CogniFit - Teile des Gehirns - Anatomie des Gehirns

Aus welchen Strukturen besteht das Gehirn? Das menschliche Gehirn ist eines der komplexesten Organe des Körpers. Es besteht aus verschiedenen Bereichen und Strukturen, die unterschiedliche Funktionen ausüben und zusammenarbeiten, indem sie Tausende von Verbindungen nutzen, die das Gehirn auch mit dem restlichen Körper verbinden. Nachfolgend findest du eine Beschreibung der verschiedenen Gehirnstrukturen und Gehirnbereiche und erfährst, wie jeder dieser Bereiche arbeitet.

Gehirnstruktur

Das menschliche Gehirn ist Teil des Zentralnervensystems (ZNS), zu dem auch das Rückenmark gehört.

• Das Encephalonist der zentrale Teil des ZNS und wird vom Schädel umgeben und geschützt.
• Das Rückenmark ist eine lange, weißliche Struktur, die sich im Wirbelkanal befindet und das Gehirn mit dem Rest des Körpers verbindet. Es kann mit einer Informationsbahn zwischen Gehirn und Körper verglichen werden, auf der alle Informationen, die das Gehirn an den restlichen Körper schicken möchte, übertragen werden.

Encephalon und Gehirn ist also nicht gleichzusetzen. Um diese beiden Begriffe korrekt zu differenzieren, ist es wichtig die embryonale Entwicklung des Zentralnervensystems zu kennen. Kurz zusammengefasst ist das menschliche Encephalon während seiner Entwicklung in drei "Gehirne" nach unterschiedlichen phylogenetischen Entwicklungsstadien aufgeteilt: Rautengehirn (Rhombencephalon), Mittelhirn (Metencephalon) und Vorderhirn (Prosencephalon).

DAS RAUTENHIRN: Auch als Rhombencephalon bezeichnet, ist dieser Gehirnbereich bei den Wirbeltieren die älteste und am wenigsten entwickelte Struktur. Die Struktur und Organisation des Hinterhirns ist sehr einfach. Es ist für grundlegende Funktionen, die für das Überleben notwendig sind, und die Kontrolle der Bewegungen verantwortlich. Verletzungen dieser Struktur können zu ernsthaften Schäden, zu einem Koma oder auch zum Tode führen. Das Rautenhirn befindet sich direkt im oberen Teil des Rückenmarks und umfasst verschiedene Strukturen:

• Myelencephalon: Aus ihm bildet sich das verlängerte Rückenmark, auch als Medulla oblongata bezeichnet. Es hilft, automatische Funktionen wie Atmen, Blutdruck, Herzrhythmus, Verdauung usw. zu kontrollieren.
• Mesencephalon (Hinterhirn): Diese Struktur teilt sich in zwei unterschiedliche Bereiche auf: Pons (auch als Pons varolii oder Brücke bezeichnet) und Kleinhirn. Der Pons ist jener Teil des Hirnstamms, der sich zwischen Medulla oblongata und Mesencephalon befindet. Er verbindet das Rückenmark und das verlängerte Mark mit den höheren Strukturen der Hemisphären der Hirnrinde und/oder mit dem Kleinhirn. Er ist an der Kontrolle automatischer Gehirnfunktionen beteiligt und hat auch die wichtige Aufgabe, den Wachzustand, das Bewusstsein und den Schlaf zu regulieren. Das Zerebellum (Kleinhirn) befindet sich unter dem Großhirn und ist die zweitgrößte Struktur des Encephalons. Sämtliche Informationen, die der Körper über die verschiedenen Sinne und motorischen Bahnen im Gehirn erhält, werden im Kleinhirn integriert, dessen Hauptaufgabe die Kontrolle von Bewegungen ist. Darüber hinaus hilft es bei der Kontrolle der Haltung und des Gleichgewichtes und ermöglicht das Erlernen von Bewegungen, wie Gehen, Radfahren... Es ist auch an verschiedenen kognitiven Aktivitäten im Zusammenhang mit Sprache, räumlich-visueller Wahrnehmung, Gedächtnis Exekutivfunktionen, Aufmerksamkeit und auch Emotionen beteiligt. Wenn diese Struktur geschädigt wird, kommt es meist zu Bewegungs-, Haltungs- und Koordinationsproblemen sowie zu Störungen in manchen höheren kognitiven Prozessen.

DAS MITTELHIRN: Diese Struktur, auch Mesencephalon genannt, befindet sich zwischen dem Rautenhirn und dem Vorderhirn und ist für die Weiterleitung motorischer und sensorischer Impulse zuständig. Das korrekte Funktionieren dieses Gehirnbereichs ist für das bewusste Erleben notwendig. Bei Schäden dieser Struktur kommt es zu Schwierigkeiten bei bestimmten Bewegungen. In der Folge können beispielsweise Zittern, Steifheit oder eigenartige Bewegungen auftreten.

DAS VORDERHIRN: Bei dieser Struktur, auch als Prosencephalon bekannt, handelt es sich um die am meisten entwickelte Gehirnstruktur mit der komplexesten Organisation. Das Vorderhirn besteht aus zwei Teilen:

• Diencephalon (Zwischenhirn): Dieses befindet sich im Inneren des Gehirns. Es besteht aus wichtigen Strukturen wie dem Thalamus und dem Hypothalamus. Der Thalamus: ist einer Sendestation ähnlich: Er übermittelt die meisten eingehenden sensorischen Informationen (auditiv, visuell und taktil) und ermöglicht die Verarbeitung dieser in anderen Gehirnbereichen. Auch für die motorische Kontrolle wird dieser Bereich benötigt. Der Hypothalamus ist hingegen eine Drüse, die sich im mittleren Bereich der Hirnbasis befindet und eine sehr wichtige Rolle bei der Regulierung von Emotionen und anderen Körperfunktionen wie Appetit, Durst und Schlaf spielt.
• Telencephalon (Großhirn): Dieser Bereich ist umgangssprachliche als "Gehirn" bekannt und umfasst den gesamten Cortex (faltige Schicht der grauen Substanz, die in Windungen und Furchen angeordnet ist und den Großteil der zuvor erwähnten Strukturen umhüllt), Basalganglien, Hippocampus... Während der embryonalen Entwicklung differenziert man zwischen "Neostriatum", "Paleostriatum" und "Archistriatum".

Gehirnanatomie und Funktionen

Das Großhirn (Cerebrum) wird in verschiedene Bereiche unterteilt, die unterschiedliche Funktionen übernehmen:

DIE BASALGANGLIEN: Hier handelt es sich um eine Gruppe subkortikaler neuronaler Strukturen, das heißt, dass sie von der Hirnrinde (den Hemisphären des Gehirns) bedeckt werden. Ihre Hauptfunktion ist, Bewegungen zu initiieren und zu integrieren. Sie erhalten Information von der Großhirnrinde und vom Hirnstamm, verarbeiten diese und projizieren sie in den Cortex, die Medulla und den Hirnstamm, um koordinierte Bewegungen zu ermöglichen. Die Basalganglien bestehen aus verschiedenen Strukturen:

• Nucleus caudatus, ein C-förmiger Kern, der für die Kontrolle freiwilliger Bewegungen und auch für Lern- und Gedächtnisprozesse wichtig ist.
• Das Putamen ist für die Vorbereitung und Ausführung der Bewegungen der Extremitäten verantwortlich.
• Das Pallidum (Globus pallidus) reguliert automatische und unbewusste Bewegungen.
• Die Amygdala übernimmt eine Schlüsselrolle im Bereich der Emotionen, insbesondere bei Angst. Sie hilft, emotive Erinnerungen zu speichern und zu klassifizieren.

DER HIPPOCAMPUS: Diese kleine subkortikale Struktur mit der Form eines Seepferdchens spielt eine sehr wichtige Rolle in der Gedächtnisbildung, sowohl in der Klassifizierung der Information als auch für das Langzeitgedächtnis.

DIE GROßHIRNRINDE: Es handelt sich um eine gefurchte Schicht aus grauer Substanz (Nervenzellkörper). Die Windungen, Protuberanzen und Furchen können auf den ersten Blick erkannt werden, sie verleihen dem Gehirn sein charakteristisches Aussehen. Die Gehirnwindungen und Furchen vergrößern die Oberfläche der Hirnrinde in unserem Schädel. Die Windungen werden durch (Sulci) begrenzt. Besonders tiefe Furchen werden als Spalten (Fissuren) bezeichnet. Der Cortex ist in zwei Hemisphären geteilt, die rechte und die linke, die beide durch die Längsspalte des Großhirns (Fissura longitudinalis cerebri) getrennt und durch den Gehirnbalken (Corpus callosum) verbunden werden, der die Übertragung von Information zwischen den beiden Hälften ermöglicht. Jede Gehirnhälfte kontrolliert die entgegengesetzte Seite des Körpers: die linke Hemisphäre kontrolliert die rechte Körperseite, die rechte Hemisphäre die linke Körperseite. Dieses Phänomen wird Gehirnlateralisierung genannt.

JEDE HEMISPHÄRE BESTEHT AUS 4 LAPPEN: Diese Lappen werden durch 4 Fissuren begrenzt: Zentralfurche oder Sulcus centralis, Fissura Sylvii oder Sylvische Furche, Sulcus parietooccipitalis und Sulcus cinguli. Die Rindenbereiche zwischen diesen Furchen werden als Gehirnlappen (Lobi) bezeichnet:

• Frontallappen: Dies ist der größte Lappen des Cortex. Er befindet sich im vorderen Gehirnbereich, direkt hinter der Stirn und erstreckt sich bis zur Zentralfurche. Der Frontallappen stellt das Kontrollzentrum des menschlichen Gehirns dar, er kann als der "große Dirigent des Orchesters" bezeichnet werden. Er steht in enger Verbindung mit den Exekutivfunktionen (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001) und ist für Planung, logisches Denken, Problemlösung, Urteilskraft und die Kontrolle von Impulsen zuständig. Darüber hinaus ist er auch für die Regulierung von Emotionen, wie Empathie und Großzügigkeit, und für das Verhalten wichtig.
• Temporallappen: Dieser wird vom Frontallappen und vom Scheitellappen durch die Sylvische Fissur und den Occipitallappen begrenzt. Er befindet sich im linken und rechten Seitenbereich des Gehirns. Dieser Gehirnbereich wird für die auditive und sprachliche Verarbeitung benötigt und spielt eine Rolle bei Gedächtnisfunktionen und bei der Emotionsregulation.
• Parietallappen (Scheitellappen): Dieser befindet sich zwischen der Zentralfurche und dem oberen Bereich des Sulcus parietooccipitalis. Diese Region ist für die Integration sensorischer Informationen zuständig. Hier werden unter anderem Schmerzen und taktile Empfindungen verarbeitet, sowie andere wichtige Funktionen durchgeführt.
• Occipitallappen (Hinterhauptlappen): Dieser grenzt an den hinteren Bereich des Scheitel- und des Temporallappens (im hinteren Bereich des Gehirns). Dieser Gehirnbereich ist für das Sehvermögen wichtig (auch wenn die Verarbeitung verschiedener Unterprozesse des Sehens in anderen Lappen stattfindet) (Kosslyn, 1994). Der Occipitallappen analysiert Aspekte wie Form, Farbe und Bewegung, um diese zu interpretieren und Schlüsse über visuelle Bilder zu ziehen.
• Manche Autoren sprechen von einem fünften Lappen, dem limbischen Lappen: Das limbische System besteht aus mehreren Strukturen, die zum Vorderhirn gehören. Dazu zählen Amygdala, Thalamus und Hypothalamus, Hippocampus, cingulärer Cortex, Corpus Callosum und einige andere Bereiche. Das limbische System reguliert physiologische Antworten auf emotionale Stimuli. Es steht mit Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Emotionen, Sexualinstinkt, Persönlichkeit und Verhalten in Beziehung.

Referenzen

Squire, L.R. (1992) Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Kosslyn, S.M. (1994) Image and brain: thre resolution of the imaginery debate. Cambridge, Mass; MIT Press.