Video: Aufbau des Gehirns

Du merkst es vielleicht nicht, aber während du hier sitzt und deinen Computer zum Lernen benutzt, verarbeitet und tauscht er Informationen in einer binären Sprache aus, die aus Einsen und Nullen besteht. Das ermöglicht dir zum Beispiel dass du in die Suchleiste bei Kenhub nur den Begriff „Schädel“ eingeben musst und dann, dank der verschlüsselten Computersprache, schnell Informationen von unserer Website erhältst. So kannst du ganz einfach unsere Artikel lesen, Videos ansehen, Illustrationen betrachten und dein Wissen testen!

Die Funktion deines Gehirns lässt sich mit der eines Computers vergleichen: Auch hier gibt es zur Informationsweiterleitung eine Art binären Code. Das Gehirn sendet entweder ein Aktionspotential oder eben nicht. Genau das ermöglicht uns so vielfältige Dinge wie das Sehen, Hören, Schmecken und Fühlen, die Kontraktion unserer Muskeln oder die Verdauung unserer Nahrung. Ja, unser Gehirn ist ein ganz schöner Supercomputer- man könnte Jahre damit verbringen, über seine Leistung zu sprechen.

Aber fangen wir heute erstmal mit den Grundlagen dieses komplexen Themas an. Mein Name ist Steffi und damit herzlich willkommen zu einem neuen Kenhub-Tutorial. Dieses Tutorial ist eine Einführung in den Aufbau und die Funktionsweise des Gehirns. Bevor wir zu den Details kommen, gebe ich euch jetzt zuerst einen kurzen Überblick darüber, was uns in diesem Tutorial alles erwartet. Wir werden mit einer allgemeinen Einführung zum Gehirn anfangen und uns seine Beziehung zum Rest des Körpers anschauen. Dabei werden wir insbesondere auf die Beziehung zwischen dem zentralen Nervensystem, kurz ZNS, und dem peripheren Nervensystem, kurz PNS, eingehen.

Danach werdet ihr mir glauben, dass das Hirn in seiner Funktionsweise wirklich einem Computer ähnelt. Im Anschluss werden wir uns die verschiedenen Abschnitte des Gehirns ansehen. Wir werden mit dem Hirnstamm und seinen drei Anteilen beginnen, welche die grundlegendsten Funktionen des Körpers steuern wie zum Beispiel das Atmen oder die Herzfrequenz.

Als nächstes werden wir uns das Kleinhirn, oder wie es auf Latein genannt wird, das Cerebellum, anschauen. Dabei werden wir erfahren, wie es an der Ausführung feinmotorischer Bewegungen beteiligt ist. Danach wollen wir einen Blick auf das darüber liegende Diencephalon, das Zwischenhirn, werfen. Es agiert als Mediator zwischen dem Nervensystem und der Peripherie. Hierfür empfängt es Informationen, verarbeitet diese und sendet sie an die richtige Stelle weiter.

Als letztes wird es um den gewundenen Teil des Gehirns, das sogenannte Telencephalon, gehen. Ihr kennt es sicher bereits unter seinem deutschen Namen als Großhirn. Ihr werdet sehen, dass hier die komplexesten Aufgaben bewältigt werden: Beispielsweise das kritische und problemorientierte Denken oder willkürliche Bewegungen. Das Großhirn besteht aus zwei Hirnhälften, den beiden Hemisphären. Beide besitzen mehrere Lappen, die jeweils eine bestimmte Funktion haben. Aber dazu später mehr. Und zu guter Letzt werden wir noch den weißen Kittel überziehen und über einige klinisch relevante Aspekte reden.

Bevor wir uns also gleich zu den Details vorarbeiten, lasst uns noch einmal wiederholen, wie sich das Gehirn als integraler Bestandteil in das Nervensystem einfügt. Vielleicht hast du dich ja schon einmal auf unserer Webseite umgeschaut und weißt bereits, dass das Gehirn zusammen mit dem Rückenmark Teil des zentralen Nervensystems ist. Es ist wichtig für die Ausführung vieler lebensnotwendiger Funktionen. Auch darauf werden wir noch genauer eingehen. Außerhalb des zentralen Nervensystems, also in der Peripherie des Körpers, befindet sich das periphere Nervensystem, das in reger Kommunikation mit dem zentralen Nervensystem steht. Das zentrale Nervensystem, insbesondere das Gehirn, übernimmt die Rolle eines Dirigenten, der Körperfunktionen im Sinne eines Orchesters steuert.

Dabei sendet das Gehirn Signale bzw. Befehle in die Peripherie. Auf diese Weise werden die Sekretion von Hormonen, Bewegung und Exkretion zentral reguliert. Das Senden von Signalen zur Ausführung einer Aktion wird als efferent bezeichnet. Efferent bedeutet die Weiterleitung von Informationen oder Substanzen von einer definierten Struktur weg. Bewegungen werden also durch efferente Motorneurone initiiert, die zuvor Signale aus dem Gehirn empfangen haben. Dies ähnelt dem Computer vom Anfang unseres Tutorials, der Befehle über seinen binären Code an das Netzwerk gesendet hat.

Das Gehirn nutzt das periphere Nervensystem nicht nur, um Informationen dorthin weiterzuleiten, sondern auch um Informationen von dort zu erhalten. Periphere sensorische Neurone empfangen beispielsweise Signale aus deiner Fußsohle, den Augen und der Haut und senden deinem Gehirn folglich die Informationen, dass der Sand weich und die Sonne warm ist. Jene Nervenzellen und -fasern, die Signale aus der Peripherie zum zentralen Nervensystem leiten, nennt man afferente oder sensorische Nerven. Afferent bedeutet zu einem Organ hinführend. So viel zur Einführung, lasst uns nun tiefer in das heutige Thema einsteigen. Was kann das Gehirn eigentlich alles?

Beginnen wir mit dem Hirnstamm. Um einen besseren Blick auf den Hirnstamm zu bekommen, wechseln wir zu einer sagittalen Ansicht auf das Gehirn. Hier sind die inneren Strukturen sehr schön zu erkennen. Der Hirnstamm sieht vielleicht auf den ersten Blick nicht so aufregend aus. Er reguliert aber Grundfunktionen, die essentiell für unser Überleben sind. Ohne ihn wären etwa die Atmung sowie die Regulation der Herzfunktion und des Schlafs nicht möglich. Der Hirnstamm fungiert außerdem als Schaltstelle für ankommende sensorische Informationen, die dann an das Großhirn weitergeleitet werden. Dies bezeichnet man als afferent. Umgekehrt laufen auch motorische Befehle des Großhirns auf ihrem Weg in die Peripherie hindurch. Diese Informationen werden als efferent bezeichnet. In der Einführung zu diesem Tutorial hatte ich ja schon gesagt, dass der Hirnstamm aus drei Abschnitten besteht. Erstens ist das die Medulla oblongata, die direkt an das Rückenmark anschließt. Zweitens folgt der Pons, der sich hier sichtbar nach vorne wölbt. Den obersten Teil des Hirnstamms macht, drittens, das Mesencephalon oder auf Deutsch Mittelhirn aus. Schauen wir uns jeden dieser drei Abschnitte nun einmal genauer an.

Die Medulla oblongata stellt das verlängerte Rückenmark dar und befindet sich logischerweise auch genau über diesem. Sie ist somit der unterste bzw. kaudalste Abschnitt des Hirnstamms. Sie steuert grundlegende Funktionen wie die Atmung, den Blutdruck und das Schlucken. In ihr befinden sich auch die Hirnnervenkerne der Hirnnerven drei bis fünf. Jene sind allerdings so ein komplexes Thema, das ein eigenes Tutorial nötig ist und es den heutigen Rahmen schlichtweg sprengen würde. Falls dich dieses Thema interessiert, schaue dir doch mal unsere Videos und Artikel zum Thema Hirnnerven an.

Als Nächstes widmen wir uns dem Pons. Er befindet sich direkt über der Medulla oblongata. Pons ist Lateinisch und bedeutet „Brücke“. Das beschreibt den Umstand, dass der Pons die beiden Kleinhirnhemisphären miteinander verbindet. Unabhängig davon regelt der Pons auch den Schlafrhythmus.

Der oberste Abschnitt des Hirnstamms ist das Mittelhirn, oder Mesencephalon. Hier werden der sensible Input aus der Peripherie und der motorische Output aus dem Großhirn integriert. Um es einfach auszudrücken: diese Schaltstelle sorgt dafür, dass du schnell wegrennst, wenn ein Bus auf dich zusteuert und du Gefahr läufst überfahren zu werden.

Als nächstes kommen wir zum Cerebellum, oder Kleinhirn. Vor langer Zeit hat sich irgendein Anatom dieses kleine Gewinde aus grauer und weißer Substanz angesehen und entschieden, es sehe wie ein kleines Hirn aus. Und schon war der Name „Kleinhirn“ geboren. Auf Latein heißt es Cerebellum. Es befindet sich hinter bzw. posterior zum Hirnstamm, den wir uns ja vorhin mit seinen drei Teilen angesehen hatten. Durch seine Signalweiterleitung ist das Cerebellum in die Modulation, also die Feinabstimmung, von Bewegungen eingebunden. Das Cerebellum sorgt dafür, dass wir unseren Muskeltonus, sowie unsere Balance und Körperhaltung beibehalten können. Dabei werden unwillkürlich immer wieder Signale aus dem peripheren Nervensystem empfangen und verschaltet. Das Cerebellum fungiert also motorisch vor allem als Rückkopplungsstelle. Es ist ständig damit beschäftigt, unsere Motorik immer wieder zu optimieren. Unwillkürlich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass dies automatisch passiert und nicht willentlich gesteuert werden muss. Du kannst zum Beispiel im Stehen auf einen Bus warten, ohne dich permanent darauf konzentrieren zu müssen, nicht umzukippen.

Das Cerebellum spielt zudem für die Feinmotorik eine große Rolle. Auch hier findet immer wieder eine Rückkopplung statt: Das Cerebellum erhält kontinuierlich Informationen aus der Peripherie über die Position des Körpers und steuert entsprechend gegen. Wenn du zum Beispiel eine dir unbekannte Frucht pflücken möchtest, weißt du vorher nicht, ob sie hart oder weich ist. Bei Berührung erhält das Cerebellum über die sensiblen Neuronen deiner Haut Informationen. Entsprechend sendet es Signale und passt die Bewegung und Kraft an die Konsistenz der Frucht an. So wird zum Beispiel ein weiches Stück Obst beim Pflücken nicht zerquetscht.

Lasst uns mit der nächsten Struktur fortfahren und nun ganz vorsichtig mithilfe des Skalpells das Diencephalon freilegen. Das Diencephalon befindet sich tief im Gehirn zwischen dem Mittelhirn und dem Großhirn. Seine Position lässt darauf schließen, dass es auch die Funktion einer Schaltstelle im Gehirn hat. Auf Deutsch wird das Diencephalon übrigens auch Zwischenhirn genannt. Das Diencephalon leitet Informationen aus der Peripherie an das Großhirn weiter und verarbeitet unter anderem die Signale aus dem Hirnstamm. Ihr könnt euch das Diencephalon als eine Art Schaltstelle des Großhirns vorstellen. Es hilft dabei, verschiedene Systeme zu koordinieren. Es enthält mehrere wichtige Strukturen. Da haben wir zum einen den Thalamus, der gleichzeitig auch den größten Part des Diencephalons ausmacht, inferior zum Thalamus befindet sich der Metathalamus, und die Hypophyse liegt anterior zum Metathalamus. Die Hypophyse ist eng an das endokrine System des menschlichen Körpers gekoppelt. Wie du dir nun sicher denken kannst, sind insgesamt die Funktionen des Diencephalons sehr vielfältig, da es mehrere unterschiedliche Systeme vereint. Dieses Tutorial ist allerdings nur zur Einführung gedacht, weshalb ich an dieser Stelle nicht noch weiter darauf eingehe. Falls du mehr zum Diencephalon wissen möchtest, findest du hierzu viele weitere Informationen auf unserer Website.

So, und nun kommen wir zum größten Abschnitt des Gehirns- dem Telencephalon oder Großhirn. Das Telencephalon verleiht uns die komplexesten Fähigkeiten. Wahrscheinlich kennst du es bereits unter seinem deutschen Namen als Großhirn. Das Telencephalon wird in zwei Hemisphären aufgeteilt, die wiederum jeweils in Lappen untergliedert werden. Diese Lappen sind bilateral, also beidseitig, vorhanden. So gibt es zum Beispiel insgesamt zwei Temporallappen, da jeweils einer pro Hemiphäre vorhanden ist, also einer links und einer rechts. Hier einmal im Überblick: Ganz vorne, also rostral, liegt der Frontallappen, dahinter befindet sich der Parietallappen, am weitesten kaudal liegt der Okzipitallappen und der Temporallappen befindet sich in der Nähe des Ohrs.

Lasst uns nun noch ein bisschen tiefer in die Materie einsteigen und genauer ansehen, wofür jeder dieser Lappen zuständig ist. Starten wir mit dem Frontallappen. Es ist dir vielleicht nicht bewusst, aber die Tatsache, dass du diesem Tutorial aufmerksam folgen kannst, motiviert weiter zuschaust und die Informationen, die ich dir gebe gleichzeitig problemorientiert hinterfragst, hast du deinem Frontallappen zu verdanken. Er trägt den lateinischen Namen Lobus frontalis, auf Deutsch wird er Frontal- oder auch Stirnlappen genannt. Im Lobus frontalis, also dem Frontallappen, befindet sich der Gyrus praecentralis. Auf Deutsch könnte man diese Region auch als vordere Zentralwindung bezeichnen. Hier befindet sich jedenfalls der primär motorische Kortex. Lass dich von diesen neuen Begriffen bloß nicht einschüchtern! Es ist eigentlich nur wichtig zu verstehen, dass sich hier das Areal befindet, das willkürliche Bewegungen ermöglicht, sodass du zum Beispiel die Tanzfläche erobern kannst. Außerdem befindet sich im Frontallappen das motorische Sprachzentrum: das sogenannte Broca-Areal.

An den Lobus frontalis schließt der Lobus parietalis an. Er wird manchmal auch als Parietal- oder Scheitellappen bezeichnet. Hier findet die Integration sensorischer Informationen statt. Er ist also notwendig für die Sprachverarbeitung. Ohne den Lobus parietalis wärst du nicht in der Lage, zu verstehen, was ich hier erzähle. Ich könnte genauso gut in einer dir unbekannten, fremden Sprache sprechen. Einen Teil des Parietallappens macht der Gyrus postcentralis aus. Er wird auch als hintere Zentralwindung oder postzentraler Gyrus bezeichnet und beinhaltet den somatosensorischen Kortex. Im Vergleich mit dem primär motorischen Kortex, der sich ja im Frontallappen befindet, ermöglicht der somatosensorische Kortex die Differenzierung von Stärke und Art eines Reizes sowie die Reizlokalisation. So kannst du beispielsweise mit geschlossenen Augen am Strand entlang gehen und dabei wahrnehmen, dass das Gefühl an deinen Füßen durch den Sand unter ihnen und zwischen deinen Zehen entsteht.

Kommen wir vom Strand wieder zum Gehirn: Wenn du an den Lobus occipitalis denkst, sollte dir sofort der visuelle Kortex einfallen. Zugegebenermaßen ist es möglicherweise ein wenig verwirrend, dass der am weitesten kaudal gelegene Teil des Großhirns für das Verarbeiten von Sehinformation der Augen verantwortlich ist. Der Lobus occipitalis wird übrigens auch als Hinterhaupt- oder Okzipitallappen bezeichnet.

Um mit dem Telencephalon, dem Großhirn, abzuschließen, schauen wir uns nun noch den letzten verbleibenden Lappen, den Lobus temporalis, an. Auf Deutsch heißt er Schläfen- oder Temporallappen. Ein Teil von ihm ist der Gyrus temporalis superior, der wiederum die primäre und sekundäre Hörrinde enthält. Diese macht den Bereich des Gehirns aus, in dem auditive Informationen der Ohren wahrgenommen, weiterverarbeitet und interpretiert werden. Hier befindet sich der Lobus temporalis logischerweise in der Nähe der Ohren. In diesem Bereich liegt außerdem das Wernicke-Zentrum, also das sensorische Sprachzentrum, welches uns das Verständnis von gesprochener und geschriebener Sprache ermöglicht.

Lasst uns das heute Gelernte nun noch bezüglich der klinischen Relevanz betrachten. Grundsätzlich ist es wichtig, sich Folgendes klar zu machen: Das Gehirn kann zwar in verschiedene Lappen mit unterschiedlichen Arealen eingeteilt werden; dennoch funktioniert es als Einheit, da alle Areale unablässig miteinander und mit dem Rest des Körpers kommunizieren.

Was passiert also, wenn eines dieser Areale seine Funktionen nicht mehr ausführen kann? Dies tritt beispielsweise im Rahmen eines Schlaganfalls auf. Konkret werden bei einem Schlaganfall das betroffene Areal und die darin enthaltenen Zellen nicht mehr ausreichend mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Dies kann ischämisch durch eine Durchblutungsstörung hervorgerufen werden oder hämorrhagisch durch die Ruptur einer zerebralen Arterie. Die Symptome sind abhängig von dem betroffenen Hirnareal. Wenn also beispielsweise die Hauptarterie blockiert ist, die den Parietallappen versorgt, dann könnte der Patient sensorische Defizite auf, d.h. er kann Berührungs-, Schmerz- oder Temperaturreize nur noch abgeschwächt oder gar nicht mehr wahrnehmen. Er könnte auch Probleme dabei haben, Geschriebenes zu verstehen, obwohl er die Worte klar sehen kann. Dieses Symptom nennt man Alexie. Es tritt bei Beeinträchtigungen des Wernicke-Sprachzentrums im Parietallappen auf, da dieses für das Verstehen von geschriebener Sprache zuständig ist.

Ein Arzt kann einen Schlaganfall anhand des klinischen Erscheinungsbildes des Patienten vermuten. Er muss die Diagnose allerdings durch bildgebende Verfahren sichern, zum Beispiel durch ein CT. Die Therapie orientiert sich stark an der Lokalisation und der Schwere des Infarkts. Das Therapieziel ist die Reperfusion, also die Wiederherstellung des Blutflusses im betroffenen Areal. Dies kann mechanisch mit einem Katheter oder medikamentös mit Mitteln zur Thrombolyse erreicht werden. Und das war’s auch schon mit der heutigen Einführung zum Gehirn!

Lasst uns kurz zusammenfassen, was wir heute alles gelernt haben! Wir haben damit begonnen, uns die Rolle des Gehirns als integralen Teil des zentralen Nervensystems anzuschauen. Wir haben dabei gelernt, dass das Gehirn Informationen über efferente Neurone an das periphere Nervensystem sendet. Gleichzeitig empfängt das Gehirn Informationen darüber, was in der Peripherie geschieht. Dies wird über afferente Neurone kommuniziert. Danach haben wir uns die verschiedenen Abschnitte des Gehirns angesehen und dazu mit dem Hirnstamm begonnen. Wir konnten feststellen, dass er aus drei Teilen besteht: Der Medulla oblongata, dem Pons und dem Mittelhirn. Die Funktionen des Hirnstamms bestehen in der Regulation der Atmung, des Schlafs und der Integration von motorischen und sensorischen Informationen.

Als nächstes haben wir uns dem Kleinhirn zugewandt, dem sogenannten Cerebellum. Dieses ermöglicht uns, feinmotorische Bewegungen durchzuführen. Das ist nicht nur für Turner von Vorteil! Danach haben wir unseren Blick weiter nach oben gerichtet und uns das Diencephalon angesehen. Es wird auch als Zwischenhirn bezeichnet. Dieser Hirnabschnitt ermöglicht das Verschalten sensorischer und autonomer Informationen. Das Diencephalon besteht aus dem Thalamus, dem Metathalamus und der Hypophyse.

Schließlich haben wir uns dem Telencephalon, dem Großhirn, zugewendet. Dieses gliedert sich in zwei Hemisphären, welche wiederum in mehrere Lappen unterteilt werden. Die Lappen haben wir uns mit ihren jeweiligen Funktionen alle angesehen: Wir haben uns den Frontallappen, den Parietallappen, den Okzipitallappen und den Temporallappen angeschaut. Bitte vergesst nicht, dass wir jeweils immer zwei dieser Lappen besitzen, da wir ja auch zwei Hemisphären des Großhirns haben.

Als letztes haben wir die Inhalte dieses Tutorials in einen klinischen Kontext eingebettet und uns das Krankheitsbild des Schlaganfalls angesehen. Dieser kann ischämisch durch eine Durchblutungsstörung oder hämorrhagisch durch die Ruptur einer Arterie verursacht werden. Wir haben gesehen, dass die Symptome abhängig von der betroffenen Hirnregion sind, da durch eine Minderperfusion in der jeweiligen Region ein entsprechender Funktionsausfall entsteht. Ein Schlaganfallpatient bekommt zur Sicherung seiner Diagnose meist ein CT. Im Falle eines ischämischen Schlaganfalls wird in der Regel eine medikamentöse Thrombolyse eingeleitet und eventuell auch eine Rekanalisation des Gefäßes über einen Katheter durchgeführt. Das war's für heute mit unserem Tutorial zur Einführung in den Aufbau und die Funktionsweise des Gehirns.

Danke für’s Dranbleiben und frohes Lernen!