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Das Gehirn

 

 

 

 

 

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Anatomie und Funktionsweise des Gehirns

Trotz langer wissenschaftlicher Bemühungen ist es bislang nicht gelungen, die sehr komplexen Hirnfunktionen in ihrer Gesamtheit zu entschlüsseln und zu verstehen. Die genauen Vorgänge der Informationsweitergabe, -verarbeitung oder -speicherung sind immer noch nicht umfassend geklärt. Dieser Umstand unterstreicht eindrucksvoll die Komplexität dieses Organs.

Das Gehirn

Das Gehirn

Das Gehirn des Menschen wiegt etwa 1300 bis 1600 g. Dabei spielt das Körpergewicht eine gewisse Rolle. Bei großen Menschen wiegt das Gehirn mehr als bei kleinen Menschen. Allerdings besteht zwischen dem Hirngewicht eines Individuums und seiner Intelligenz kein Zusammenhang.

Vereinfachend kann man das Gehirn in Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm unterteilen. Das Großhirn macht etwa 80% der Hirnmasse aus. Die Zuordnung bestimmter Hirnleistungen zu anatomischen Hirnregionen wurde im Tierversuch und durch die Beobachtung von Patienten mit makroskopisch sichtbaren Verletzungen des Gehirns, zum Beispiel nach einem Unfall, recht gut festgestellt. Manche Fähigkeiten des Gehirns zeigen abhängig vom Individuum eine unterschiedliche Seitenlokalisation. Durch Beobachtung des Hirnstoffwechsels, z.B. des Sauerstoff- oder Glukoseverbrauchs und durch Ableitung der Gehirnströme in Gestalt des Elektroenzephalogramms (EEG) kann die Hirntätigkeit zum Teil auch anhand der begleitenden Stoffwechselvorgänge sichtbar gemacht werden. Solche funktionellen Untersuchungen des zerebralen Stoffwechsels können zum Beispiel mit der Positronen-Emissions-Tomographie oder der funktionellen Kernspin (Magnet)- Resonanz-Tomographie durchgeführt (MRT) werden.

Mit Hilfe all dieser Methoden ist es möglich, eine funktionelle "Karte" des Gehirns aufzustellen. So weiß man, dass im Stirnhirn die Funktionen von Intelligenz, Sprache (motorisches Sprachzentrum), die Persönlichkeitsmerkmale sowie die Bewegungssteuerungen zu finden sind. Im hinteren Teil des Großhirns, dem Okzipitallappen, befindet sich die Sehrinde, also der Ort, an dem visuelle Reize wahrgenommen, gespeichert und sinnvoll zugeordnet werden. Im Zwischenhirn wird die Hormonausschüttung gesteuert. Der Schläfenlappen ist wichtig für das Gedächtnis sowie für Gefühle und Emotionen. Der Scheitellappen beherbergt die Hörrinde und das Sprachverständnis. Mit dem Scheitellappen werden abstrakte mathematische Probleme und Musik erfasst.

Im Hirnstamm befinden sich Nervenbahnen, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden. Weiterhin befindet sich dort das Atemzentrum. Es regelt die Atmung, das Herz-Kreislauf-System und den Blutdruck. In der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) werden Hormone oder Vorstufen von Hormonen ausgeschüttet. Damit ist die Hypophyse zusammen mit dem Zwischenhirn gewissermaßen die Schnittstelle zu den hormonabhängigen bzw. hormonaktiven Körperorganen, wie Brustdrüsen (Milchproduktion), Eierstöcken (Zyklus der Frau), Nebennieren (Blutdruck), Schilddrüse und Hoden. Das Kleinhirn hält Bewegungsprogramme bereit und regelt die Abstimmung der Bewegungsabläufe. Da sich die meisten Hirnleistungen einer bestimmten anatomischen Hirnregion zuordnen lassen, kann man aus deren Ausfall bereits auf den möglichen Sitz eines Hirntumors schließen.

Betrachtet man das in Scheiben zerlegte anatomische Präparat eines Gehirns, so kann man anhand der unterschiedlichen Färbung verschiedene Strukturen unterscheiden. Das dunkler erscheinende Gewebe des Gehirns bezeichnet man als graue, das hellere dagegen als weiße Substanz. In der grauen Substanz liegen die Nervenzellen, in der weißen Substanz die Nervenzellfortsätze.

Das Gehirn wird von den Schädelknochen umgeben. In dieser festen Hülle "schwimmt" es gewissermaßen im Hirnwasser, dem Liquor. Dadurch ist es vor Verletzungen oder Erschütterungen gut geschützt. Andererseits lässt die feste knöcherne Hülle einem Tumor wenig Raum, sich auszubreiten. Deshalb tritt bei Tumoren oder Metastasen häufig eine Schwellung (Ödem) auf, die im Extremfall zu einer Steigerung des Hirndrucks führen kann. Der Anstieg des Hirndrucks kann lebensbedrohlich sein und muss in jedem Falle dringend behandelt werden.

Im Inneren des Gehirns befinden sich die Hirnkammern (Ventrikel). Sie sind mit Liquor gefüllt. Die Ventrikel kommunizieren mit den äußeren Liquorräumen. Auch das Rückenmark ist von Liquor umgeben. Da alle Liquorräume miteinander verbunden sind, kann man durch Punktion des Liquorraumes in Höhe der Lendenwirbelsäule auch Liquor des Gehirns zur Untersuchung gewinnen.

Neuron
Das Neuron

Das Gehirn besteht aus einer Reihe von Zellen, die sich in Bezug auf ihr Aussehen und ihre Funktion unterscheiden lassen. Die wichtigsten und häufigsten Zellen sind die Nervenzellen. Im menschlichen Gehirn gibt es davon ungefähr 200 Milliarden. Eine Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper (dem Soma) mit den Nervenzellfortsätzen (Dendriten) und dem Achsenzylinder (Axon). Der Körper der Nervenzelle hat eine Größe von etwa 5-100 µm, während sich die Nervenzellfortsätze auf einem Durchmesser von ca. 1 µm verjüngen. Ein Nervenzellfortsatz kann bis zu einem Meter lang sein und eine einzige Nervenzelle kann bis zu 10.000 Fortsätze haben. Am Ende des Achsenzylinders befinden sich die Endplatten. Am Berührungspunkt mit der benachbarten Zelle bilden sich die Synapsen aus. Über diese Synapsen sind die Nervenzellen aber nicht nur miteinander, sondern in der Peripherie auch mit den Muskelzellen verbunden. Der Informationsaustausch zwischen den Zellen geschieht über die Synapsen mittels chemischer Botenstoffe (Neurotransmitter). Da sich Nervenzellen nach der Geburt nicht mehr teilen, sind sie selber nur selten Ausgangspunkt für eine Tumorerkrankung des Gehirns.

Die Nervenzellen werden von den Gliazellen umhüllt. Sie machen etwa 50% des gesamten Hirnvolumens aus. Die meisten Hirntumoren entstehen aus diesen Gliazellen (Gliome). Die Gliazellen kann man noch einmal in Astrocyten, Oligodendrozyten, Ependymzellen und Mikrogliazellen untergliedern. Astrocyten haben für den Stoffwechsel und die Versorgung des Gehirns eine wichtige Funktion und beteiligen sich an der Blut-Hirn-Schranke, Oligodendrozyten bilden die Markscheiden um die Nervenzellfortsätze, während die Ependymzellen die Gehirnkammern (Ventrikel) auskleiden. Die Mikrogliazellen entstammen dem Knochenmark und haben Aufgaben bei der Immunabwehr im Nervensystem.

Bedeutsam sind auch die zahlreichen feinen Blutgefäße (Kapillaren) des Gehirns. Die Zellen, welche die Kapillaren auskleiden (Endothelzellen) und die sie umgebenden Gliazellen bilden eine funktionelle Einheit. Man nennt sie Blut-Hirn-Schranke. Diese Schranke lässt nur wenige, meist fettliebende (lipophile) Stoffe passieren und unterliegt in ihrer Durchlässigkeit der aktiven Kontrolle der betroffenen Zellen. Auf diese Weise können viele Medikamente, Gifte, Viren und Bakterien gar nicht erst in das Gehirn gelangen.

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Stand: 19. Februar 2008
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