #durch #gehirn #und #hirnstamm