Das echte Gehirn: Eine detaillierte Beschreibung

Das menschliche Gehirn ist ein faszinierendes Organ. Im Durchschnitt wiegt es etwa 1400 Gramm und enthält rund 100 Milliarden Nervenzellen. Seit Jahrtausenden fasziniert sein Aufbau die Wissenschaft. Bereits 1500 v. Chr. gab es in Ägypten Aufzeichnungen über die Struktur des Gehirns. Als Alleinstellungsmerkmal der Wirbeltiere verarbeitet es Sinneswahrnehmungen und koordiniert Bewegungen. Es ist ein lebenswichtiges, sensibles Organ, das durch verschiedene Schutzmechanismen vor mechanischen Einwirkungen, Stößen, Schlägen und Krankheitserregern geschützt wird.

Schutzmechanismen des Gehirns

Das Gehirn ist durch verschiedene Strukturen geschützt:

• Der knöcherne Schädel: Die äußerste Schutzschicht besteht aus dem knöchernen Schädel, der in Gesichts- und Hirnschädel unterteilt ist. Der größere Hirnschädel umschließt das Gehirn und schützt es vor mechanischen Einwirkungen.
• Die Hirnhäute: Unterhalb des Schädels liegen die Hirnhäute (Meningen). Diese bestehen aus drei Schichten:
  • Dura mater (harte Hirnhaut): Die äußere, feste Schicht.
  • Arachnoidea (Spinnengewebshaut): Die mittlere Hirnhaut, die aus Bindegewebe mit kollagenen Fasern besteht und wie ein Spinnennetz aussieht.
  • Pia mater (weiche Hirnhaut): Die innerste Schicht, die dem Gehirn direkt anliegt.

Obwohl die Hirnhäute das Gehirn gut vor Krankheitserregern schützen, können Bakterien und Viren diese Barrieren manchmal durchdringen. Dies kann durch offene Kopfwunden, über den Blutkreislauf oder durch sich ausbreitende Infektionen aus den Nasennebenhöhlen und dem Mittelohr geschehen. Wenn Erreger in die Hirnhäute eindringen, kann dies zu einer Hirnhautentzündung (Meningitis) führen.

Interessanterweise ist das Gehirn selbst nicht schmerzempfindlich, da es keine Schmerzrezeptoren besitzt.

Der Aufbau des Gehirns

Das menschliche Gehirn ähnelt im Aufbau dem anderer Wirbeltiere. Während der vorgeburtlichen Entwicklung ist die Gliederung des Gehirns besonders gut erkennbar. In der Gehirnanlage des Embryos gibt es für jeden Abschnitt des Gehirns ein Hirnbläschen. Mit fortschreitender Entwicklung des Embryos vergrößern und differenzieren sich diese Hirnbläschen.

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Die Hauptbestandteile des Gehirns sind:

• Großhirn (Cerebrum): Das Großhirn macht etwa 80 % des Gehirnvolumens aus und besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den Balken (Corpus callosum) in der Mitte getrennt sind. Der Balken ist ein Strang aus Nervenfasern, der die beiden Hälften miteinander verbindet. Die äußerste Schicht des Großhirns ist die Großhirnrinde (Cortex cerebri), die nur wenige Millimeter dick ist. Die Großhirnrinde ist für höhere Gehirnfunktionen wie Lernen, Denken und Verstehen zuständig. Das Großhirn kontrolliert Bewegungen, verarbeitet Sinneseindrücke und ist für bewusste und unbewusste Handlungen sowie Gefühle verantwortlich. Es ist außerdem für Sprache, Hören, Intelligenz und Gedächtnis zuständig.
  • Die linke Gehirnhälfte ist bei den meisten Menschen auf Sprache und abstraktes Denken spezialisiert, während die rechte Gehirnhälfte für räumliches Denken und bildhafte Zusammenhänge zuständig ist. Die rechte Gehirnhälfte steuert die linke Körperseite, die linke Gehirnhälfte die rechte Körperseite.
• Zwischenhirn (Diencephalon): Das Zwischenhirn ist das oberste Regulationszentrum des vegetativen Nervensystems und überwacht lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Appetit- und Durstempfinden. Der bekannteste Teil des Zwischenhirns ist der Hypothalamus mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse). Der Thalamus leitet Sinneseindrücke der Haut, der Augen und der Ohren an das Großhirn weiter. Der Hypothalamus reguliert Hunger, Durst, Schlaf und den Hormonhaushalt.
• Mittelhirn (Mesencephalon): Das Mittelhirn verbindet das Zwischenhirn mit dem Kleinhirn. Zusammen mit dem verlängerten Rückenmark und der Brücke bildet es den Hirnstamm.
• Kleinhirn (Cerebellum): Das Kleinhirn ist für die Koordination aller motorischen Abläufe des Körpers verantwortlich. Es speichert Gewohnheiten und automatische Bewegungen.
• Hirnstamm (Truncus encephali): Der Hirnstamm schaltet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und zum Rückenmark um und kontrolliert Bewegungen der Augen sowie die Mimik.
• Verlängertes Rückenmark (Medulla oblongata): Auch als Nachhirn bezeichnet, bildet es den Übergang zum Rückenmark.

Die Blutversorgung des Gehirns

Das Gehirn benötigt eine ständige Versorgung mit Sauerstoff, Glukose und anderen Nährstoffen. Daher ist es besonders gut durchblutet. Die Blutversorgung erfolgt über verschiedene Arterien:

• Vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior): Versorgt das Gewebe hinter der Stirn und im Bereich des Scheitels.
• Mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media): Versorgt die Seite und weiter innen liegende Gehirnbereiche.
• Hintere Hirnarterie (Arteria cerebri posterior): Versorgt den Hinterkopf, den unteren Bereich des Gehirns und das Kleinhirn.

Die vordere und mittlere Hirnarterie zweigen von der inneren Halsschlagader ab, während die hintere Hirnarterie mit Blut aus den Wirbelarterien versorgt wird. Die Arterien sind unterhalb des Gehirns über kleinere Blutgefäße miteinander verbunden, was eine gewisse Kompensation bei Durchblutungsstörungen ermöglicht. Die feinsten Verzweigungen der Hirnarterien (Kapillaren) bilden die Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vor Schadstoffen schützt. Das verbrauchte Blut wird über die Gehirnvenen abtransportiert.

Die Lernfähigkeit des Gehirns

Das menschliche Gehirn ist äußerst lernfähig und wird bis ins hohe Alter ständig umgebaut. Neurobiologen vergleichen es mit einem Muskel, der trainiert werden kann. Diese lebenslange Lernfähigkeit ermöglicht es uns, uns an neue Herausforderungen anzupassen und neue Fähigkeiten zu erlernen. Lernen findet an den Synapsen statt, wo elektrische Signale von einer Nervenzelle zur nächsten übertragen werden. Die Effektivität der Übertragung kann variieren (synaptische Plastizität). Synapsen können verstärkt (Langzeitpotenzierung, LTP) oder abgeschwächt werden, und es können sogar neue Synapsen gebildet oder abgebaut werden.

Forschung am Gehirn

Wissenschaftler nutzen verschiedene Methoden, um das Gehirn zu erforschen:

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• EEG (Elektroenzephalogramm): Zur Messung der Gehirnaktivität.
• MRT (Magnetresonanztomografie): Zur Visualisierung von Gehirnstrukturen und Verbindungen.
• Funktionelle MRT (fMRT): Zur Unterscheidung zwischen aktiven und nicht aktiven Gehirnregionen.

Die Forschung konzentriert sich auf die Entschlüsselung des neuronalen Codes, die Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen, die Kartierung des "sozialen Netzwerks" im Gehirn und die Untersuchung des Gehirnalterungsprozesses sowie des Einflusses von Infektionskrankheiten.

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