Die Macht des Geistes
Bau und Funktion des menschlichen Gehirns
Das Großhirn – Zerebrum/Telencephalon
Das Großhirn ist der Sitz des Bewusstseins. Der eigene Wille, der Kreativität sowie die Gabe des Erinnerungsvermögens (Gedächtnis) und das daraus resultierende Denkvermögen gehen daraus hervor. Alle Empfindungen werden uns erst im Großhirn bewusst. Das Großhirn bildet den größten Teil des Gehirns und macht 80% des Gesamthirnvolumens aus. Es besteht aus zwei Hälften, den Hemisphären. Diese werden nur in der Tiefe durch ein breites quer verlaufendes Fasersystem, dem Balken (Corpus Callosum), miteinander verbunden. Der Balken besteht ausschließlich aus Nervenfasern (weißer Substanz), die einen Informationsaustausch zwischen den Hemisphären gewährleisten.
Die linke Hemisphäre steuert im Wesentlichen die Funktionen der rechten Körperhälfte und umgekehrt die rechte Hemisphäre die der linken. Doch sind beim Menschen die Funktionen dieser beiden Hirnhälften nicht gleichwertig. Die linke Hemisphäre arbeitet eher analytisch, logisch und rational, wodurch sie für Funktionen wie dem Schreiben, Rechnen und Sprechen zuständig ist.
Die rechte Hemisphäre hingegen arbeitet perzeptiv, intuitiv und imaginitiv. Sie nimmt die Dinge ganzheitlich oder als Muster wahr anstatt sie, wie es in der linken H. geschieht, logisch zu analysieren.
[Schon in den frühen sechziger Jahren gemachte Untersuchungen belegten die Annahme, dass beide Hirnhälften gesonderte Funktionen ausüben. So durchtrennte man an Epilepsie erkrankten Patienten den Corpus Callosum und die Commissura anterior, ein weiteres Bündel von Nervenfaserbahnen zwischen den beiden Gehirnhälften. Dadurch ließen sich die Anfälle eingrenzen, da keine epileptische Erregung mehr von einer Seite auf die andere übergreifen konnte. Die Patienten, die sich der Operation unterzogen, hatten keine Anfälle mehr und wirkten in jeder Hinsicht recht normal. Doch wurden die Neurophysiologen, die noch zuvor verblüfft zur Kenntnis nahmen, dass ein solch massiver Eingriff auf die Patienten offensichtlich keine Nachteile in sich barg, auf einige überraschende Verhaltensanomalien aufmerksam. So konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Folgen für die Schreib- und Lesezentren, die in der linken Gehirnhälfte angesiedelt sind. Durchtrennt man das Corpus Callosum, stehen sie nicht länger in Verbindung mit der rechten Gehirnhälfte, die die linke Körperhälfte kontrolliert. Demnach, so schlossen sie, müsste ein „split-brain“- Patient (so heißt die Operation, in der der Balken und andere Kommissurenbahnen durchtrennt werden), dem man in seinem linken (von der rechten Gehirnhälfte gesteuerten) Gesichtsfeld einen Gegenstand zeigte, diesen zwar wahrnehmen, nicht aber mündlich oder schriftlich benennen können, da letztere in die Zuständigkeit der linken Gehirnhälfte fielen. Zur Untersuchung ihrer Theorie führten die Forscher eine Reihe einfacher Versuche durch. Bei einem dieser Versuche saß ein „split-brain“- Patient vor einer Leinwand, hinter der, seinen Blicken verborgen, einige alltägliche kleine Gegenstände wie etwa ein Hammer, ein Messer und eine Mutter mit dazugehöriger Schraube lagen. Das Abbild eines dieser Gegenstände, für dessen Erkennen die rechte Hemisphäre zuständig ist, wurde für den Bruchteil einer Sekunde so auf die Leinwand projeziert. Der Aufforderung, das Objekt richtig zu benennen, vermochte der Patient nicht nachzukommen, doch er suchte den Gegenstand heraus, wenn er mit seiner linken Hand hinter die Leinwand tastete.]
Jede der beiden Hirnhälften wird von einer dünnen Schicht (ca. 1,5 – 4mm stark) grauer Substanz bedeckt, der sogenannten Großhirnrinde. Die Graufärbung der Großhirnrinde (Cortex Cerebri) kommt durch die in ihr enthaltener Neuronen zustande. 70% aller Neuronen des Gehirns befinden sich in der Großhirnrinde, wobei sie allein schon 40% der Gehirnmasse ausmacht.
Von hier aus werden Sprache, Gedächtnis und das Denken gesteuert. Beim Menschen hat die Großhirnrinde eine enorme Oberflächenvergrößerung durch Furchen und Windungen erfahren (ca. 1m² Oberfläche). Dabei besteht die Großhirnoberfläche aus zellreichen kleineren Furchen (Salci, Einzahl: salcus) und Windungen Syri, Einzahl: Syrus) und einigen tiefen Spalten (Fissuren oder Fissurae). Fissuren und Salci unterteilen jede Hemisphäre in verschiedene Funktionseinheiten, die Stirnlappen. Die Großhirnrinde bedeckt den Stirnlappen (Lobus Frontalis), Schläfenlappen (Lobus temporalis), Scheitellappen (L. parietalis) und den Hinterhauptlappen (L. occipitalis).
Der Hinterhauptlappen ist an der visuellen Wahrnehmung beteiligt, der Schläfenlappen am Gedächtnis und der Scheitellappen an der Tastwahrnehmung und dem Sprachverständnis. Der Stirnlappen ist für die Bewegung zuständig und für einen großen Teil des Denkens, Verhaltens und der Persönlichkeit. Desweiteren lässt sich die Hirnrinde in funktionell verschiedene Areale einteilen, den Rindenfeldern. Hier liegen Verbände von Neuronen mit ähnlicher Funktion zusammen. Äußerlich können sie nicht voneinander unterschieden werden, nach der Funktion unterscheidet man jedoch motorische und sensorische Rindenfelder, sowie Assoziationsfelder. Unter der Großhirnrinde liegt eine dicke Schicht weißer Substanz. Diese besteht aus Nervenfaserbündeln, die Informationen sowohl zwischen verschiedenen Teilen der Großhirnrinde weiterleiten, als auch zwischen der Großhirnrinde und anderen Teilen des Gehirns weiterleiten. Innerhalb der weißen Substanz befinden sich wiederum Bereiche aus grauer Substanz. Diese werden als Keime (nuclei) bezeichnet oder als Stammganglien. Diese wirken bei der Steuerung von Bewegungsabläufen mit.
Das Zwischenhirn – Dienzephalon
Das Zwischenhirn liegt unter den Großhirnhemisphären und besteht aus zwei Hauptbereichen: Thalamus und Hypothalamus. Aber auch die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) sowie die Epiphyse (Zirbeldrüse) gehören zum Zwischenhirn. Das Zwischenhirn ist die Schaltstelle zwischen Großhirn und Hirnstamm.
Thalamus
Der Thalamus oder Sehhügel hat in etwa die Größe einer Walnuss und besteht hauptsächlich aus grauer Substanz. Alle Sinnesinformationen aus der Umwelt und aus der Innenwelt des Körpers (Eine Ausnahme bildet der Geruchssinn) gelangen über afferente Bahnsysteme zum Thalamus. Hier werden sie gesammelt, miteinander verschaltet und teilweise verarbeitet, bevor sie über die Projektionsbahnen der Großhirnrinde zugeleitet und dort zu bewussten Empfindungen verarbeitet werden. Daher nennt man den Thalamus auch das Tor zum Bewusstsein. Dabei dienen einige Teile des Thalamus als Umschaltstelle für sensorische Informationen(wie der der Augennetzhaut) und andere Teile als Umschaltstelle für motortische Informationen. Bei der motorischen Steuerung des Körpers hat der T. sogar eine entscheidende Bedeutung. So werden motorische Signale des Kleinhirns vom T. zu den entsprechenden Bereichen der Großhirnrinde weitergeleitet und umgekehrt.
Sensorische Informationen, wie die aus der Augennetzhaut werden schon zum Teil im Thalamus verarbeitet und den sensorischen Teilen der Großhirnrinde zugeteilt. Damit die Großhirnrinde und damit das Bewusstsein nicht von Reizen überschwemmt werden, wirkt der Thalamus zudem wie ein Filter. Nur Informationen, die auch für den Gesamtorganismus von Bedeutung sind, können den T. passieren.
Der Hypothalamus
Der Hypothalamus befindet sich als unterster Abschnitt des Zwischenhirns unterhalb des Thalamus. Er enthält spezialisierte Rezeptorzellen, die viele wichtige Körperfunktionen kontrollieren:
Osmotische Rezeptoren dienen der Kontrolle des Wasser- und Salzhaushaltes
Thermorezeptoren messen stets Körpertemperatur
Hormon- und weitere Rezeptoren überwachen die Kreislauffunktionen
Auch die Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme wird durch das Durst-, Hunger- und Sättigungszentrum im Hypothalamus gesteuert
Der Hypothalamus wiederum ist mit der Hypophyse verbunden. ER reguliert die Hormonproduktion in der Hypophyse und ist über Nerven mit anderen Teilen des Gehirns sowie des Rückenmarks verbunden. Auch Emotionen wie Angst, Wut und Freude werden vermutlich von hier aus gesteuert.
Die Hypophyse und der Subthalamus
Die Hypophyse ist ein nur Kirschkerngroßes Organ (0,5g) und liegt direkt unter dem Hypothalamus. Sie setzt unter der Kontrolle des Hypothalamus Hormone in den Blutkreislauf und in Körperhöhlen frei. Die Hypophyse besteht aus zwei Teilen, dem Hypophysenhinterlappen und dem Hypophysenvorderlappen. Beide Teile sind für die Produktion von ganz bestimmten Hormonen zuständig. So produziert der Vorderlappen beispielsweise das Wachstumshormon Somatotropin (STH), welches das Knorpelwachstum in den Röhrenknochen steuert.
Epiphyse( Zirbeldrüse)
Die Epiphyse ist ein lichtempfindliches Organ, dessen Hormone am Farbwechsel der Haut beteiligt sind. Sie ist auch für die Freigabe des Hormons Melatonin, einem körpereigenen Schlafmittel zuständig und somit für Funktionen, die mit dem Licht und dem jahreszeitlichen Wechsel zusammenhängen. Beispielsweise: Schlafrhythmus.
Das Mittelhirn (Mesencephalon)
Als Mittelhirn wird nur das etwa 1,5cm lange Stück zwischen dem Oberrand der Brücke und dem Zwischenhirn bezeichnet. Es bildet zusammen mit der Brücke und dem verlängerten Mark den Hirnstamm. Dieser Gehirnanteil ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und an vielen lebenswichtigen Funktionen (Herzschlag, Atmung) beteiligt.
Das Mittelhirn leitet die vom Großhirn kommenden motorischen Signale an die Brücke weiter und umgekehrt, die sensorischen Signale vom Rückenmark an den Thalamus. Desweilen leitet das Mittelhirn Impulse aus Augen, Ohren und Oberflächenrezeptoren an andere Regionen des Hirns weiter. Somit ist es auch für die schnelle Orientierung im optischen Bereich zuständig, wobei es um das Bewegungssehen geht (was dann gesehen wird, bestimmen erst das Sehzentrum in der Großhirnrinde). Auch auditive Wahrnehmung und das Schmerzempfinden werden hier verschaltet.
Die Brücke (Pons)
Die Brücke verbindet die Hemisphären des Kleinhirns und leitet Erregungen von den Großhirnhälften zum Kleinhirn. Die Brücke ist ebenfalls mitverantwortlich für viele motorische Funktionen. Auch bei der Einschlafphase, Aufrechterhaltung des Schlafes und dem Aufwachen spielt die Brücke eine wichtige Rolle. Während der Traumphasen ist sie aktiv.
Das verlängerte Rückenmark/Nachhirn/Medulla oblongata
Das verlängerte Rückenmark bildet den unteren Teil des Hirnstammes. Es bildet die Schaltstelle zwischen Gehirn und Rückenmark. In seiner weißen Substanz sind auf- und absteigende Bahnen enthalten, die vom und zum Rückenmark führen. Es enthält außerdem die Formatio reticularis, eine graue Substanz, die an der Steuerung der Bewusstseinslage und der Schmerzwahrnehmung beteiligt ist. Alle lebenswichtigen Reflexe, wie der Speichelfluss, das Schlucken, Erbrechen, Husten, Niesen gehen von dem verlängerten Mark aus. Es ist auch das Automatikzentrum für die Atmung, den Herzschlag und Blutdruck Werden diese lebenswichtigen Funktionen zum Beispiel durch einen Genickbruch gestört, tritt unmittelbar der Tod ein.
Der Hirnstamm – Truncus Cerebri
Der Hirnstamm besteht aus dem Mittelhirn, der Brücke und dem verlängerten Rückenmark. Er ist der unterste Hirnabschnitt und durch ihn führen aufsteigende (afferente) Nervenbahnen, die Sinnesinformationen vom Rückenmark zum Gehirn leiten. Absteigende (efferente) Nervenbahnen führen ebenfalls durch ihn hindurch, um in entgegengesetzter Richtung motorische Befehle zum Rückenmark zu leiten.
Der Hippocampus (seepferdartige Gestalt)
Der Hippocampus ist ein Teil der Hirnrinde und liegt am inneren Rand des Schläfenlappens. Er leistet eine große Funktionsvielfalt zu der das Kurzzeitgedächtnis, das Sozialverhalten, die Furchtverarbeitung, sowie die Verarbeitung von räumlichen Zusammenhängen gehören, aber auch die Fähigkeit zur Aufmerksamkeit und das Wahrnehmen der Neuigkeit einer Information.
Das Kleinhirn – Zerebellum
Wie beim Großhirn besteht die Oberfläche des Kleinhirns aus einer von Furchen und Windungen geprägten Rinde. Jedoch ist diese ebenfalls aus grauer Substanz (Neuronen) bestehende Rinde nur etwa 1mm, anstatt 1,5-4mm wie bei der Großhirnrinde stark. Das Kleinhirn ist hauptsächlich für die Steuerung der Motorik und Gleichgewichtsfunktionen zuständig. Erregungen, die von dem motorischen Zentrum der Großhirnrinde gesendet werden, laufen alle über das Kleinhirn. Informationen über Körperhaltung und Gleichgewicht werden entweder direkt an die motorischen Zentren der Großhirnrinde weitergeleitet oder über Nervenbahnen der weißen Substanz des Rückenmarks.
Das limbische System
Das limbische System ist eine funktionelle Einheit, die aus Strukturen des Großhirns, des Zwischenhirns und des Mittelhirns gebildet wird. Limbus ist die lat. Bezeichnung für Saum, und die zuerst entdeckten Bereiche des limbischen Systems bilden einen schmalen Saum um die zentralen Gehirnbereiche. Doch kamen bis in die heutige Zeit und einige Strukturen dazu. Zum limbischen System gehören unter anderem:
Der Mandelkern – er ist eng mit dem Riechzentrum, dem Hippocampus, dem Hypothalamus und dem Großhirn verbunden; Gefühlsausdrücke wie der der Angst gehen von ihm aus.
Area Septatis
Dieser Bereich gilt als Belohnungszentrum und steht im Zusammenhang mit dem Suchtverhalten des Menschen
Das Ammonshorn im Hippocampus
Das A. ist entscheidend an der Gedächtnisbildung beteiligt. Eventueller Ursprung des Kurzzeitgedächtnisses.
Mammillarkörper im Hypothalamus
Auch sexuelle Wünsche und Aggressionen, sowie Furcht und Wut nehmen ihren Ursprung in diesen Regionen des Gehirns
Die Formatio reticularis
Sie besteht aus Nervenverbänden, die in nicht scharf abgegrenzten Kerngebieten im gesamten Hirnstamm bis hin zum Thalamusbereich konzentriert sind. Durch die dazugehörigen Nervenfasern bekommen diese ein Netzartiges Aussehen und so zu ihrem Namen.
Die F.r. stellt ein Regulationszentrum für das gesamte Nervensystem dar. Eine besondere und entscheidende Rolle spielt die F.r. bei den Bewusstseinslagen des Wach-Schlaf-Rhythmus