Die Anatomie des menschlichen Gehirns

Von Benedette Cuffari, M.Sc.Überprüft von Emily Henderson, B.Sc.

Jeder einzelne Teil des Gehirns spielt eine andere Rolle, wenn es darum geht, dass Menschen Gedanken und Erinnerungen haben, ihre Arme und Beine bewegen, riechen, sehen, hören, tasten und schmecken sowie die Funktionen vieler Organe im Körper aufrechterhalten.

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Die Zellen des Gehirns

Zu den zwei vorherrschenden Zelltypen, aus denen das Gehirn besteht, gehören Neuronen und Gliazellen, wobei letztere auch als Neuroglia oder Glia bezeichnet werden können. Je nach ihrer Lage im zentralen und peripheren Nervensystem (ZNS bzw. PNS) können Neuronen unterschiedliche Morphologien aufweisen.

Auch wenn dies zutrifft, haben alle Neuronen vier gemeinsame Regionen, nämlich den Zellkörper, die Dendriten, das Axon und die Axonendigung, die jeweils ihre eigenen Funktionen haben. Der Zellkörper des Neurons hat zum Beispiel einen Kern, der für die Synthese von Proteinen verantwortlich ist, die durch Mikrotubuli zu den Axonen und Axonendigungen durch einen Prozess transportiert werden, der als anterograder Transport bekannt ist.

Gliazellen können weiter unterteilt werden in Oligodendrozyten, Mikrogliazellen und Astrozyten, wobei letztere die am häufigsten vorkommende Art von Gliazellen sind und etwa 25 % des gesamten Gehirnvolumens ausmachen. Astrozyten lassen sich weiter in protoplasmatische und faserige Zellen unterteilen. Protoplasmatische Astrozyten sind in der grauen Substanz des Gehirns zu finden und haben mehrere Verzweigungen, die sowohl mit Synapsen als auch mit Blutgefäßen interagieren können.

Im Gegensatz dazu haben faserförmige Astrozyten, die nur in der weißen Substanz des Gehirns zu finden sind, lange faserartige Fortsätze, die ebenfalls mit Blutgefäßen und den Ranvier-Knoten interagieren. Beide Astrozytenarten interagieren mit den Blutgefäßen, indem sie den Blutfluss als Reaktion auf die synaptische Aktivität anpassen.

Wie die Schwan-Zellen des PNS sind auch die Oligodendrozyten, die nur im ZNS vorkommen, für die Produktion von Myelin verantwortlich, das die elektrische Impulsleitung der Nervensignale aufrechterhält und ihre Geschwindigkeit bei Bedarf maximiert.

Der letzte Typ von Gliazellen sind die Mikroglia, die Teil der Makrophagenpopulation des ZNS sind, zu der auch die perivaskulären Makrophagen, die meningealen Makrophagen, die Makrophagen der Zirkumventrikularorgane (CVO) und die Mikroglia des Plexus choroideus gehören. Wie jede andere Art von Makrophagen sind Mikroglia phagozytische Zellen des Immunsystems und haben daher die Aufgabe, das ZNS vor potenziellen Krankheitserregern zu schützen.

Unterteilung des Gehirns

Das menschliche Gehirn kann häufig in drei verschiedene Teile unterteilt werden, darunter das Großhirn, das Kleinhirn und der Hirnstamm.

Das Großhirn

Der größte Teil des Gehirns ist das Großhirn, das die linke und die rechte Gehirnhälfte trennt, die beide auf ihrer Oberfläche zahlreiche Falten und Windungen aufweisen. Zwischen diesen Windungen befinden sich Erhebungen, die als Gyri bezeichnet werden. Kleine Furchen zwischen den Gyri werden als Sulcus oder Sulci bezeichnet, während größere Furchen als Fissuren bezeichnet werden.

Die rechte und die linke Großhirnhälfte, die beide von der Großhirnrinde bedeckt sind, die auch als graue Substanz bezeichnet wird, sind durch den Corpus callosum miteinander verbunden. Während die linke Hemisphäre für Sprache und abstraktes Denken zuständig ist, steuert die rechte Hemisphäre das räumliche Denken.

Die Frontal-, Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen sind die vier Lappen, aus denen das Großhirn besteht. Die Frontallappen, die sich direkt hinter der Stirn befinden, sind die größten Lappen des menschlichen Gehirns. Die Frontallappen sind in erster Linie für die Steuerung von Sprache, Motorik und verschiedenen kognitiven Prozessen wie Selbstwahrnehmung, Stimmung, Affekt, Gedächtnis, Aufmerksamkeit sowie soziales und moralisches Denken verantwortlich.

Im Frontallappen befindet sich das Broca-Areal, das für die Sprachproduktion zuständig ist. Die Scheitellappen, die sich in der Nähe der Mitte des Gehirns zwischen den Frontal- und Okzipitallappen befinden, sind für die Interpretation verschiedener Sinnes- und Gedächtnisfunktionen zuständig.

Die Schläfenlappen, die gemeinhin als Neokortex bezeichnet werden, befinden sich in der Nähe der Schädelbasis. Innerhalb des Schläfenlappens befindet sich das Wernicke-Areal, das es dem Menschen ermöglicht, sowohl gesprochene als auch geschriebene Sprache zu verstehen. Neben der Verarbeitung von Sprache verarbeitet der Temporallappen auch sensorische Informationen, die zur Speicherung von Erinnerungen, Sprachen und Emotionen beitragen.

Der vierte und letzte Lappen des Großhirns ist der Okzipitallappen, der der kleinste Lappen des Großhirns ist und den kaudalen Teil des Gehirns bildet. Die primäre Funktion des Okzipitallappens ist die Interpretation von visuellen Informationen.

Das Kleinhirn

Das größte Teil des Hinterhirns ist das Kleinhirn. Es empfängt motorische Informationen sowohl von der Großhirnrinde als auch von den muskuloskelettalen Strukturen des Körpers und koordiniert diese Signale, um den Gang und die Haltung des Menschen in Bewegung zu halten.

Obwohl das Kleinhirn selbst keine Muskelkontraktion auslöst, trägt es durch die Kontrolle des Muskeltonus zur Verfeinerung und Genauigkeit der motorischen Aktivität bei. Neben seiner Rolle bei der Kontrolle des Gleichgewichts und der Regulierung der motorischen Bewegung spielt das Kleinhirn auch eine Rolle bei der Regulierung von Angst und anderen kognitiven Funktionen wie Aufmerksamkeit, Sprache und der menschlichen Reaktion auf Vergnügen.

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Der Hirnstamm

Das Kleinhirn und das Rückenmark sind durch den Hirnstamm mit den Großhirnhemisphären verbunden. Der Hirnstamm kann in vier verschiedene Abschnitte unterteilt werden, zu denen das Zwischenhirn, das Mittelhirn, die Pons und die Medulla oblongata gehören. Das Zwischenhirn, der oberste Teil des Hirnstamms, ist weiter unterteilt in vier Teile, den Epithalamus, den Subthalamus, den Hypothalamus und den Thalamus.

Der Thalamus, der größte Teil des Zwischenhirns, dient als Relaisstation für alle sensorischen Informationen, die in die Hirnrinde gelangen und schließlich an das Großhirn zur Verarbeitung weitergeleitet werden. Der Hypothalamus verarbeitet ebenfalls eingehende sensorische Informationen; alle vom Hypothalamus verarbeiteten Informationen stammen jedoch aus dem autonomen Nervensystem (ANS).

Daher steuert der Hypothalamus neben der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur auch die Essgewohnheiten, das Sexualverhalten und das Schlafverhalten. Darüber hinaus wird die Sekretion der Hypophyse, die sich aus einem abwärts gerichteten Fortsatz des Hypothalamus entwickelt, vom Hypothalamus gesteuert.

Das Mittelhirn, das das Zwischenhirn mit dem Pons verbindet, steuert die Augenbewegungen, während das Pons an der Regulierung der Augen- und Gesichtsbewegungen, des Gehörs und des Gleichgewichts sowie an allen sensorischen Informationen, die von den Gesichtsnerven verarbeitet werden, beteiligt ist.

Die Medulla oblongata, die zwischen dem Pons und dem Rückenmark liegt und somit der unterste Teil des Hirnstamms ist, steuert autonome Funktionen wie Atmung, Blutdruck, Herzrhythmus und Schlucken. Insbesondere wird der Hirntod von Patienten in einer klinischen Umgebung erklärt, wenn eine signifikante Zerstörung der Medulla oblongata vorliegt.

Referenzen und weiterführende Literatur

• Anatomie des Gehirns. . Verfügbar unter: https://www.aans.org/en/Patients/Neurosurgical-Conditions-and-Treatments/Anatomy-of-the-Brain.
• Maldonado, K. A., Alsayouri, K. (2020). Physiologie, Gehirn. In: StatPearls. Verfügbar unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK551718/.
• Jimsheleishvili, S., & Dididze, M. (2020). Neuroanatomy, Cerebellum. In: StatPearls. Verfügbar unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538167/.
• Messé, A., Rudrauf, D., Benali, H., Marrelec, G. (2014). Relating structure and function in the human brain: relative contributions of anatomy, stationary dynamics, and non-stationarities. PLoS Computational Biology 10(3):e1003530. doi:10.1371/journal.pcbi.1003530.

Geschrieben von

Benedette Cuffari

Nach dem Abschluss ihres Bachelor of Science in Toxikologie mit zwei Nebenfächern in Spanisch und Chemie im Jahr 2016 setzte Benedette ihr Studium fort, um im Mai 2018 ihren Master of Science in Toxikologie abzuschließen. Während ihres Studiums untersuchte Benedette die Dermatotoxizität von Mechlorethamin und Bendamustin, zwei Stickstoffsenf-Alkylierungsmittel, die in der Krebstherapie eingesetzt werden.

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