Übersicht

Das Gehirn ist ein erstaunliches, drei Pfund schweres Organ, das alle Funktionen des Körpers steuert, Informationen aus der Außenwelt interpretiert und die Essenz des Geistes und der Seele verkörpert. Intelligenz, Kreativität, Emotionen und Gedächtnis sind nur einige der vielen Dinge, die vom Gehirn gesteuert werden. Geschützt innerhalb des Schädels, besteht das Gehirn aus Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm.

Das Gehirn empfängt Informationen durch unsere fünf Sinne: Sehen, Riechen, Tasten, Schmecken und Hören – oft viele auf einmal. Es setzt die Nachrichten so zusammen, dass sie für uns eine Bedeutung haben, und kann diese Informationen in unserem Gedächtnis speichern. Das Gehirn steuert unsere Gedanken, unser Gedächtnis und unsere Sprache, die Bewegung der Arme und Beine und die Funktion vieler Organe in unserem Körper.

Das zentrale Nervensystem (ZNS) besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus Spinalnerven, die vom Rückenmark abzweigen, und Hirnnerven, die vom Gehirn abzweigen.

Gehirn

Das Gehirn setzt sich aus Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm zusammen (Abb. 1).

Abbildung 1. Das Gehirn besteht aus drei Hauptteilen: dem Großhirn, dem Kleinhirn und dem Hirnstamm.

Großhirn: ist der größte Teil des Gehirns und besteht aus der rechten und linken Hemisphäre. Es übernimmt höhere Funktionen wie die Interpretation von Berührungen, Sehen und Hören sowie Sprache, Denken, Emotionen, Lernen und die Feinsteuerung von Bewegungen.

Cerebellum: befindet sich unter dem Großhirn. Seine Funktion ist die Koordination von Muskelbewegungen, die Aufrechterhaltung der Körperhaltung und des Gleichgewichts.

Hirnstamm: fungiert als Relaiszentrum, das das Groß- und Kleinhirn mit dem Rückenmark verbindet. Es führt viele automatische Funktionen aus, wie Atmung, Herzfrequenz, Körpertemperatur, Wach- und Schlafzyklen, Verdauung, Niesen, Husten, Erbrechen und Schlucken.

Rechtes Gehirn – linkes Gehirn

Das Großhirn ist in zwei Hälften unterteilt: die rechte und die linke Hemisphäre (Abb. 2). Sie sind durch ein Faserbündel verbunden, das Corpus callosum, das Nachrichten von einer Seite zur anderen überträgt. Jede Hemisphäre steuert die gegenüberliegende Seite des Körpers. Wenn ein Schlaganfall auf der rechten Seite des Gehirns auftritt, kann der linke Arm oder das linke Bein schwach oder gelähmt sein.

Nicht alle Funktionen der Hemisphären werden gemeinsam genutzt. Im Allgemeinen steuert die linke Hemisphäre Sprache, Verstehen, Rechnen und Schreiben. Die rechte Hemisphäre steuert Kreativität, räumliches Vorstellungsvermögen, künstlerische und musikalische Fähigkeiten. Die linke Hemisphäre ist bei etwa 92% der Menschen dominant für Handgebrauch und Sprache.

Lappen des Gehirns

Die Großhirnhemisphären haben ausgeprägte Fissuren, die das Gehirn in Lappen unterteilen. Jede Hemisphäre hat 4 Lappen: Frontal-, Temporal-, Parietal- und Okzipitallappen (Abb. 3). Jeder Lappen kann wiederum in Bereiche unterteilt werden, die ganz bestimmten Funktionen dienen. Es ist wichtig zu verstehen, dass jeder Lappen des Gehirns nicht allein funktioniert. Es gibt sehr komplexe Beziehungen zwischen den Lappen des Gehirns und zwischen der rechten und linken Hemisphäre.

Abbildung 3. Das Großhirn ist in vier Lappen unterteilt: Frontal-, Parietal-, Okzipital- und Temporallappen.

Frontallappen

• Persönlichkeit, Verhalten, Emotionen
• Beurteilung, Planung, Problemlösung
• Sprache: Sprechen und Schreiben (Broca-Areal)
• Körperbewegung (motorischer Streifen)
• Intelligenz, Konzentration, Selbstwahrnehmung

Parietallappen

• Interpretiert Sprache, Wörter
• Tastsinn, Schmerz, Temperatur (Sinnesstreifen)
• Interpretiert Signale von Sehen, Hören, Motorik, Sensorik und Gedächtnis
• Räumliche und visuelle Wahrnehmung

Occipitallappen

• Interpretiert Sehen (Farbe, Licht, Bewegung)

Temporallappen

• Verstehen von Sprache (Wernicke Areal)
• Gedächtnis
• Hören
• Sequenzierung und Organisation

Sprache

Im Allgemeinen, ist die linke Hemisphäre des Gehirns für Sprache und Sprechen zuständig und wird als „dominante“ Hemisphäre bezeichnet. Die rechte Hemisphäre spielt eine große Rolle bei der Interpretation von visuellen Informationen und der räumlichen Verarbeitung. Bei etwa einem Drittel der Menschen, die Linkshänder sind, kann die Sprachfunktion auf der rechten Gehirnhälfte liegen. Linkshänder benötigen möglicherweise spezielle Tests, um festzustellen, ob ihr Sprachzentrum auf der linken oder rechten Seite liegt, bevor sie in diesem Bereich operiert werden.

Aphasie ist eine Störung der Sprache, die sich auf die Sprachproduktion, das Sprachverständnis, das Lesen oder das Schreiben auswirkt und auf eine Hirnverletzung zurückzuführen ist – am häufigsten durch einen Schlaganfall oder ein Trauma. Die Art der Aphasie hängt von dem geschädigten Hirnareal ab.

Broca-Areal: liegt im linken Frontallappen (Abb. 3). Wenn dieser Bereich geschädigt ist, kann es zu Schwierigkeiten bei der Bewegung der Zunge oder der Gesichtsmuskeln kommen, um die Sprachlaute zu erzeugen. Die Person kann noch lesen und gesprochene Sprache verstehen, hat aber Schwierigkeiten beim Sprechen und Schreiben (d. h. sie bildet Buchstaben und Wörter, schreibt nicht innerhalb von Zeilen) – dies wird Broca-Aphasie genannt.

Wernickesches Areal: liegt im linken Schläfenlappen (Abb. 3). Eine Schädigung dieses Areals verursacht die Wernicke-Aphasie. Die Betroffenen können in langen Sätzen sprechen, die keine Bedeutung haben, unnötige Wörter hinzufügen und sogar neue Wörter bilden. Sie können Sprachlaute erzeugen, haben aber Schwierigkeiten, Sprache zu verstehen und sind sich daher ihrer Fehler nicht bewusst.

Cortex

Die Oberfläche des Großhirns wird als Kortex bezeichnet. Sie hat ein gefaltetes Aussehen mit Hügeln und Tälern. Der Kortex enthält 16 Milliarden Neuronen (das Kleinhirn hat 70 Milliarden = 86 Milliarden insgesamt), die in bestimmten Schichten angeordnet sind. Die Nervenzellkörper färben den Kortex grau-braun und geben ihm seinen Namen – graue Substanz (Abb. 4). Unter der Hirnrinde befinden sich lange Nervenfasern (Axone), die Hirnareale miteinander verbinden – sie werden als weiße Substanz bezeichnet.

Die Faltung der Hirnrinde vergrößert die Oberfläche des Gehirns, so dass mehr Neuronen in den Schädel passen und höhere Funktionen möglich sind. Jede Falte wird als Gyrus bezeichnet, und jede Furche zwischen den Falten wird als Sulcus bezeichnet. Es gibt Namen für die Falten und Furchen, die helfen, bestimmte Hirnregionen zu definieren.

Tiefe Strukturen

Bahnen der weißen Substanz verbinden Bereiche des Cortex miteinander. Botschaften können von einem Gyrus zum anderen, von einem Lappen zum anderen, von einer Seite des Gehirns zur anderen und zu Strukturen tief im Gehirn wandern (Abb. 5).

Abbildung 5. Koronaler Querschnitt mit Darstellung der Basalganglien.

Hypothalamus: befindet sich im Boden des dritten Ventrikels und ist die Hauptsteuerung des vegetativen Systems. Er spielt eine Rolle bei der Steuerung von Verhaltensweisen wie Hunger, Durst, Schlaf und sexueller Reaktion. Außerdem reguliert es die Körpertemperatur, den Blutdruck, die Emotionen und die Sekretion von Hormonen.

Hypophyse: liegt in einer kleinen Knochentasche an der Schädelbasis, der Sella turcica. Die Hypophyse ist über den Hypophysenstiel mit dem Hypothalamus des Gehirns verbunden. Sie wird als „Hauptdrüse“ bezeichnet und steuert andere endokrine Drüsen im Körper. Sie schüttet Hormone aus, die die sexuelle Entwicklung steuern, das Knochen- und Muskelwachstum fördern und auf Stress reagieren.

Die Zirbeldrüse: Sie befindet sich hinter dem dritten Ventrikel. Sie hilft, die innere Uhr und den zirkadianen Rhythmus des Körpers zu regulieren, indem sie Melatonin absondert. Sie spielt eine Rolle bei der sexuellen Entwicklung.

Thalamus: dient als Relaisstation für fast alle Informationen, die zum Kortex kommen und gehen. Er spielt eine Rolle bei Schmerzempfindung, Aufmerksamkeit, Wachheit und Gedächtnis.

Basalganglien: umfassen das Caudat, Putamen und den Globus pallidus. Diese Kerne arbeiten mit dem Kleinhirn zusammen, um feine Bewegungen zu koordinieren, wie z.B. Bewegungen der Fingerspitzen.

Limbisches System: ist das Zentrum unserer Emotionen, des Lernens und des Gedächtnisses. Zu diesem System gehören der cinguläre Gyrus, der Hypothalamus, die Amygdala (emotionale Reaktionen) und der Hippocampus (Gedächtnis).

Gedächtnis

Das Gedächtnis ist ein komplexer Prozess, der drei Phasen umfasst: Kodierung (Entscheidung, welche Informationen wichtig sind), Speicherung und Abruf. Verschiedene Bereiche des Gehirns sind an unterschiedlichen Arten des Gedächtnisses beteiligt (Abb. 6). Damit ein Ereignis vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis übergehen kann – das nennt man Enkodierung.

• Das Kurzzeitgedächtnis, auch Arbeitsgedächtnis genannt, entsteht im präfrontalen Kortex. Es speichert Informationen für etwa eine Minute und seine Kapazität ist auf etwa 7 Begriffe begrenzt. Es ermöglicht Ihnen zum Beispiel, eine Telefonnummer zu wählen, die Ihnen jemand gerade gesagt hat. Es greift auch beim Lesen ein, um sich den gerade gelesenen Satz einzuprägen, damit der nächste einen Sinn ergibt.
• Das Langzeitgedächtnis wird im Hippocampus des Schläfenlappens verarbeitet und wird aktiviert, wenn Sie sich etwas für längere Zeit einprägen wollen. Dieses Gedächtnis hat eine unbegrenzte Kapazität für Inhalt und Dauer. Es enthält sowohl persönliche Erinnerungen als auch Fakten und Zahlen.
• Das Geschicklichkeitsgedächtnis wird im Kleinhirn verarbeitet, das Informationen an die Basalganglien weiterleitet. Es speichert automatisch erlernte Erinnerungen wie das Binden eines Schuhs, das Spielen eines Instruments oder das Fahrradfahren.

Ventrikel und Liquor

Das Gehirn hat hohle, mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume, die Ventrikel (Abb. 7). Im Inneren der Ventrikel befindet sich eine bandartige Struktur, die als Plexus choroideus bezeichnet wird und die klare, farblose Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) produziert. Der Liquor fließt innerhalb und um das Gehirn und das Rückenmark herum, um es vor Verletzungen zu schützen. Diese zirkulierende Flüssigkeit wird ständig absorbiert und wieder aufgefüllt.

Es gibt zwei Ventrikel tief in den Gehirnhälften, die Seitenventrikel. Beide verbinden sich mit dem dritten Ventrikel durch eine separate Öffnung, die Foramen Monro genannt wird. Der dritte Ventrikel ist mit dem vierten Ventrikel durch eine lange schmale Röhre verbunden, die Aquädukt von Sylvius genannt wird. Aus dem vierten Ventrikel fließt der Liquor in den Subarachnoidalraum, wo er das Gehirn umspült und polstert. Der Liquor wird von speziellen Strukturen im Sinus sagittalis superior, den Arachnoidalzotten, recycelt (oder absorbiert).

Es besteht ein Gleichgewicht zwischen der Menge an Liquor, die absorbiert wird, und der Menge, die produziert wird. Eine Störung oder Blockade in diesem System kann zu einer Ansammlung von Liquor führen, was eine Vergrößerung der Ventrikel (Hydrozephalus) oder eine Flüssigkeitsansammlung im Rückenmark (Syringomyelie) verursachen kann.

Schädel

Der Zweck des knöchernen Schädels ist es, das Gehirn vor Verletzungen zu schützen. Der Schädel wird von 8 Knochen gebildet, die entlang von Nahtlinien miteinander verschmelzen. Zu diesen Knochen gehören das Stirnbein, das Scheitelbein (2), das Schläfenbein (2), das Keilbein, das Hinterhauptbein und das Siebbein (Abb. 8). Das Gesicht wird von 14 paarigen Knochen gebildet, zu denen der Oberkiefer, das Zygoma, die Nasen-, Gaumen-, Tränen- und untere Nasenmuschel, der Unterkiefer und das Vomer gehören.

Abbildung 8. Das Gehirn befindet sich geschützt im Inneren des Schädels. Der Schädel wird aus acht Knochen gebildet.

Im Inneren des Schädels gibt es drei verschiedene Bereiche: die vordere Schädelgrube, die mittlere Schädelgrube und die hintere Schädelgrube (Abb. 9). Ärzte bezeichnen die Lage eines Tumors manchmal mit diesen Begriffen, z.B. mittleres Fossa-Meningiom.

Gleich den Kabeln, die hinten aus einem Computer herauskommen, verlassen alle Arterien, Venen und Nerven die Schädelbasis durch Löcher, die Foramina genannt werden. Das große Loch in der Mitte (Foramen magnum) ist der Austritt des Rückenmarks.

Hirnnerven

Das Gehirn kommuniziert mit dem Körper durch das Rückenmark und zwölf Paare von Hirnnerven (Abb. 9). Zehn der zwölf Hirnnervenpaare, die das Hören, die Augenbewegung, die Gesichtsempfindungen, den Geschmack, das Schlucken und die Bewegung der Gesichts-, Nacken-, Schulter- und Zungenmuskulatur steuern, haben ihren Ursprung im Hirnstamm. Die Hirnnerven für das Riechen und Sehen haben ihren Ursprung im Großhirn.

Die römischen Ziffern, Namen und Hauptfunktionen der zwölf Hirnnerven:

Nummer	Name	Funktion
I	olfactory	geruch
II	optisch	Sehen
III	Okulomotorisch	Bewegt Auge, Pupille
IV	Trochlear	bewegt Auge
V	trigeminal	Gesicht Gefühl
VI	abducens	Bewegung Auge
VII	Gesicht	Bewegt Gesicht, speicheln
VIII	vestibulocochlear	Hören, Gleichgewicht
IX	Glossopharyngeal	Geschmack, Schlucken
X	Vagus	Herzfrequenz, Verdauung
XI	Zubehör	Bewegt Kopf
XII	Hypoglossus	Zunge bewegt

Hirnhäute

Das Gehirn und das Rückenmark sind von drei Gewebeschichten, den Hirnhäuten, bedeckt und geschützt. Von der äußersten Schicht nach innen sind es: die Dura mater, die Arachnoidea mater und die Pia mater.

Dura mater: ist eine starke, dicke Membran, die die Innenseite des Schädels dicht auskleidet; ihre beiden Schichten, die periostale und die meningeale Dura, sind miteinander verschmolzen und trennen sich nur, um venöse Sinus zu bilden. Die Dura bildet kleine Falten oder Kompartimente. Es gibt zwei spezielle Duralfalten, die Falx und das Tentorium. Die Falx trennt die rechte und linke Gehirnhälfte, das Tentorium trennt das Großhirn vom Kleinhirn.

Arachnoidea: ist eine dünne, netzartige Membran, die das gesamte Gehirn bedeckt. Die Arachnoidea besteht aus elastischem Gewebe. Der Raum zwischen der Dura und der Arachnoidea wird als Subduralraum bezeichnet.

Pia mater: schmiegt sich mit ihren Falten und Rillen an die Oberfläche des Gehirns. Die Pia mater hat viele Blutgefäße, die tief ins Gehirn reichen. Der Raum zwischen Arachnoidea und Pia wird als Subarachnoidalraum bezeichnet. Hier badet und polstert der Liquor das Gehirn.

Blutversorgung

Das Blut wird von zwei paarigen Arterien, den inneren Halsschlagadern und den Vertebralarterien, zum Gehirn transportiert (Abb. 10). Die inneren Karotisarterien versorgen den größten Teil des Großhirns.

Die Vertebralarterien versorgen das Kleinhirn, den Hirnstamm und die Unterseite des Großhirns. Nach dem Durchtritt durch den Schädel vereinigen sich die rechte und linke Vertebralarterie zur Arteria basilaris. Die Arteria basilaris und die Arteria carotis interna „kommunizieren“ miteinander an der Basis des Gehirns, dem sogenannten Circulus Willis (Abb. 11). Die Kommunikation zwischen dem inneren Karotissystem und dem vertebral-basilären System ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal des Gehirns. Wenn eines der großen Gefäße blockiert wird, ist es möglich, dass ein kollateraler Blutfluss über den Circle of Willis kommt und eine Schädigung des Gehirns verhindert.

Der venöse Kreislauf des Gehirns unterscheidet sich stark von dem des restlichen Körpers. Normalerweise verlaufen Arterien und Venen gemeinsam, da sie bestimmte Bereiche des Körpers versorgen und entwässern. Man würde also denken, dass es ein Paar von Vertebralvenen und inneren Karotisvenen geben würde. Dies ist jedoch im Gehirn nicht der Fall. Die großen Venensammler sind in die Dura integriert und bilden die venösen Sinus – nicht zu verwechseln mit den Luftsinus im Gesichts- und Nasenbereich. Die venösen Sinus sammeln das Blut aus dem Gehirn und leiten es zu den inneren Jugularvenen. Die Sinus sagittalis superior und inferior entwässern das Großhirn, die Sinus cavernosum entwässern die vordere Schädelbasis. Alle Nasennebenhöhlen entwässern schließlich zu den Sinus sigmoidei, die aus dem Schädel austreten und die Jugularvenen bilden. Diese beiden Jugularvenen sind im Wesentlichen die einzige Drainage des Gehirns.

Zellen des Gehirns

Das Gehirn besteht aus zwei Arten von Zellen: Nervenzellen (Neuronen) und Gliazellen.

Nervenzellen

Es gibt viele Größen und Formen von Neuronen, aber alle bestehen aus einem Zellkörper, Dendriten und einem Axon. Das Neuron überträgt Informationen durch elektrische und chemische Signale. Versuchen Sie sich die elektrische Verkabelung in Ihrem Haus vorzustellen. Ein elektrischer Schaltkreis besteht aus zahlreichen Drähten, die so miteinander verbunden sind, dass eine Glühbirne leuchtet, wenn ein Lichtschalter betätigt wird. Ein Neuron, das erregt ist, überträgt seine Energie an Neuronen in seiner Umgebung.

Neuronen übertragen ihre Energie, oder „sprechen“, miteinander über einen winzigen Spalt, der Synapse genannt wird (Abb. 12). Ein Neuron hat viele Arme, Dendriten genannt, die wie Antennen wirken und Nachrichten von anderen Nervenzellen aufnehmen. Diese Nachrichten werden an den Zellkörper weitergeleitet, der entscheidet, ob die Nachricht weitergeleitet werden soll. Wichtige Nachrichten werden an das Ende des Axons weitergeleitet, wo sich Säcke mit Neurotransmittern in die Synapse öffnen. Die Neurotransmitter-Moleküle durchqueren die Synapse und passen in spezielle Rezeptoren auf der empfangenden Nervenzelle, was diese Zelle dazu anregt, die Nachricht weiterzuleiten.

Gliazellen

Glia (griechisches Wort für Leim) sind die Zellen des Gehirns, die die Neuronen mit Nahrung, Schutz und struktureller Unterstützung versorgen. Es gibt etwa 10- bis 50-mal mehr Glia- als Nervenzellen und sie sind der häufigste Zelltyp, der an Hirntumoren beteiligt ist.

• Astroglia oder Astrozyten sind die Kümmerer – sie regulieren die Blut-Hirn-Schranke und ermöglichen die Interaktion von Nährstoffen und Molekülen mit Neuronen. Sie kontrollieren die Homöostase, die neuronale Verteidigung und Reparatur, die Narbenbildung und beeinflussen auch die elektrischen Impulse.
• Oligodendroglia-Zellen bilden eine fetthaltige Substanz, die Myelin genannt wird und die Axone isoliert – dadurch können elektrische Nachrichten schneller übertragen werden.
• Ependymale Zellen kleiden die Ventrikel aus und sezernieren Liquor (CSF).
• Mikroglia sind die Immunzellen des Gehirns, die es vor Eindringlingen schützen und Trümmer aufräumen. Außerdem beschneiden sie Synapsen.

Quellen &Links

Wenn Sie weitere Fragen haben, kontaktieren Sie bitte Mayfield Brain & Spine unter 800-325-7787 oder 513-221-1100.

Links

brainfacts.org

thebrain.mcgill.ca

Aktualisiert > 4.2018
reviewed by > Tonya Hines, CMI, Mayfield Clinic, Cincinnati, Ohio