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Anatomischer Aufbau des Gehirns

Überblick

 
 
  Das Gehirn des Menschen ist, so wie es heute aussieht, das Ergebnis einer langen evolutionären Entwicklung. Es ist Teil des Zentralnervensystems (ZNS), das vom Gehirn und dem Rückenmark gebildet wird. Von den Schädelknochen und von drei Hautschichten, den Hirnhäuten (Meninge) umgeben, ist das Gehirn gut geschützt.

Das menschliche Gehirn ist eine etwa 1,3 Kilogramm schwere Masse aus rosa-grauem Gewebe. Mit seinen etwa zehn Milliarden, untereinander verknüpften Nervenzellen werden sämtliche geistigen Funktionen gesteuert. Außer Nervenzellen (Neuronen) sind im Gehirn auch Stützzellen (Gliazellen), Blutgefäße und Organe zu finden, die bestimmte Substanzen ausscheiden.
Als Steuerzentrale für Bewegungen, Schlaf, Hunger, Durst und praktisch alle anderen Lebensfunktionen ist das Gehirn jener Teil unseres Organismus, ohne den wir nicht leben können.
Im Gehirn entstehen alle menschlichen Gefühle wie Liebe und Hass, Angst oder Freude und Trauer.
Unser Gehirn empfängt über die Nerven unzählige Signale von anderen Körperteilen und aus der Umwelt und interpretiert diese.
 

Vom anatomischen Aufbau her betrachtet, besteht das Gehirn aus drei Teilbereichen, die miteinander verbunden sind: Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm. Zum Hirnstamm, der sich an das Rückenmark anschließt, gehören alle Elemente und Strukturen zwischen dem Großhirn und dem Rückenmark, also das Zwischenhirn, das Mittelhirn, die Brücke und das verlängerte Rückenmark. Alle diese Teile entstehen in der embryonalen Entwicklung des Menschen.

Das Großhirn

Das Großhirn (Cerebrum) ist mit einem Anteil von etwa 85% an der Gesamtmasse des Gehirns der größte der drei Hirnteile. Es besitzt durch die zahlreichen Windungen eine sehr große Oberfläche, an deren Außenseite sich die Großhirnrinde (cerebraler Cortex) befindet. Mit seiner großen Oberfläche und der hoch entwickelten äußeren Schicht (Großhirnrinde) ist es die Ursache dafür, dass der Mensch den Tieren an Intelligenz überlegen ist. Das Großhirn ist in Längsrichtung durch eine Furche in eine rechte und eine linke Hälfte aufgeteilt (Lateralismus). Diese beiden Hälften (Hemisphären des Gehirns) sind mit einen Strang aus weißen Nervenfasern verbunden, den so genannten Gehirnbalken (Corpus callosum). Über diesen werden wichtige Informationen zwischen den beiden Hirnhälften ausgetauscht.
Jede der beiden Gehirnhälften besteht aus vier durch Furchen getrennte Lappen, deren Name bei vier von ihnen von dem darüber liegenden Schädelknochen benannt werden. Diese sind:

Die Insel, die oft auch als  fünfter Lappen bezeichnet wird, ist von außen nicht sichtbar, da sie sich im Inneren des Gehirns befindet. Die Rolando-Furche trennt Stirn- und Scheitellappen voneinander, ebenso werden der Scheitel- und der Hinterhauptslappen durch eine Furche voneinander getrennt.
Die Hirnrinde (Cortex, Kortex) mit ihrer grauen Gehirnsubstanz ist die Außenschicht beider Gehirnhälften und ist etwa drei bis vier Millimeter dick. Sie setzt sich aus Schichten von Zellen zusammen, die  nicht von einer Isolierschicht umgeben sind (nicht myelinisierte Zellen) und umhüllt damit die innere weiße Gehirnsubstanz. Diese besteht aus Zellen, die  von einer Scheide aus Myelin umhüllt sind und die das Großhirn und andere Gehirnteile miteinander über Projektions-  Diese myelinisierten Zellen verbinden das Großhirn und andere Gehirnteile (Projektionsfasern) und stellen in derselben Hirnhälfte über Assoziationsfasern Verbindungen her, sowie  stellen Verbindungen den vorderen und hinteren Teil des Großhirnes, verschiedene Teile derselben Hirnhälfte Verbindungen zwischen der rechten und linken Gehhirnhälfte (Kommissuren).

In jeder Gehirnhälfte gibt es einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum (Ventrikel). Die beiden Seitenventrikel sind durch kleine Öffnungen (Monroe-Foramen) mit einem dritten Ventrikel verbunden, der sich zwischen den Gehirnhälften befindet. Dieser geht dann in einen vierten Ventrikel über, der einen Hohlraum zwischen Pons (Brücke) und Kleinhirn bildet. Der Kanal, der zwischen drittem und viertem Ventrikel existiert, trägt die Bezeichung Aquaeductus cerebri oder Aquaeductus Sylvii. Die Gehirnventrikel,  der Rückenmarkskanal und der gesamte Raum zwischen Pia mater und Arachnoidea (Subarachnoidalraum) sind mit der Gehirnflüssigkeit (Liquor) gefüllt, die dafür sorgt, dass das Gehirn in der Schädelhöhle schwebend gelagert ist. Darüber hinaus schützt sie den inneren Teil des Gehirns vor Druckschwankungen und hilft dabei, chemische Substanzen durch das Nervensystem zu transportieren.

Der Hirnstamm

Der Hirnstamm besteht aus drei Teilen:

Durch den Hirnstamm, die vordere Verlängerung des Rückenmarks bestehend aus Medulla, Brücke und ventralem Teil des Mittelhirns "laufen alle Faserbahnen, die sensorische Informationen in höhere Hirnzentren und motorische Befehle aus den höheren Zentren in die Peripherie senden, so dass die Übertragung von Daten eine der wichtigsten Funktionen von Medulla und Brücke sind." (Campbell/Reece 2003, S. 1246)

Die retikuläre Formation

Die retikuläre Formation (Formatio reticularis) stellt ein Geflecht von Nervenzellen (Neuronengeflecht) dar, das aus über 90 verschiedenen Kernen (Nuclei) besteht, die den ganzen Hirnstamm durchziehen. Ein Teil der retikulären Formation stellt das retikuläre aktivierende System (RAS) dar, das u. a. den Schlaf- und Wachzustand reguliert und nur bestimmte Informationen an die Großhirnrinde weiterleitet (sensorische Filterfunktion). Diesem kommt bei Aufmerksamkeitsprozessen eine große Bedeutung hat.

Das Zwischenhirn

Das Zwischenhirn (Dienzephalon) besteht aus dem Thalamus und dem Hypothalamus, die ganz verschiedene Funktionen haben.

Thalamus

Der Thalamus, der zum Zwischenhirn zählt, liegt genau in der Mitte des Gehirns zwischen den beiden Großhirnhälften und besteht aus zwei rundlichen Massen grauen Gewebes. Er ist ein Nucleus (Kern im Nervensystem mit zahlreichen Synapsen), in dem Neuronen für alle Sinnesmodalitäten außer dem Geruchssinn auf ihrem Weg zu ihren primären sensorischen Arealen durch Synapsen verschaltet sind. Damit ist er das "Haupteingangszentrum für sensorische Information zum Großhirn" (Campbell/Reece 2003, S. 1249) fungiert also als Schaltstelle für ankommende Signale der Sinne und ausgesandte motorische Signale, die dann zur Großhirnrinde (Cortex) hin bzw. von ihr weg geleitet werden.  Mit Ausnahme des Geruchs laufen alle Sinneswahrnehmungen auf dem Weg zum Gehirn zunächst durch eigene Nuclei (Gruppen von Nervenzellen) im Thalamus.

Der Hypothalamus

Der Hypothalamus stellt "die Schnittstelle zwischen dem Nervensystem und dem Hormonsystem dar." (Gegenfurtner 2005, S.12) Er wirkt bei der Steuerung zahlreicher wichtiger Körperfunktionen, steht in enger Verbindung mit der Hypophyse (Hirnanhangdrüse), der zentralen Regelstation für die Ausschüttung von Hormonen, und arbeitet koordiniert mit der Retikulärformation zusammen. Er befindet sich in der Mitte der Gehirnunterseite unmittelbar unter dem Thalamus und besteht aus mehreren von einander abgegrenzten Feldern und Kernen (Nuclei). Der Hypothalamus ist die Triebkraft für das Überleben und die Fortpflanzung und regelt damit unsere Nahrungsaufnahme, unsere Körpertemperatur, den Schlaf, Gefühle und die Sexualität.  Darüber hinaus regelt er über das unwillkürliche Nervensystem die Funktion von inneren Organen.

Das Mittelhirn

Das Mittelhirn (Mesenzephalon), das sich über der Brücke befindet, besteht aus dem Mittelhirndach (Tectum), und dem Tegmentum. Das Mittelhirndach stellt ein Schaltzentrum dar, das die codierten sensorischen Informationen an bestimmte Regionen des Vorderhirns sendet (vgl. Campbell/Reece 2003, S. 1246f.) Die Großhirnschenkel stellen Fasersysteme dar, die Impulse zum Großhirn und von ihm weg leiten können. Vier Gewebekörper (Corpora quadrigemina) bilden gemeinsam die Vierhügelplatte bilden und leiten optische Signale über die beiden oberen Hügel (colliculi superiores) und akustische Signale über die beiden unteren Hügel (colliculi inferiores) an die Nervenbahnen weiter. Die schwarze Gehirnsubstanz (Substantia nigra) etnhält Zellen, die den Botenstoff Dopamin ausschütten. Im Tegmentum befindet sich auch der Aquaeductus Sylvii, ein Kanal mit Flüssigkeit um den herum sich graue Gehirnsubstanz befindet, der für das Empfinden von Schmerz, unter Umständen aber auch für Suchtzustände Bedeutung besitzen. Außerdem befinden sich auch die Nuclei (Kerne) des  dritten und vierten Gehirnnervs im Mittelhirn.

Das Kleinhirn

Im hinteren Teil des Schädels unter dem Großhirn liegt das Kleinhirn, das eine Art Anhängsel der Brücke ist. Es besteht außen aus grauen, nicht myelinisierten Zellen und hat innen weiße Zellen, die eine Myelinschicht aufweisen. Seine zwei Hälften sind durch den Kleinhirnwurm (Vermis) aus weißen Nervenfasern verbunden und stehen darüber hinaus auch mit anderen Gehirnteilen über drei Faserbündel in Verbindung. Diese so genannten Kleinhirnstiele führen zum Mittelhirn, zur (Gehirn-)Brücke und zum verlängerten Rückenmark.
Das Kleinhirn koordiniert unsere Bewegungen und motorischen Tätigkeiten aller Art, ist insbesondere für das Erlernen neuer Bewegungen zuständig und arbeitet als Steuerungszentrale, ohne dass wir es bemerken, an der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts. Ferner sorgt das Kleinhirn auch für die willentliche Muskelanspannung, die für Körperhaltung und Gleichgewicht verantwortlich ist.

Die Brücke

Die Brücke (auch: Gehirnbrücke, Pons) befindet sich zwischen verlängertem Mark und Mittelhirn und sitzt damit unmittelbar vor dem Kleinhirn. Einige ihrer neuronalen Kerne (Nuclei) gehören zur Retikulärformation (Formatio reticularis). Die Brücke besteht überwiegend  weißen Nervenfasern, die quer und längs verlaufen und zu einer komplexen Struktur verflochten sind. Von den Kleinhirnstielen geht eine Querbrücke aus Fasern aus, die beide Hälften verbindet. Dazu kommt noch ein komplexes  System von Längsfasern, das sich vom verlängerten Mark zu den Großhirnhälften erstreckt. Außerdem liegen die Nuclei (Kerne) des fünften, sechsten, siebten und achten Gehirnnervs in der Brücke.

Das verlängerte Mark

Das verlängerte Mark (Medulla oblongata) liegt zwischen Rückenmark und Brücke. Es stellt im Prinzip einen pyramidenförmiger Fortsatz des Rückenmarks dar. Einige Kerne (Nuclei) gehören dabei auch zur Retikulärformation  Im verlängerten Mark befinden sich zudem die Ausgangspunkte des neunten, zehnten, elften und zwölften Gehirnnervs. Die Nervenimpulse werden im verlängerten mit auf- und absteigende Fasern zwischen Rückenmark und Gehirn weitergeleitet. Darüber hinaus steuert das verlängerte Mark auch den Wechsel von Schlaf- und Wachzustand, die Körpertemperatur, den Herzschlag, die Verengung von Blutgefäßen, die Atmung und andere unwillkürliche Funktionen unseres Körpers mit.

Limbisches System

Einige Teile von Thalamus, Hypothalamus, Hippocampus, Mandelkern (Amygdala), Schweifkern, Septum cervicale und Mittelhirn bilden zusammen das limbische System. Diese Funktionseinheit des Gehirn ist über Nervenfasern miteinander verknüpft. Es spielt eine zentrale Rolle bei einigen Verhaltensweisen,

  • vermittelt primäre Emotionen (z. B. Lachen, Weinen)

  • färbt bestimmte lebenswichtige, basale Verhaltensprogramme des Hirnstamms emotional ein (z. B. Esstrieb, Aggressivität, Sexualität)

  • regelt die emotionale Bindungsfähigkeit an andere Individuen

  • spielt eine große Rolle bei der Speicherung und dem Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis

Damit stellt es das Fundament der im höheren Cortex angesiedelten höheren kognitiven Funktionen dar. (vgl. Campbell/Reece 2003, S. 1254)

Die Gehirnnerven

An der Unterseite des Gehirns entspringen zwölf Paare symmetrisch angeordneter Nerven, die zu verschiedenen Teilen von Kopf und Hals laufen. Manche dieser von hinten nach vorn durchnummerierten Nerven steuern Muskelbewegungen, andere sind für die Sinneswahrnehmung da.

Die Blutgefäße

Das Gehirn wird von zwei Gruppen von Gehirnschlagadern mit Sauerstoff und Glucose versorgt. Die beiden Kopfschlagadern verzweigen sich am Halsansatz in einen inneren und einen äußeren Ast. Der äußere bringt Blut zur Außenseite des Schädels, der innere transportiert Blut in den vorderen Teil des Gehirns. Das übrige Gehirn wird von den Wirbelschlagadern versorgt. Diese verbinden sich an der Unterseite des Gehirns  mit den inneren Kopfschlagadern zum Willis-Ring. Von dort fließen  25 Prozent des vom Herzen gepumpten Blutes durch das äußerst fein verästelte Geflecht der Arterien im Groß- und Kleinhirn.

Gert Egle, zuletzt bearbeitet am: 01.08.2017

 
      
    
   Arbeitsanregungen:

Arbeiten Sie in einer tabellarischen Übersicht die anatomischen Bestandteile des Gehirns und ihre Funktionen heraus.
 

 
     
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