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Hirnstrukturen und ihre Funktionen Was Sie wissen sollten 

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Hirnstrukturen und ihre Funktionen Was Sie wissen sollten 

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Mediathek - Video | Anatomie vom Schafhirn: Cerebellum oder Kleinhirn : zuständig für Motorik & Zeitgefühl

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Was haben Motorik und Zeitgefühl gemeinsam? Das Kleinhirn oder Cerebellum steuert beides. Mehr zur Anatomie des Gehirns >>

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Alexandra, Spinozerebelläre Ataxie Typ 1 | Stammzellenbehandlungsbericht

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Amygdala

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Welche Funktion hat das Limbische System

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Video Amnesie ab 0:26 Minuten

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Doku Kopfleuchten Tourette   Syndrom Gehirnkrankheiten 2008

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Bewegung - das Zusamenspiel verschiedener Hirnareale 

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Bewegung - das Zusamenspiel verschiedener Hirnareale 

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ab 11. Minute bis etwa 14. Minute

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die Arbeit der Basalganglien

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Wie modulieren die Basalganglien Bewegungen

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Der Schläfenlappen, der Lobus temporalis, ist - gleich nach dem Frontallappen - der zweitgrößte der vier Lobi des Großhirns. Er ist ein abwechslungsreicher Hirnteil, sowohl anatomisch als auch funktional. Das macht ihn sehr interessant.

Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Horst-Werner Korf

Niveau: schwer

Die beiden Temporallappen umrahmen den Hirnstamm. Sie bestehen aus iso- und allocorticalen Regionen und enthalten zudem die nicht-corticalen Kerngebiete der Amygdala. Der Temporallappen ist wahrlich „multimodal", er dient mit vielen verschiedenen Zentren vielen Funktionen: dem Riechen, dem Hören, dem Sprechen, dem Verstehen, dem visuellen Erkennen und der Gedächtnisbildung.

Temporallappen Temporallappen/Lobus temporalis/temporal lobe
Der Temporallappen ist einer der vier großen Lappen des Großhirns. Auf Höhe der Ohren gelegen erfüllt er zahlreiche Aufgaben - zum Temporallappen gehören der auditive Cortex genauso wie der Hippocampus und das Wernicke-​Sprachzentrum.

Hirnstamm Hirnstamm/Truncus cerebri/brainstem
Der „Stamm" des Gehirns, an dem alle anderen Gehirnstrukturen sozusagen „aufgehängt" sind. Er umfasst - von unten nach oben - die Medulla oblongata, die Pons und das Mesencephalon. Nach unten geht er in das Rückenmark über.

Amygdala Amygdala/Corpus amygdaloideum/amygdala
Ein wichtiges Kerngebiet im Temporallappen, welches mit Emotionen in Verbindung gebracht wird: es bewertet den emotionalen Gehalt einer Situation und reagiert besonders auf Bedrohung. In diesem Zusammenhang wird sie auch durch Schmerzreize aktiviert und spielt eine wichtige Rolle in der emotionalen Bewertung sensorischer Reize. Die Amygdala - zu Deutsch Mandelkern - wird zum limbischen System gezählt.

Doch bevor Missverständnisse aufkommen, sollten wir klären: Die Anatomie meint mit „Schläfe" die Region knapp vor und direkt über den Ohren. Darunter liegt der größte Teil des Temporalappens. Die Schläfe der Umgangssprache dagegen liegt weiter vorn. Und unter ihr liegt bereits der Frontallappen.

Regionen und Aufbau

Der Schläfenlappen geht zum Hinterhaupt und zum Scheitel hin ohne scharfe Grenze in Parietal- und Okzipitallappen über. Vom Frontallappen ist er durch eine tiefe Furche, die Fissura lateralis, getrennt. In deren Tiefe liegt die Insula. Beim Blick von unten auf das Gehirn sieht man, dass die beiden Schläfenlappen den Hirnstamm „umrahmen". Immerhin, ihr vorderer, stumpfer Pol liegt tatsächlich am Hinterrand der umgangssprachlichen Schläfe.

Betrachtet man den Temporallappen unter dem Mikroskop, zeigen sich neben Zentren mit dem typischen Sechsschichten-​Aufbau des Neocortex auch zahlreiche allocorticale Zentren - also „andersgeschichtete", nicht-​sechsschichtige Cortices. Zudem ist der Schläfenlappen die Heimstatt der Amygdala, die aus schichtartigen - mithin also corticalen - und ungeschichteten Ansammlungen von Nervenzellen besteht. Bei dieser Vielfalt muss man den Temporallappen „Stück für Stück", regionenweise besprechen.

Insellappen Insellappen/Lobus insularis/insula
Der Insellappen ist ein eingesenkter Teil des Cortex (Großhirnrinde), der durch Frontal-​, Temporal- und Parietallappen verdeckt wird. Diese Überlagerung wird Opercula (Deckel) genannt. Die Insula hat Einfluss auf die Motorik und Sensorik der Eingeweide und gilt in der Schmerzverarbeitung als Verbindung zwischen kognitiven und emotionalen Elementen.

Ton und Bild und Sprache

Die vielleicht bekannteste Funktion des Temporallappens ist das Hören. Bekannt - ja. Aber augenfällig - nein. Denn das primäre Hörzentrum, die so genannten Heschl'schen Querwindungen, sind in der tiefen Fissura lateralis verborgen. In diesen Windungen endet - nach einigen synaptischen Umschaltungen in Hirnstamm und Thalamus - die Hörbahn, die Signale von den Sinneszellen in der Schnecke des Ohres überträgt. Das primäre Hörzentrum in den Heschl´schen Querwindungen ist nur etwa briefmarkengroß. Wesentlich größer sind die nachgeschalteten sekundären und tertiären auditorischen Zentren. Sie liegen in der oberen und mittleren Windung des Temporallappens und nehmen fast die ganze corticale Fläche des Temporallappens in Beschlag, die man in der Seitenansicht sehen kann. Damit ist das Hören eines der „flächengreifendsten" Systeme unseres Großhirns - Sprache und Musik erfordern offenbar einen hohen „Rechenaufwand".

Dort, wo die obere und die mittlere temporale Windung nach hinten hin in die Cortices des Okzipitallappens übergehen - der überwiegend im Dienste des visuellen Systems steht -, „überschneiden" sich auditorische und visuelle Funktionen. Dort finden sich „lexikalische" Zentren, die mit der Erkennung geschriebener und gesprochener Worte zu tun haben. Besonders bekannt ist das sensorische Wernicke-​Sprachzentrum, das in der dominanten - meist linken - Hemisphäre lokalisiert ist. Eine Läsion in diesem Bereich führt zu Störungen des Sprach- und Schriftverständnisses.

Duft und Schrecken

Schaut man von unten auf den Temporallappen, entdeckt man auf seiner Innenfläche, knapp hinter seinem stumpfen Vorderpol, eine kleine, nach innen gerichtete Vorwölbung. Man nennt sie „Uncus", den „Haken". Dieser Haken hat es in sich: An seiner dreischichtigen, allocorticalen Oberfläche endet die Riechbahn. Gleich unter diesen Riechrinden, ja sogar einen Teil der Riechrinden bildend, liegt die Amygdala, der Mandelkern. Sie gehört funktional zum limbischen System und ist für die affektive Einfärbung unseres Erlebens zuständig. Wobei es allerdings überwiegend die dunklen Farben sind - Furcht und Schrecken -, mit denen sie unsere Seelenräume ausmalt.

Amygdala Amygdala/Corpus amygdaloideum/amygdala
Ein wichtiges Kerngebiet im Temporallappen, welches mit Emotionen in Verbindung gebracht wird: es bewertet den emotionalen Gehalt einer Situation und reagiert besonders auf Bedrohung. In diesem Zusammenhang wird sie auch durch Schmerzreize aktiviert und spielt eine wichtige Rolle in der emotionalen Bewertung sensorischer Reize. Die Amygdala - zu Deutsch Mandelkern - wird zum limbischen System gezählt.

Erinnern und Vergessen

Auch für das Gedächtnis spielt der Temporallappen eine wichtige Rolle. Und erneut sind es allocorticale, also „nicht typisch sechsschichtige" Rindenfelder, die diesen Funktionen dienen - und auch sie rechnet man zum limbischen System. Die am weitesten innen gelegene, breite Windung des Temporallappens, die man in der Untersicht sehen kann, ist der Gyrus parahippocampalis In ihm liegt der entorhinale Cortex, der eine Art von „Schnittstelle" zwischen eben jetzt gerade Erlebtem und dem System der Erinnerung darstellt. Gleich daneben und etwas darüber liegt die Hippocampusformation. Um sie zu Gesicht zu bekommen, müsste man den Temporallappen abschneiden und von innen beschauen. Im Zusammenspiel sind diese beiden - Hippocampusformation und entorhinaler Cortex - sowohl für das „Einlesen" von neuen Gedächtnisinhalten als auch für den Abruf bereits vorhandener Erinnerungen zuständig.

Erinnerungen sind nicht auf Wissen und Biographie begrenzt - sie ermöglichen uns vielmehr die Orientierung im Alltag. Wichtige Schnittstellen zwischen visuellem System und Gedächtnis bilden hier die Isocortices auf der hinteren Unterfläche des Temporallappens. So hat man im spindelförmigen Gyrus fusiformis Zentren gefunden, die mit der (Wieder-)Erkennung von Gesichtern zu tun haben.

Obwohl wir viel über den Temporallappen wissen, weiß man nicht so genau, was sich in den übrigen isocorticalen Regionen, vor allem aber ganz vorne, an seinem stumpfen Vorderpol, abspielt.

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Der Temporallappen, oder Schläfenlappen, des Gehirns (Cortex) ist vielbeschäftigt. Geruchssinn, Gedächtnis und Hören zählen u.a. zu seinem Aufgabenbereich.

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Copyright: Dan Dalton / Digital Vision / Getty Images

Sehen ist mehr, als nur optische Signale in Nervenimpulse zu übersetzen. Das Gehirn analysiert die Informationen, ordnet sie Stück für Stück und begreift sie. Eine Leistung, an der rund 60 Prozent der Großhirnrinde beteiligt sind - und die wir bis heute nicht vollständig verstehen.

Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Ulf Eysel

Niveau: mittel

Die visuelle Verarbeitung passiert schnell und präzise und beginnt schon in der Netzhaut.

Verschiedene Ganglienzell-Typen in der Netzhaut sind für die Verarbeitung von Farben oder zum Beispiel Bewegungen zuständig.

Die Analyse des Gesehenen beginnt in der primären Sehrinde V1.

In der Sehrinde, aber auch in höheren Gehrinregionen wie dem Schläfenlappen, gibt es zahlreiche Neuronengruppen, die für die Erkennung bestimmter Muster zuständig sind, zum Beispiel Farben, Reize aus der Horizontalen oder Dreiecke.

Von der primären Sehrinde gehen die Informationen über die dorsale Verarbeitungsbahn zum Scheitellappen („Wo"-Bahn) und über die ventrale Verarbeitungsbahn zum Schläfenlappen („Was"-Bahn).

Die "Wo"-Bahn übernimmt die Lokalisation von Dingen im Raum und Bewegungen, die „Was"-Bahn konzentriert sich auf Informationen wie die Objekterkennung.

Netzhaut Netzhaut/Retina/retina
Die Netzhaut oder Retina ist die innere mit Pigmentepithel besetzte Augenhaut. Die Retina zeichnet sich durch eine inverse (umgekehrte) Anordnung aus: Licht muss erst mehrere Schichten durchdringen, bevor es auf die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) trifft. Die Signale der Fotorezeptoren werden über den Sehnerv in verarbeitende Areale des Gehirns weitergeleitet. Grund für die inverse Anordnung ist die entwicklungsgeschichtliche Entstehung der Netzhaut, es handelt sich um eine Ausstülpung des Gehirns.
Die Netzhaut ist ca 0,2 bis 0,5 mm dick.

Primärer visueller Cortex Primäre Sehrinde/Area striata/primary visual cortex
Der Teil des Okzipitallappens (Hinterhauptslappen) dessen primäre Eingänge dem visuellen System entstammen. Nach Brodmann, der die Großhirnrinde im Jahre 1909 ursprünglich in 52 Areale unterteilte, ist der primäre visuelle Cortex Areal 17.

Digitalkameras werden immer schlauer. Die Entwicklung begann vor einigen Jahren damit, dass die Geräte lernten, auf Gesichter zu fokussieren. Heute können sie sogar einzelne Personen unterscheiden oder schießen Fotos automatisch dann, wenn jemand lacht. Dahinter steckt ein komplizierter Analyseprozess, der nach ovalen Formen, Hautfarbe und Punkten in bestimmten Abständen - der Augen - sucht und der manchmal schon von einer Sonnenbrille überlistet wird. Ein Fehler, der dem visuellen System des Menschen nicht passieren würde. Aber auf welche Weise es das Gehirn anstellt, den reinen optischen Informationen einen Sinn zu geben, ist bis heute nicht vollständig erforscht. Eine wichtige Rolle scheint jedoch der Faktor Arbeitsteilung zu spielen.

Getrennte Verarbeitung von „Wo" und „Was"

Die parallele Verarbeitung des Seheindrucks deutet sich bereits auf der Netzhaut durch unterschiedliche Typen von Ganglienzellen an: während zum Beispiel der P-​Typ eher auf Farbe spezialisiert ist, antworten M-​Ganglienzellen bevorzugt auf Bewegungen. Diese Trennung spiegelt sich im seitlichen Kniehöcker wieder - der einzigen Umschaltstation zwischen Netzhaut und primärer Sehrinde, wo die parvozelluläre und die magnozelluläre Bahn ihren Ursprung haben. Sie bilden sozusagen erste Zufahrtswege zur späteren Was-​und-​wo-​Bahn der visuellen Wahrnehmung.

In der primären Sehrinde (kurz: V1) beginnt die Analyse. Wie der gesamte Cortex ist auch sie in Schichten aufgebaut und parvo- wie magnozelluläre Bahn haben hier unterschiedliche Projektionen. Wer es genau wissen will: Die magnozelluläre Bahn endet in Schicht 4c-​alpha, die parvozelluläre Bahn in Schicht 4c-​beta. Senkrecht zu diesen Schichten verlaufen funktionelle Säulen von Nervenzellen - ein Prinzip, das ebenfalls im gesamten Cortex zu finden ist. Die Neurone dieser Säulen reagieren beispielsweise auf Reize einer bestimmten Orientierung - horizontal, vertikal oder auch ein Winkel von 35 Grad. Einige dieser Säulen verfügen zudem über farbempfindliche Bereiche, die so genannten Blobs.

Netzhaut Netzhaut/Retina/retina
Die Netzhaut oder Retina ist die innere mit Pigmentepithel besetzte Augenhaut. Die Retina zeichnet sich durch eine inverse (umgekehrte) Anordnung aus: Licht muss erst mehrere Schichten durchdringen, bevor es auf die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) trifft. Die Signale der Fotorezeptoren werden über den Sehnerv in verarbeitende Areale des Gehirns weitergeleitet. Grund für die inverse Anordnung ist die entwicklungsgeschichtliche Entstehung der Netzhaut, es handelt sich um eine Ausstülpung des Gehirns.
Die Netzhaut ist ca 0,2 bis 0,5 mm dick.

Cortex Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex
Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm ².

Spezialisierte Gruppen von Neuronen

Innerhalb der höheren Gehirnareale existieren wiederum Gruppen von Nervenzellen, die auf noch spezifischere Teilaufgaben spezialisiert sind. Zur Objekterkennung im Schläfenlappen gibt es zum Beispiel Gruppen von Neuronen, die besonders sensibel auf die Formen wie Dreiecke oder Sterne oder auch auf Gesichter reagieren. Diese ebenfalls stets in Säulen angeordneten Neuronengruppen sind lernfähig - das ist der Grund, warum zum Beispiel Ärzte auf Röntgen- oder Ultraschallbildern viel schneller die entscheidenden Einzelheiten entdecken als jemand, der diese Fertigkeit nie geübt hat.

In anderen Hirnregionen wurden Neuronen mit weiteren Spezialisierungen nachgewiesen: V4, das vor allem für Farbe zuständig ist, enthält viele farbselektive Zellen; der medio-temporale Cortex verarbeitet Bewegung und enthält viele richtungssensitive Neurone. Wie aber lassen sich einzelne Areale und Neuronengruppen so spezifischen Fertigkeiten zuordnen? Das geschieht vor allem durch die Untersuchung von Patienten mit lokal begrenzten Hirnschäden. Ein bekanntes Beispiel ist die Prosopagnosie, die Unfähigkeit, Gesichter zu erkennen. Beim Menschen liegt der Grund dafür oft in einer Schädigung des Gyrus fusiformis, einer Hirnwindung im unteren Schläfenlappen. Unmittelbar benachbart liegt ein Areal (FBA), welches an der Erkennung von Körperteilen beteiligt ist, während im parahippocampalen Ortsareal (PPA) zum Beispiel Bilder von Gebäuden verarbeitet werden. Zunehmend entstammen die Erkenntnisse zur Lage dieser Areale auch bildgebenden Verfahren wie zum Beispiel fMRI oder PET-Scanner, die es erlauben, dem Gehirn - sozusagen - bei der Arbeit zuzusehen.

Genauer betrachtet fließen die Daten nach einer ersten Analyse in der primären Sehrinde auf zwei Wegen in nachgeschaltete Areale des Gehirns. Die dorsale Verarbeitungsbahn reicht Informationen zum oben am Kopf gelegenen Scheitellappen, dem parietalen Cortex, weiter. Die ventrale Verarbeitungsbahn führt zum Schläfenlappen, dem temporalen Cortex. Die dorsale Verarbeitungsbahn gilt als "Wo"-Bahn: Sie übernimmt die Lokalisation von Dingen im Raum und Bewegungen. Die ventrale Verarbeitungsbahn dagegen konzentriert sich auf "Was"-Informationen wie die Objekterkennung. So wird, was als Abbild auf der Retina begann und in ein komplexes neuronales Muster überführt wurde, in der corticalen Verarbeitung nach verschiedenen Aspekten analysiert.

Cortex Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex
Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm ².

dorsal dorsal/-/dorsal
Die Lagebezeichnung dorsal bedeutet „zum Rücken hin" gelegen. Im Bezug auf das Nervensystem handelt es sich um eine Richtung senkrecht zur neuralen Achse, also nach oben zum Kopf oder nach hinten.
Bei Tieren ohne aufrechten Gang ist die Bezeichnung einfacher, dort bedeutet sie immer zum Rücken hin. Durch den aufrechten Gang des Menschen knickt das Gehirn im Bezug auf das Rückenmark ab, wodurch dorsal zu „oben" wird.

Informationsabgleich mit höheren Ebenen

Für die umfassende Wahrnehmung reicht die Aufteilung in dorsale und ventrale Verarbeitungsbahn jedoch nicht aus. Die beiden parallelen Verarbeitungsströme treffen letztendlich im Stirnlappen erneut zusammen. Zudem gleicht das Gehirn die Analyse auch mit Information aus anderen Ebenen ab: Etwa den Eindrücken aus Hör- und Gleichgewichtssystem, dem Tast- oder dem Riechsinn. Zusätzlich existieren Verschaltungen zu unspezifischen Hirnarealen, die nicht direkt von sensorischen oder motorischen Systemen „befüttert" werden. Hier passiert zum Beispiel das Einordnen von Eindrücken in Kategorien - etwa, dass sowohl ein Schaukelstuhl, als auch ein Liegestuhl genauso wie ein Puppenfahrradsitz Gegenstände zum Sitzen sind.

In dieser Analyse weisen die Neurone jeder Verarbeitungsstufe eine höhere Abstraktionsfähigkeit auf als in der vorangegangenen Stufe. Lernen spielt dabei eine große Rolle, denn viele Dinge können wir nur wahrnehmen, weil wir sie kennen und ein gewisses Vorwissen haben. Zum Beispiel das „Zurückübersetzen" eines zweidimensionalen Abbildes in drei Dimensionen: Hinter dem zweidimensionalen Bild eines Gegenstandes können sich theoretisch verschiedene dreidimensionale Objekte verbergen. Das Gehirn entscheidet sich oft für die einfachste beziehungsweise uns am besten bekannte Interpretation. Dabei berücksichtigt es neben der Erfahrung auch Fakten wie den Lichteinfall und Schatten.

Viele optische Illusionen funktionieren, indem sie dem Gehirn zu wenige oder mehrdeutige Hinweise zur Interpretation des Gesehenen liefern. Den Input unterschiedlicher sensorischer Informationen, etwa durch Sehen und Tasten, vermag das Hirn recht zuverlässig zu beurteilen und zu integrieren. Wirkt etwa ein Gegenstand beim Berühren größer als er aussieht, misst der Wahrnehmungsapparat der haptischen Information mehr Bedeutung bei als der visuellen Information - und bildet einen recht zuverlässigen Durchschnittswert.

Auf dieser Ebene wird es zunehmend schwieriger, die Funktionsweise des Sehsystems in allen Einzelheiten zu erforschen und zu begreifen. Deshalb wird wohl auch die nächste und übernächste Generation von Digitalkameras nicht annähernd über die Funktionen unseres Sehsystems verfügen.

dorsal dorsal/-/dorsal
Die Lagebezeichnung dorsal bedeutet „zum Rücken hin" gelegen. Im Bezug auf das Nervensystem handelt es sich um eine Richtung senkrecht zur neuralen Achse, also nach oben zum Kopf oder nach hinten.
Bei Tieren ohne aufrechten Gang ist die Bezeichnung einfacher, dort bedeutet sie immer zum Rücken hin. Durch den aufrechten Gang des Menschen knickt das Gehirn im Bezug auf das Rückenmark ab, wodurch dorsal zu „oben" wird.

Veröffentlichung: am 11.11.2010
Aktualisierung: am 01.02.2017

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Visuelle Informationsverarbeitung - vom Auge zum Gehirn (Cortex)

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Copyright: Dan Dalton / Digital Vision / Getty Images Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Ulf Eysel Niveau: mittel Die visuelle Verarbeitung passiert schnell und präzise und beginnt schon in der Netzhaut. Verschiedene Ganglienzell-Typen in der Netzhaut sind für die Verarbeitung von Farben oder zum Beispiel Bewegungen zuständig.

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Der Hirnstamm ist der älteste und tiefliegenste Teil des menschlichen Gehirns. Er hat sich bereits vor ca. 500 Millionen Jahren im Laufe der Evolution entwickelt. Er enthält die Hirnnervenkerne (siehe unten) und alle lebenswichtigen Bereiche wie die Atmung, die Regulation des Herzschlages, der Nahrungsaufnahme und der Darmtätigkeit. Da dies Grundvoraussetzungen für das Leben eines jeden Wirbeltieres sind, haben alle Wirbeltiere diesen Gehirnteil, und er ist bei allen nahezu gleich aufgebaut. Bei niederen (Nicht-Säugetier-) Wirbeltieren wie den Reptilien macht dieser Bereich sogar fast das gesamte Gehirn aus und trägt daher auch seinen Namen „Reptiliengehirn".

In der Medulla oblongata, dem verlängerten Rückenmark, liegen - insbesondere in einer Region, die sich Formatio reticularis nennt und den ganzen Hirnstamm (nicht nur die Medulla oblongata) durchzieht (s.u.), - die Zentren für die vegetative, d.h. unbewusste Steuerung der eben genannten Vorgänge (Atemzentrum, Brechzentrum u.a.). Von hieraus ziehen Nervenbahnen zu den einzelnen Körperorganen, um die Informationen über die notwendige Regulation weiterzuleiten. Darüber hinaus ist die Medulla eine wichtige Umschaltstation innerhalb des motorischen Systems. Z.B. liegt hier der Olivenkernkomplex, der eine wichtige Funktion für die Feinabstimmung und Koordination von Bewegungen hat.

Die Brücke (Pons) stellt die Verbindung zwischen vorderen und hinteren Gehirnbereichen her. Nahezu alle Fasern, die diese Bereiche verbinden, laufen durch die Brücke. Auch befinden sich hier zahlreiche Kerngebiete, in denen Nervenbahnen zwischen Groß- und Kleinhirn verschaltet werden. Diese nennt man Brückenkerne oder Nuclei pontis.

Im Mittelhirn liegen zahlreiche Kerne wichtiger Hirnnerven (s.u.), die Ursprungskerne des Dopamin-Systems, eines wichtigen Botenstoffes, und die Zentren für die Steuerung von Augenbewegungen.

Schaut man von der Rückenseite auf das Mittelhirn, fallen vier kleine, markante Hügel auf, die man entsprechend als Vierhügelplatte oder Tectum mesencephali (Dach des Mittelhirns) bezeichnet. Die beiden oberen werden als Colliculi superiores, die beiden unteren alsColliculi inferiores bezeichnet, was nichts anderes „obere und untere Hügelchen" heißt. Die oberen spielen eine Rolle bei Augenreflexen , die unteren sind ein Teil der .

Darunter liegt das Tegmentum mesencephali (Die Haube des Mittelhirns). Drei wichtige Bereiche sind hier zu nennen: Die schwarze Substanz (Substantia nigra), der rote Kern (Nucleus ruber) und die retikuläre Formation (Formatio reticularis). Die Substantia nigra ist einer der beiden Ursprungskerne des dopaminergen Systems . Der Nucleus ruber trägt seinen Namen aufgrund seiner roten Farbe, die durch einen hohen Eisengehalt zustande kommt. Er ist ein wichtiger Umschaltkern dermotorischen Bahnen zwischen und .

Die Formatio reticularis ist ein Netz von Nervenzellen (daher der Name reticularis - netzartig), das sich über das gesamte Tegmentum bis hinunter zum Rückenmark (also auch durch die Medulla oblongata) zieht. Hier liegen Kerne für lebenswichtige Funktionen, nämlich für die Regulation und Koordination von Atmung, Schluckreflex, Kreislauf, Brechen usw. Darüber hinaus entspringt der Formatio reticularis das sogenannte „ Weckzentrum", das aufsteigende retikuläre Aktivierungssystem (ARAS) . Im Zusammenspiel mit dem Thalamus, in dessen Kontext es auch näher beschrieben werden soll, steuert es die Aufmerksamkeit und Wachheit bzw. Schläfrigkeit und geistige Abwesenheit.

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Die Hirnnerven
Als Hirnnerven werden die zwölf Nerven, oder besser gesagt zwölf Hirnnervenpaare (ein Nerv für jede Körperseite) bezeichnet, die nicht über das Rückenmark laufen, sondern direkt aus dem Gehirn, die meisten aus dem Stammhirn, entspringen. Eine Ausnahme bildet der 11. Hirnnerv, der aus dem Rückenmark entspringt, aber parallel zum Rückenmark in den Schädel zieht und darum mit zu den Hirnnerven gezählt wird. Alle Hirnnerven gehören zum peripheren Nervensystem. Sie haben z.T. motorische (Bewegungssteuerung), z.T. sensorische (Wahrnehmung) und z.T. gemischte Funktionen. Bezeichnet werden sie mit römischen Ziffern von I bis XII und lateinischen Namen, die auf ihre Funktion schließen lassen (sollen).

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erzieher und alle interessierten lernen hier mehr über ihr gehirn

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um lernprozesse und –erfolge zu optimieren! nur wer sein gehirn kennt

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Gehirn und Lernen - Der Hirnstamm oder das „Reptiliengehirn"

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Der Hirnstamm ist der älteste und tiefliegenste Teil des menschlichen Gehirns. Er hat sich bereits vor ca. 500 Millionen Jahren im Laufe der Evolution entwickelt. Er enthält die Hirnnervenkerne (siehe unten) und alle lebenswichtigen Bereiche wie die Atmung, die Regulation des Herzschlages, der Nahrungsaufnahme und der Darmtätigkeit.

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Der Parietal-​, der Scheitellappen, liegt hinter dem Frontallappen, von diesem durch die Zentralfurche getrennt. In diesem Scheitellappen enden mit der protopathischen und der epikritischen zwei wichtige Nervenbahnen, die Empfindungen des Körpers vermitteln. Doch die Aufgaben des Scheitellappens gehen weit über den Körper hinaus.

Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Herbert Schwegler

Niveau: mittel

Im Parietallappen residiert einerseits die Somatosensorik: Was der Körper fühlt, wo sich eigene Gliedmaßen befinden und in welcher Stellung, dies ist Aufgabe der Propriozeption und des primären somatosensorischen Cortex. Der posteriore Parietallappen setzt diese Information ins Verhältnis zu Nah- und Fernbereich der Umwelt. Bei Störungen hier kann es zu einem Neglect kommen - dem Nichterkennen eigener Gliedmaßen oder einer Hälfte der Umwelt.

Cortex Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex
Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm ².

Neglect Neglekt/-/neglect
Ein Neglect ist eine Wahrnehmungsstörung, bei der aufgrund einer Gehirnläsion Körperteile oder Reize nicht beachtet werden. Die Störung betrifft die der Hirnläsion gegenüberliegenden Seiten. Sie tritt meist nach Läsionen im rechten Parietallappen auf. Dementsprechend werden visuelle, auditorische und somatosensorische Stimuli der linken Seite nicht beachtet.

Wo Temporal- und Parietallappen sich treffen, am Ende der Sylvischen Furche, geschehen merkwürdige Dinge. Zumindest, wenn man diese so genannte temporoparietale Junction (TPL) mit Elektroden reizt. Dies tat Olaf Blanke in Lausanne bei einer jungen Epilepsiepatientin. Diese hatte daraufhin das Gefühl, hinter ihr stünde ein „Schatten", der all ihre Handlungen nachahme, der aber auch einen eigenen Willen hätte. Eine Art Geist. Patienten mit einer Schädigung in dieser Region berichten auch häufiger von außerkörperlichen Erfahrungen, sogar das berühmte Schweben über dem eigenen Körper wird berichtet.

Bedeutet dies nun, dass es Gespenster gibt oder der Geist tatsächlich den Körper verlassen kann? Gänzlich ausschließen kann die Naturwissenschaft dies natürlich nicht, doch eine näherliegende Vermutung wäre, dass die Einheit von Körper und Geist in diesem Teil des Gehirns verhandelt wird.

Das Verhältnis zum eigenen Körper

Der Mensch ist natürlicher Dualist: schon kleine Kinder erleben sich selbst - ihren Geist - getrennt vom Körper. Dieser intuitive Dualismus wurde von René Descartes (1596−1650) zu Beginn der Neuzeit mit der Beobachtung untermauert, dass er sich zwar den kleinen Finger abschneiden könne, aber immer noch René Descartes sei. Die dualistische Position gilt als überholt, heute gibt es nur noch wenige Philosophen, die den Geist vom Körper - oder besser - vom Gehirn getrennt sehen. Doch indirekt stellt sich die Frage eines anderen Dualismus, dem von Kopf und Körper: Wie kann das Gehirn all die verschiedenen Informationen aus Körper und Umwelt verarbeiten und in ein schlüssiges Erleben integrieren?

Der Körper liefert eine Fülle an Informationen. So verfügt die Haut über Rezeptoren für Temperatur und Schmerz, Tast- und Druckempfindungen. Die meisten dieser Signale erreichen das Gehirn über die so genannte protopathische Bahn. Die epikritische Bahn liefert feinere Tastempfindungen, dazu Informationen aus dem Bewegungsapparat, also über die Aktivität von Sehnen und Muskeln - und damit die Position der einzelnen Körperteile. Hier sehen wir neben den fünf Sinnen für die Außenwelt einen sechsten am Werk: die Propriozeption, den Sinn für uns selbst, die Eigenwahrnehmung. Beide Bahnen laufen größtenteils über das Rückenmark, kreuzen dann und liefern so jeweils Signale von der kontralateralen Körperseite, so dass der linke Parietallappen über das Rückenmark Informationen der rechten Körperseite erhält und umgekehrt.

Rezeptor Rezeptor/-/receptor
Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Die primäre somatosensible Rinde

Im Parietallappen lassen sich zwei größere Areale unterscheiden. Das erste ist die primäre somatosensible Rinde - der Gyrus postcentralis -, der Projektionsort von protopathischer und epikritischer Bahn. Wie auch im motorischen Cortex bleibt die somatotopische Anordnung erhalten, es ergibt sich eine neuronale Karte des Körpers. Die Größe des einzelnen Gebietes spiegelt die Sensibilität der entsprechenden Struktur: Hand und Kopf sind jeweils sehr groß repräsentiert, da dort die Rezeptorendichte besonders hoch ist. Der restliche Körper ist eher klein abgebildet.

Läsionen im Gyrus postcentralis führen gemäß ihres Vorkommens zu einer eingeschränkten Empfindungsfähigkeit des repräsentierten Körperteils. Das betrifft Berührung, Druck und Temperatur. Leider wird die Schmerzempfindung am wenigsten beeinträchtigt.

Cortex Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex
Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm ².

Der posteriore parietale Cortex

Während die Propriozeption Aufgabe der primären somatosensiblen Rinde ist, erweitert sich im posterioren parietalen Cortex, so zu sagen, der beobachtete Raum und schließt die Umwelt mit ein. Hier werden propriozeptive, auditive, und vestibuläre Informationen integriert, also zu einem größeren Ganzen zusammengefasst. Besonders wichtig sind zusätzlich visuelle Informationen der dorsalen, der Wo-​Bahn und der ventralen, der Was-​Bahn. So entsteht ein dreidimensionales Bild der Umwelt, das permanent auf den neuesten Stand gebracht wird und uns so die gezielte Bewegung erlaubt. Das betrifft sowohl den Nahbereich, als auch die Entfernung.

Diese Wahrnehmungsintegration klingt einfacher, als sie ist: wir unterhalten uns mit Freunden, während wir ihnen etwas zu essen anbieten: „Nein danke, kein Salat, aber gerne noch etwas Soße ..." Hier müssen zahlreiche Bewegungen - zum Beispiel die der Augen - mit auditivem und visuellem Input koordiniert werden. All das geschieht in einem Raum voller Objekte: Salatschüssel und -besteck, Teller und die große Pfeffermühle, die immer im Weg steht. All das erfordert vom Gehirn eine stimmige Abbildung von Körper und Außenwelt und hier spielen die Assoziationscortices des posterioren parietalen Cortex die entscheidende Rolle. Eine Besonderheit betrifft Zahlen - hier scheint der intraparietale Sulcus eine wichtige Rolle zu spielen.

Klinisch stellen sich Läsionen des posterioren Parietallappens auf vielfältige Weise dar: Ist die rechte Seite betroffen, kann es zu teils massiven Störungen der Orientierung kommen. Besonders auffällig sind die Folgen rechtsseitiger Läsionen des unteren Parietallappens - sie können zu einem so genannten Neglect führen: die Patienten nehmen dann große Teile des linken Gesichtsfeldes nicht mehr wahr, zeichnen beispielsweise von einer Uhr nur die rechte Seite, essen nur, was rechts auf dem Teller liegt oder nehmen sogar die gesamte linke Körperhälfte nicht mehr wahr. Auf Schädigungen in diesem Bereich sind einige kuriose Berichte zurückzuführen, wenn Patienten beispielsweise ein fremdes Bein bei sich im Bett finden. Schädigungen der dominanten, also meist der linken Hemisphäre können zu einer Apraxie führen: Die Patienten sind nicht mehr in der Lage, gelernte Bewegungsabläufe auszuführen, wie das Servieren von Salat. Je nach Ort und Umfang der Läsion können auch mathematische Defizite auftreten und es kann sogar zu einem Verlust des abstrakten Denkens kommen.

Cortex Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex
Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm ².

Neglect Neglekt/-/neglect
Ein Neglect ist eine Wahrnehmungsstörung, bei der aufgrund einer Gehirnläsion Körperteile oder Reize nicht beachtet werden. Die Störung betrifft die der Hirnläsion gegenüberliegenden Seiten. Sie tritt meist nach Läsionen im rechten Parietallappen auf. Dementsprechend werden visuelle, auditorische und somatosensorische Stimuli der linken Seite nicht beachtet.

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Anatomie: Parietallappen und Somatosensorik im Gehirn

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Der Parietallappen oder Scheitellappen im Gehirn (Cortex) ist für die Somatosensorik und die Propriozeption, die Körperwahrnehmung im Raum, zuständig.