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.
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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.
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.
