Makroskopischer Aufbau des Gehirns: Eine anatomische Übersicht

Das menschliche Gehirn, auch Cerebrum oder Encephalon genannt, ist mit einem durchschnittlichen Gewicht von 1.400 Gramm (abhängig von Geschlecht und Körpergröße) die Steuerzentrale des Körpers. Es steuert nahezu alle lebenswichtigen Körperfunktionen, ermöglicht das Denken, emotionales Erleben und viele weitere Abläufe. In diesem Artikel werden wir den makroskopischen Aufbau des Gehirns und seine anatomischen Strukturen detailliert untersuchen.

Einführung in das Gehirn

Das Gehirn verarbeitet Sinneseindrücke, koordiniert die Funktionen des Körpers und hält sie aufrecht. Voraussetzung dafür ist die ständige Kommunikation und der Informationsaustausch zwischen Milliarden von Gehirnnervenzellen (Neuronen). Das Gehirn muss in besonderem Maße vor Verletzungen geschützt werden. Es befindet sich im Kopf, gut geschützt durch die knöcherne Schädeldecke. Im Bereich des Hinterkopfs geht das Gehirn in das Rückenmark über.

Schutzstrukturen des Gehirns

Das Gehirn wird von den Schädelknochen und innerhalb des Schädels von drei Hirnhäuten (Meningen) umgeben:

1. Harte Hirnhaut (Dura mater)
2. Spinngewebshaut (Arachnoidea): Hier verlaufen zahlreiche Blutgefäße.
3. Pia mater: Liegt direkt auf dem Gehirn.

In dieser festen Hülle schwimmt es gewissermaßen im Hirnwasser, dem Liquor. Liquor ist die Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umgibt und das Gehirn zusätzlich schützt. Das Nervengewebe des Gehirns ist von diesen drei Hirnhäuten (Meningen) geschützt, bevor es vom Schädel umgeben wird. Sie setzen sich außerhalb unseres Gehirns in den Rückenmarkshäuten fort.

Zusammensetzung des Gehirns

Das Gehirn setzt sich aus Nervenzellen (Neuronen), Gliazellen (Stütz- und Versorgungsgewebe) und Blutgefäßen zusammen. Die wichtigsten und häufigsten Gehirnzellen sind die Nervenzellen (Neurone): Von ihnen gibt es im menschlichen Gehirn ungefähr 200 Milliarden. Der Körper der Nervenzelle misst etwa 5 bis 100 Mikrometer. Die Nervenzellfortsätze verjüngen sich auf einen Durchmesser von etwa einem Mikrometer. Am Ende des Axons befinden sich die Endplatten. Dort, wo sie die benachbarte Zelle berühren, bilden sich Synapsen aus. Die Gehirnzellen tauschen Informationen untereinander durch chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) über die Synapsen aus. Je mehr Synapsen eine Nervenzelle hat, desto mehr Informationen kann sie übertragen. Nervenzellen teilen sich nach der Geburt nicht mehr. Die Nervenzellen werden von den sogenannten Gliazellen umhüllt. Gliazellen machen etwa 50 Prozent der gesamten Hirnmasse aus. Die meisten Hirntumoren entstehen aus diesen Gliazellen (sog. Gliome, z. B. Astrozyten haben für den Stoffwechsel und die Versorgung des Gehirns eine wichtige Funktion und sind am Aufbau der Blut-Hirn-Schranke beteiligt. Oligodendrozyten bilden die Markscheiden um die Nervenzellfortsätze, die Ependymzellen kleiden die Gehirnkammern (Ventrikel) aus.

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Genau wie das Rückenmark, besteht das Gehirn aus zwei verschiedenen Gewebeanteilen. Die graue Substanz enthält alle Zellkörper der Nervenzellen. Bei Groß- und Kleinhirn bildet die graue Masse die umhüllende Rinde. Außerdem befindet sie sich in der weißen Substanz. Die weiße Substanz enthält die Nervenfasern, also die Axone der Nervenzellen. Beim Gehirn befinden sich die Nervenzellkörper also vor allem in den äußeren Bereichen und die Axone liegen im inneren Teil des Gehirns.

Hauptstrukturen des Gehirns

Das Gehirn besteht aus verschiedenen Abschnitten, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen:

1. Großhirn (Telencephalon): Der größte und am höchsten entwickelte Teil des Gehirns.
2. Kleinhirn (Cerebellum): Spielt eine wichtige Rolle bei der Koordination von Bewegungen und dem Gleichgewicht.
3. Zwischenhirn (Diencephalon): Verbindet das Großhirn mit dem Hirnstamm und enthält wichtige Strukturen wie Thalamus und Hypothalamus.
4. Hirnstamm (Truncus cerebri): Der älteste Teil des Gehirns, der lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzschlag steuert.

Das Großhirn (Telencephalon)

Das Großhirn ist, wie der Name schon sagt, das größte Gehirnareal. Um seine Oberfläche noch weiter zu vergrößern, ist es stark gefaltet. Es bildet viele Gehirnwindungen (Gyri), die durch Gräben (Sulci) voneinander getrennt sind. - die durch eine Furche getrennt sind.

Das Großhirn unterteilt sich in zwei weitgehend symmetrische Hälften (Hemisphären), die durch den sogenannten Balken (Corpus callosum) und weitere Nervenfasern miteinander in Verbindung stehen. Die meisten Funktionszentren kommen gleichermaßen in beiden Hirnhälften vor. Einige Zentren jedoch gibt es nur einmal - wie etwa das Sprachzentrum.

Die Großhirnrinde bildet die Oberfläche des Großhirns. Darauf befinden sich 52 Rindenfelder, die nach verschiedenen Funktionen eingeteilt werden. Das sind Hirnareale mit verschiedenen Aufgaben, in denen die Nervenbahnen enden oder entspringen. Der sogenannte Homunculus stellt schematisch dar, wo in der Hirnrinde die für die Motorik und die für die Sinneseindrücke zuständigen Nervenzellen liegen. Dabei zeigt sich, dass die Beine im oberen, die Arme im mittleren und die Zungen- und Gesichtsmuskeln im unteren Drittel der Rinde repräsentiert werden. Auffällig: Im Verhältnis zu ihrer tatsächlichen Größe nehmen die Nervenzellen der Hände, des Kopfes und des Schlundes sehr große Areale ein. Die Nervenzellfortsätze ziehen aus der Hirnrinde in das Innere des Großhirns.

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Man kann die Großhirnrinde in vier Lappen unterteilen (Stirnlappen, Scheitellappen, Schläfenlappen und Hinterhauptslappen). Im Stirnhirn sind die Funktionen von Intelligenz, Sprache (motorisches Sprachzentrum), die Persönlichkeitsmerkmale sowie die Bewegungssteuerung zu finden. Zellen des Schläfenlappens sind wichtig für das Gedächtnis, für Gefühle und Emotionen. Der Schläfenlappen beherbergt zudem die Hörrinde und das Sprachverständnis. Insellappen: viele verschiedene Funktionen, z.B.

Das Kleinhirn (Cerebellum)

Das Kleinhirn (Cerebellum) wiegt mit circa 130 bis 140 Gramm zehnmal weniger als das Großhirn. Das Kleinhirn liegt an der Basis des Schädels unter dem Hinterhauptlappen des Großhirns. Es stimmt Bewegungen aufeinander ab und speichert Abläufe, sodass nach einiger Übung bestimmte Bewegungen automatisch erfolgen. Verbindungen zur Großhirnrinde, zum Hirnstamm, zum Rückenmark und zum Gleichgewichtsorgan ermöglichen es dem Kleinhirn, seine wichtigen Funktionen zu erfüllen. Das Cerebellum gibt keine Bewegungsimpulse, vielmehr stimmt es Bewegungen fein ab, erhält die Muskelspannung und das Gleichgewicht. Das Kleinhirn ist vor allem für das Gleichgewicht und die Steuerung von erlernten Bewegungsabläufen verantwortlich.

Wie das Großhirn hat auch das Cerebellum eine Rinde; in ihr liegt die graue Substanz des Kleinhirns: die Zellkörper der Nervenzellen. Genau wie das Großhirn, lässt sich auch das Kleinhirn in zwei Hemisphären einteilen. Zwischen den beiden Hälften liegt der Kleinhirnwurm.

Das Zwischenhirn (Diencephalon)

Das Zwischenhirn (Diencephalon) liegt zwischen Großhirn und Hirnstamm. Es besteht aus mehreren wichtigen Strukturen: Hypothalamus, Thalamus, Epithalamus und Subthalamus.

Im Thalamus treffen Informationen aus dem Körper und den verschiedenen Sinnesorganen ein. Der Thalamus leitet die Signale an das Großhirn weiter, nachdem er die Informationen im Vorfeld gefiltert hat. Dies vermeidet, dass das Hirn überlastet wird. 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.

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Der Hypothalamus steuert als übergeordnetes Schaltzentrum zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus, den Wasserhaushalt, die Schweißsekretion sowie Schmerz- und Temperaturempfinden. Er lässt sich sowohl über Nerven als auch durch Hormone beeinflussen. Der Hypothalamus steht in direktem Kontakt mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und verbindet das Hormon- mit dem Nervensystem. 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.

Der Hypothalamus ist ein wichtiges Koordinationszentrum im Körper. Der Hypothalamus ist daher der Schlüssel zur Umwandlung und Integration von Nervensignalen in endokrine Signale.

Der Hirnstamm (Truncus cerebri)

Der Hirnstamm (Truncus cerebri) ist der älteste Teil des Gehirns. Er befindet sich unter den anderen Abschnitten nahe dem Rückenmark und wird fast vollständig von beiden Hirnhälften, den Hemisphären, umschlossen. Im Hirnstamm befinden sich Nervenbahnen, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden. Weiterhin liegt dort das Atemzentrum. Es regelt die Atmung, das Herz-Kreislauf-System und den Blutdruck. Der Hirnstamm bildet den untersten Teil des Gehirns. Der Hirnstamm ist für die Verschaltung von Sinneseindrücken verantwortlich. Im Nachhirn überkreuzen sich viele Nervenbahnen unserer beiden Körperhälften.

Im Nachhirn kreuzen die aus dem Rückenmark kommenden Nervenbahnen. Das führt dazu, dass Informationen einer Körperseite in der gegenüberliegenden Hirnhälfte verarbeitet werden.

Dem Hirnstamm entspringen zwölf paarige Hirnnerven (I-XII). Sie haben motorische (Bewegung), sensible oder sensorische (Empfindungen) sowie vegetative (lebenswichtige Vorgänge) Funktionen.

• Nervus ophthalmicus: Empfindungen an Auge, Gesichtshaut, Nasenschleimhaut
• Nervus maxillaris: Oberkiefer und Zähne, Rachen
• Nervus mandibularis: Haut und Schleimhaut des Unterkiefers, Unterkieferzähne, Zunge, Kaumuskulatur
• Nervus abducens (VI): versorgt einen Augenmuskel
• Nervus fascialis (VII): Gesichtsmuskulatur (Mimik), Geschmack, Kopfdrüsen
• Nervus vestibulocochlearis (VIII): Hören, Gleichgewicht
• Nervus glossopharyngeus (IX): Geschmack, Schlucken (Schlundmuskeln)
• Nervus vagus (X)

Alle weiteren Nerven, die das Gehirn mit Informationen versorgen beziehungsweise Informationen vom Gehirn in die verschiedenen Körperregionen transportieren, entspringen im Rückenmark.

Funktionelle Organisation des Gehirns

Mit dem heutigen Wissen lässt sich eine sogenannte funktionelle Karte des Gehirns erstellen. Da sich die meisten Hirnleistungen einer bestimmten anatomischen Hirnregion zuordnen lassen, weisen bestimmte Ausfälle - etwa Bewegungsstörungen, Sprachstörungen oder Sehstörungen - bereits auf krankhafte Veränderungen eines bestimmten Hirnareals hin. Dabei kann es sich zum Beispiel um Durchblutungsstörungen (Schlaganfall) oder gut- oder bösartige Gewebeneubildungen handeln.

Blutversorgung des Gehirns

Bedeutsam sind auch die zahlreichen feinen Blutgefäße des Gehirns: die Kapillaren. Die Blut-Hirn-Schranke lässt nur wenige Stoffe passieren. Welche Stoffe die Blut-Hirn-Schranke durchlässt, kontrollieren die Endothel- und Gliazellen. 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.

Die Durchblutung des Gehirns läuft über zwei große, jeweils in Paaren angelegte Arterien ab. Seitlich am Hals entlang verläuft die innere Halsschlagader (Arteria carotis interna), die aus der Halsschlagader (Arteria carotis communis) entspringt.

Um zu verhindern, dass schädliche Substanzen ins Gehirn gelangen, gibt es eine Schranke. Die sogenannte Blut-Hirn-Schranke stellt eine Barriere zwischen den Blutgefäßen und den Nervenzellen dar.

Bildgebende Verfahren

Die modernen bildgebenden Verfahren (besonders die Magnetresonanz- oder Kernspin-Tomographie) erlauben die Darstellung der Hirnstruktur in Schichtbildsequenzen mit hoher Detailauflösung und Strukturkontrastierung. Bei der Magnetresonanztomographie (MRT) wird der Kopf sozusagen gescannt und ein Bild erstellt. Der Vorteil der Verwendung der "standardisierten" Schnittebenen liegt in der Erleichterung der Orientierung im dreidimensionalen Hirnraum. Darüber hinaus werden die Bildinterpretationen, intraindividuelle Folgeuntersuchungen und interindividuelle Vergleiche erleichtert.

Häufige Erkrankungen des Gehirns

Das Gehirn kann aber auch durch verschiedene Ursachen in seiner Funktion gestört oder beschädigt werden. Je nachdem, welcher Bereich des Gehirns beschädigt wird, können ganz unterschiedliche Symptome auftreten. Einige Beispiele für Erkrankungen des Gehirns sind:

• 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.

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