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Dein Körper hat von der Sinneswahrnehmung bis zum Stoffwechsel und der Bewegung diverse unterschiedliche Funktionen. Um diese aufeinander abzustimmen, benötigst Du Dein Nervensystem. Das Zentralnervensystem, welches größtenteils aus dem Gehirn besteht, fungiert als eine Art Manager*in Deines Körpers. Informationen und Eindrücke werden zu ihm geleitet. Anhand dieser Eindrücke koordiniert es die entsprechende Antwort. Ohne den/die Manager*in würde der Betrieb stillstehen.
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Team Gehirn Lehrer
Das Nervensystem lässt sich dabei räumlich in das periphere und das Zentralnervensystem einteilen. Das Zentralnervensystem wiederum gliedert sich in das Rückenmark und das Gehirn.
Das Gehirn ist der Teil des Zentralnervensystems, welches sich im Kopf befindet.
Abbildung 1: Struktur des Nervensystems
Das Gehirn wird von der Schädelhöhle vor mechanischen Einflüssen geschützt. Bindehautgewebsschichten innerhalb des Schädels, sogenannte Hirnhäute, umgeben das Gehirn. Eine große Öffnung der Schädelhöhle ermöglicht dem Gehirn in das Rückenmark überzugehen.
Das Gehirn wird in der Fachliteratur auch "Cerebrum" oder "Enzephalon" genannt. Umgangssprachlich wird oft der Ausdruck "Hirn" verwendet.
Das Gehirn besteht hauptsächlich aus Gliazellen und Neuronen. Die Neurone dienen dabei der Reizweiterleitung. Alle anderen Aufgaben des Gehirns werden von den Gliazellen übernommen. Dazu zählen die Ernährung der Neurone, eine Stützfunktion und eine Schutzfunktion.
Im Zentralnervensystem unterscheidet man zwischen grauer und weißer Substanz. In der grauen Substanz liegen vorwiegend die Zellkörper der Zellen. In der weißen Substanz findest Du die Nervenfasern. Nervenfasern sind die Fortsätze der Nervenzellen. Diese kannst Du Dir als Leitbahnen der Informationsübermittlung vorstellen.
Im Rückenmark liegt die graue Substanz im Inneren und die weiße Substanz umgibt diese. Im Gehirn sind die Substanzen verteilt und ineinander verflochten.
Das Gehirn lässt sich in fünf Bereiche gliedern:
Abbildung 2: Anatomie des menschlichen Gehirns
Diese anatomische Einteilung des Gehirns ist entwicklungsbedingt. In der fünften Schwangerschaftswoche entwickeln sich aus dem Neuralrohr drei primäre Hirnbläschen im Embryo.
Das Neuralrohr ist eine Zellleiste im Embryo, aus welcher später das zentrale Nervensystem entsteht. Aus dem Neuralrohr entstehen Ausbuchtungen, die als Gehirnbläschen bezeichnet werden.
Aus diesen wiederum entwickeln sich eine Woche später die fünf sekundären Gehirnbläschen Telencephalon (Endhirn), Diencephalon (Zwischenhirn), Mesenchephalon (Mittelhirn), Metencephalon (Hinterhirn) und Myelencephalon (Nachhirn). Diese sind in Abbildung 2 oben gut zu erkennen. Sie sind auch im späteren Gehirn vorhanden und stammen embryologisch aus den drei primären Gehirnbläschen ab.
Das Großhirn umfasst fast 90 Volumenprozent des Gehirns und damit ein Fünftel aller Nervenzellen des Gehirns. Das Großhirn ist in zwei Hälften geteilt, welche über eine Brücke aus weißer Substanz verbunden sind. Diese Großhirn-Hemisphären ummanteln den Großteil des Gehirns.
Die Oberfläche wird Kortex genannt und ist stark gefaltet. Dies ermöglicht eine Oberflächenvergrößerung. Diese Großhirnrinde kann in funktionelle Felder eingeteilt werden, welche unterschiedliche Aufgaben übernehmen.
Aufgaben des Großhirns sind unter anderem:
Das Großhirn enthält primär graue Substanz.
Das Zwischenhirn ist für die Wahrnehmung verantwortlich. Es ist der Teil des Gehirns, welches die Gefühle steuert. Außerdem reguliert es Deine Grundbedürfnisse, wie Hunger und Durst.
Zusätzlich spielt das Zwischenhirn bei der Schlaf-Wach-Steuerung eine Rolle.
Das Zwischenhirn lässt sich in vier Gebiete unterteilen:
Der Thalamus sammelt alle Signale, die von den Sinnesorganen herkommen, ein. So endet der Sehnerv zum Beispiel im Zwischenhirn. Er gibt diese Informationen dann an das Großhirn weiter. Der Thalamus besteht größtenteils aus grauer Substanz. Der Hypothalamus verknüpft das Hormonsystem mit dem Nervensystem. Er reguliert die Hypophyse.
Die Hypophyse ist eine bedeutungsvolle Hormondrüse. Durch die Ausschüttung von Hormonen steuert die Hormondrüse im Gehirn Vorgänge wie Wachstum, Fortpflanzung und Stoffwechsel.
Ein Tumor, eine Entzündung des Gehirns oder der Hirnhäute, oder ein Unfall können dazu führen, dass die Hormondrüse nicht mehr ausstreichend oder zu viele Hormone produziert.
Das Hinterhirn besteht aus dem Kleinhirn und der Brücke (Pons). Auch das Kleinhirn ist, wie das Großhirn, in zwei Hemisphären aufgeteilt. Die Brücke verknüpft das Kleinhirn mit dem Großhirn.
Das Kleinhirn ist für Bewegung und Gleichgewicht verantwortlich. Außerdem unterstützt es beim unbewussten und sozialen Lernen.
Das Kleinhirn wird auch als Cerebellum bezeichnet.
Das Mittelhirn und das Nachhirn können zusammen mit der Brücke (Pons) zum Hirnstamm zusammengefasst werden. Diese Gliederung siehst Du in Abbildung 3. Der Hirnstamm ist räumlich gesehen der unterste Gehirnabschnitt.
Ein Teil des Hirnstamms wird auch verlängertes Mark, in der Fachwelt medulla oblongata, genannt.
Im Hirnstamm werden eingehende Sinneseindrücke und ausgehende Bewegungsabläufe verwertet. Zudem entstehen hier Reflexreaktionen.
Abbildung 3: Gliederung des Hirnstamms
Das Nachhirn ist für viele vegetativ ablaufende Vorgänge verantwortlich. Dies sind Prozess, die unbewusst, also automatisch ablaufen.
Beispiele für vegetative Funktionen des Nachhirns sind:
Das Nachhirn verknüpft zudem das Gehirn mit dem Rückenmark. Das bedeutet auch, dass hier die graue und weiße Substanz Positionen wechseln. Die bisher meist außen liegende graue Substanz liegt im Rückenmark innen.
| Gehirnteil | Unterteilung | Funktionen |
| Großhirn = Endhirn = Kortex | 2 Großhirn-Hemisphären |
|
| Zwischenhirn | ThalamusHypothalamusSubthalamusEpithalamus |
|
| Hinterhirn | Kleinhirn (2 Kleinhirn-Hemisphären) und Pons |
|
| Hirnstamm = verlängertes Mark | Mittelhirn, Nachhirn, Pons |
|
Wie Du in den letzten Abschnitten vielleicht schon bemerkt hast, übernimmt das Gehirn eine Vielzahl an lebenswichtigen Funktionen. Es ist für unbewusste Handlungen wie die Atmung, Kreislauf, Schlafen und Gefühle, ebenso wie bewusste Reaktionen wie Bewegung, Denken und Lernen verantwortlich.
All diese Informationen werden über elektrische Signale weitergeleitet. Dafür sind die Neurone verantwortlich. Diese sind miteinander über Synapsen verknüpft. Neuronen leiten über Nervenbahnen sowohl Informationen von den Sinnesorganen zum Gehirn (afferente Neurone), als auch vom Gehirn zu den Sinnesorganen (efferente Neurone) zurück.
Lerne mehr über Synapse, Neuron und Erregungsübertragung in den jeweiligen Beiträgen!
Eine Besonderheit des Gehirns ist seine Fähigkeit, Informationen zu speichern.
Unter dem Gedächtnis versteht man die Eigenschaft des Gehirns, Informationen zu speichern und diese als Erfahrungen wieder abzurufen.
Die Leistungs- und Speicherfähigkeit des Gehirns wird auch Gehirnkapazität genannt.
Je nachdem, wie viel Gehirnkapazität benötigt wird, unterscheidet man verschiedene Gedächtnisstufen.
Gedächtnisstufe | vermutete Kapazität | Speicherdauer | Beispiel |
Kurzzeitgedächtnis | 400 bit | Wenige Sekunden | Aufgeschnappte Telefonnummer |
Mittelfristiges Gedächtnis | 10000 bit | Bis zu einigen Tagen | Erlernte Fakten vor einer Klausur |
Langzeitgedächtnis | 100 Milliarden bis 10 Billionen bit | über Jahre hinweg | Erster Kuss |
Durch das Verwenden der immer gleichen Synapsen werden diese gestärkt. Dies führt zu einem deutlich höheren und schnelleren Informationsfluss. Durch das wiederholte Eintreten von Informationen entstehen Leistungsmuster. Man geht davon aus, dass so Informationen im Gehirn gespeichert werden.
Die Anpassung der Synapsen an die Umweltbedingungen nennt man neuronale oder synaptische Plastizität.
Dabei unterscheidet man zwischen struktureller und funktioneller Plastizität.
Etwa 800 ml Blut fließen pro Minute durch Dein Gehirn. Das entspricht fast 20 % des Gesamtvolumens.
Das Gehirn wird durch zwei große Arterien mit Blut versorgt. Die innere Halsschlagader entspringt der Halsschlagader und verläuft seitlich am Hals. Die Wirbelarterie befindet sich hinten am Hals und tritt durch das Hinterhauptloch in den Schädel ein.
Das Gehirn wird durch die Blut-Hirn-Schranke vom Blutkreislauf abgetrennt. Nur bestimmte Substanzen können die Blut-Hirn-Schranke passieren und so in das Gehirn gelangen. Durch diese Eigenschaft schützt die Blut-Hirn-Schranke unser Gehirn vor schädlichen Substanzen, Krankheitserregern und sonstigen Stoffen, welche das innere Milieu stören könnten.
Die Blut-Hirn-Schranke wird durch die Gliazellen gebildet. Sie sind der Filter für viele Schadstoffe, die in das Gehirn eindringen wollen. Diese können diese natürliche Barriere aber oftmals nicht überwinden.
Ein Aneurysma ist eine Ausbuchtung einer Arterie. Oft sind diese rund und etwa so groß wie eine Heidelbeere.
Aneurysmen können überall im Körper auftreten. Befindet sich ein solchen Aneurysma im Gehirn, spricht man von einem Hirnaneurysma. Sie befinden sich oft an Verzweigungsstellen der Arterien. Ein Hirnaneurysma ist kein lebensbedrohlicher Zustand. Manche Menschen wissen ein Leben nichts von ihrem Aneurysma.
Gefährlich wird es erst, wenn ein Aneurysma im Gehirn reist. Dies führt zu Blutungen im Gehirn. Diese Blutungen erhöhen den Druck im Gehirn und schädigen das umliegende Nervengewebe.
Erkrankungen des Gehirns können unterschiedliche Ursachen haben. Das Ausmaß und die Symptome der Erkrankung hängen zudem von der betroffenen Region ab.
Wenn Blutgefäße im Gehirn blockiert werden, ist der Blutfluss gestört. Dies führt zu Sauerstoffmangel und das Gehirn wird nicht mit genügend Nährstoffen versorgt. In einem solchen Fall spricht man von einem Schlaganfall. Das umliegende Nervensystem stirbt ab. Je nachdem welcher Teil des Gehirns betroffen ist, kann ein Schlaganfall zur Lähmung einzelner Extremitäten, Sprechstörungen oder Gleichgewichtsstörungen führen.
Die zwei häufigsten vorkommenden neurodegenerativen Erkrankungen des Gehirns sind Parkinson und Alzheimer.
Bei der Parkinson-Krankheit sterben dopaminerge Neuronen in der substantia nigra ab. Dies führt zu den drei charakteristischen Symptomen für diese Krankheit:
Ganz anders sind die Symptome der Alzheimer-Krankheit. Menschen, die von Alzheimer betroffen sind, verlieren ihre kognitiven Fähigkeiten. Die Betroffenen zeigen bestimmte Verhaltensauffälligkeiten und können in vielen Fällen kein selbstständiges Leben mehr führen, sondern benötigen Assistenz.
Es ist nicht immer leicht, Alzheimer von einer Demenz zu unterscheiden. Grund für die Alzheimer-Erkrankung ist zum einen die Bildung von sogenannten Plaques und Fibrillen im Gehirn. Zum anderen schrumpft das Gehirn und die mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume (Hirnventrikel) werden größer.
Wenn Du noch mehr über Alzheimer wissen möchtest, dann schau bei der passenden StudySmarter Erklärung dazu vorbei!
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Wie genau funktioniert das Gehirn?
Das Gehirn erhält Informationen über Reize der Umwelt mithilfe der Nervenbahnen. Die Informationen werden zwischen den Synapsen des Gehirns verarbeitet und eine Reaktion auf den Reiz ausgelöst. Vom Gehirn aus werden die Informationen über Nervenbahnen an das entsprechende Körperteil weitergegeben.
Welcher Teil des Gehirns ist für was zuständig?
Warum ist das Gehirn im Kopf?
Das Gehirn befindet sich im Kopf, weil es so zum einen sehr gut durch den Schädel geschützt wird und zum anderen sehr nah an den wichtigsten Sinnesorganen liegt und so eine schnelle Reizleitung erfolgt.
Ist das Gehirn ein Muskel oder ein Organ?
Auch wenn man umgangssprachlich davon spricht, das Gehirn zu "trainieren", ist das Hirn tatsächlich kein Muskel, sondern ein Organ.
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Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
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Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
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