Film Telekolleg Gehirn

Biologie - 3. Folge: Gehirn
1. Aufbau und Funktion des Gehirns
Bereits in der sechsten Schwangerschaftswoche ist das Gehirn im Wesentlichen
angelegt. Aus dem Neuralrohr entwickeln sich zuerst Vorder- und Hinterhirn. Aus
dem Hinterhirn gliedert sich das Mittelhirn ab. Das Vorderhirn gestaltet sich zum
Zwischen- und Großhirn um, wobei das Großhirn das größte Volumen des
menschlichen Gehirns einnimmt. Das Hinterhirn entwickelt sich zum Zwischen- und
Nachhirn. Der Rest des Neuralrohres wird zum Rückenmark. Das Gehirn ist durch die
Schädeldecke und durch die Hirnhäute geschützt.
Das Zwischenhirn leitet alle ankommenden
Informationen zum und vom Großhirn weiter und
filtert dabei nach wichtigen und unwichtigen Informationen. Deshalb wird es auch
häufig als Relaisstation bezeichnet. Das Kleinhirn übernimmt die Steuerung unserer
Bewegungen und lotet das Gleichgewicht für uns aus, indem es die Lage im Raum
berechnet und an das Großhirn meldet.
Das Nachhirn regelt lebenswichtige Grundfunktionen wie Atmung, Herzschlag und
Reflexe wie Husten und Erbrechen. Stammesgeschichtlich ist es ein sehr alter Teil
unseres Gehirns. Aber auch einem bestimmten Teil des Zwischenhirns -dem Hypothalamus- kommt eine bedeutende
Aufgabe zu. Zusammen mit der Hypophyse steuert er relativ autonom den Hormonhaushalt. Er bestimmt jedoch auch
Hunger- und Durstgefühl, sexuelle Lust und Motivation und den Tag-Nacht-Rhythmus.
Das limbische System liegt im Inneren des Großhirns und kann salopp als
"Gefühlshirn" bezeichnet werden. Über seine Funktionsweise hat die Wissenschaft
bislang wenig Aufschluss. Dieser Teil des Gehirns ist jedoch Ursprung vieler Gefühle
und mit einem "Belohnungszentrum" versehen, das schlechthin der Angriffspunkt für
die euphorisierend und damit suchtfördernde Wirkung von Drogen wie Opiate, aber
auch von Schokolade und Extremsport ist.
Da das Großhirn den größten Teil des menschlichen Gehirns beansprucht und
maßgeblich für unsere Fähigkeiten verantwortlich ist, widmen wir seinem Aufbau
genauere Aufmerksamkeit.
1.1. Aufbau des Großhirns
Das Großhirn ist stark gefältelt, wodurch es eine Oberfläche auf ca. 1 m2 anwächst.
Es ist in die linke und rechte Gehirnhälfte unterteilt, die durch den Balken, einer
Nervenverbindung aus 200 Millionen Neuronen, miteinander kommunizieren können.
Betrachtet man den Querschnitt durch ein Gehirn
erkennt man nicht nur den Balken, sondern auch
dunkle Bereiche, die Großhirnrinde, und helle Bereiche, das Mark. Die Rinde baut
sich aus der grauen Substanz auf, also weitgehend aus den Zellkörpern der Neuronen.
Die hellen Bereiche setzen sich aus Axonen der Nervenzellen zusammen und werden
weiße Substanz genannt.
Den beiden Gehirnhälften werden auch verschiedene Funktionen zugeschrieben: der
rechten eher der künstlerische Bereich, die räumliche Wahrnehmung und die
Kreativität, der linken mehr das mathematisch-logische Denken.
Jede Hälfte der Großhirnrinde wird in vier Lappen eingeteilt. An der Stelle, an der Scheitel- und Stirnlappen
zusammentreffen befinden sich zwei besondere Felder. Auf dem Stirnlappen das motorische Feld und auf dem
Scheitellappen das sensorische Feld. Durch das motorische Feld werden alle bewussten Bewegungen der
Körpermuskulatur gesteuert.
1.2. Felder und Lappen der Großhirnrinde
Die linke Gehirnhälfte ist für die Bewegung der rechten Hand zuständig. Spüren wir
jedoch an der rechten Hand Kälte oder Wärme, Berührung, Schmerz oder Druck,
wird dies an das sensorische Feld der linken Gehirnhälfte gemeldet. Dabei sind die
Hände auf beiden Feldern unterschiedlich stark vertreten. Die feinmotorischen
Fähigkeiten der Hände spiegeln sich hier genau so wie ihre Sensibilität wider. Für die
Zähne auf der anderen Seite findet sich nur eine Region auf dem sensorischen Feld.
Hier werden Zahnschmerzen registriert. Da wir aber nicht bewusst mit den Zähnen
wackeln können, ist dieser Bereich auf dem
motorischen Feld nicht vertreten.
Jeder der Gehirnlappen ist noch einmal in verschiedene Felder unterteilt. Betrachtet
man beispielsweise den Hinterhauptlappen, erkennt man ein Wahrnehmungsfeld.
Dort kommen über den Sehnerv die elektrischen Impulse der gesehenen Bilder an. Im
linken Teil die Impulse des rechten Auge und umgekehrt. Die Bilder werden auch
interpretiert, es findet eine Kontrastverstärkung statt.
Weiterhin verfügt der Hinterhauptlappen über motorische Felder. Hier werden die
Blickbewegungen angewiesen. Und das assoziative Feld ermöglicht uns z.B. das
Wiedererkennen eines Ortes. Ähnlich wie das Sehen sind alle Sinne in Wahrnehmungsfeldern auf den verschiedenen
Lappen vertreten. In der Arbeitsaufteilung von Wahrnehmung oder Ausführung von gefassten Entschlüssen gibt es
jedoch wiederum Unterschiede zwischen der linken und der rechten Gehirnhälfte.
Das Hören ist im Schläfenlappen lokalisiert. Während in beiden Gehirnhälften die
Interpretation des vom Ohr gemeldeten stattfindet, ist hier auf der rechten Seite auch
der sog. Geistesblitz angesiedelt. In der rechten Gehirnhälfte finden wir weiterhin
Bereiche, die für die räumliche Orientierung zuständig sind.
Bei Rechtshändern sind die beiden Sprachzentren des Menschen meist in der linken
Gehirnhälfte zu finden. Zuerst wird in den verschiedenen Bereichen des Gehirns
Gesprochenes, Gesehenes oder Gefühltes aufgenommen, von beiden Gehirnhälften
über den Balken an das Sprachzentrum im Scheitellappen weitergeleitet und dort mit
Worten belegt. Die Steuerung einen überlegten Satz zu formen und auszusprechen
übernimmt jedoch das Sprachzentrum im Stirnlappen.
Wenn Sie also am Abend erzählen wollen, was Sie tagsüber erlebt, gefühlt, gehört,
gerochen und geschmeckt haben, müssen alle Felder miteinander in Kontakt stehen
und zusammengeführt werden. Dabei erfolgt das Abspeichern aller Informationen zum einen nur dann, wenn das
Zwischenhirn diese zum Großhirn weiterleitet. Zum anderen haben Sie alle diese Eindrücke bereits aufgrund Ihrer
Gefühlslage und Erfahrungswerte interpretiert, also wahrgenommen.
2. Fehlleistungen und Erkrankungen des Gehirns
Die Interpretation von Sinneseindrücken ist subjektiv und kann nicht den
tatsächlichen Gegebenheiten entsprechen. Am offensichtlichsten wird dies bei einer
sog. optischen Täuschung.
Klicken Sie auf das Bild und testen Sie, wie subjektiv Sinneseindrücke interpretiert
werden.
Mit so einer Fehlleistung können wir gut leben. Allerdings gibt es auch Erkrankungen
des Gehirns, die nachhaltige Folgen haben.
Zu den degenerativen Krankheiten des Gehirns gehört die Alzheimer-Krankheit.
Dabei werden Nervenzellen im Gehirn, aus noch nicht endgültig geklärten Gründen,
sukzessive abgebaut. An den zerstörten Zellen werden entweder keine
Neurotransmitter mehr hergestellt oder können nicht mehr binden. Bei
Alzheimerpatienten sind vor allem die Regionen des Gehirns betroffen, die für die
Gedächtnisfunktion zuständig sind.
Deshalb können sie auch keine Informationen mehr abrufen oder behalten und stellen
dieselben monotonen Fragen mehrfach hintereinander. Nach Ausbruch der Krankheit
haben Patienten eine Lebenserwartung von 5 bis 10 Jahre. Nicht nur die Erforschung der Alzheimerkrankheit, auch
das gesamte Gehirn und die Zuständigkeiten der einzelnen Regionen sind immer noch Gegenstand intensiver
Forschung.
Eine weitere Erkrankung des zentralen Nervensystems entsteht unter Umständen bei einem Unfall, wenn das
Rückenmark durchtrennt wird.
3. Das Rückenmark
Das Rückenmark ist ein Nervenstrang, der das Gehirn mit dem restlichen Körper verbindet. Wird es durchtrennt
können unterhalb dieser Verletzung keine sensorischen Informationen an das Gehirn gelangen und keine Befehle an
die Muskulatur weiter gegeben werden.
Das Rückenmark ist wie das Gehirn aus grauer und weißer Substanz aufgebaut. In der
schmetterlingsförmigen grauen Substanz verschalten die Zellkörper alle eingehenden
Reize vom Gehirn auf die Nerven zum Körper bzw. alle von der Umwelt eingehenden
Informationen in die weiße Subtanz, den Axonen, die zum Gehirn ziehen. In der
grauen Substanz findet auch die Umleitung der rechten auf die linke Körperhälfte und
umgekehrt statt.
Wegen seiner zentralen Stellung ist das Rückenmark
im Wirbelkanal der Wirbelsäule geschützt,
gleichzeitig bleibt aber der Rumpf flexibel. Zwischen
den Wirbeln treten auf jeder Seite paarweise Nerven aus, die zu den Organen,
Muskeln und Knochen ziehen. Die Nerven des vegetativen Nervensystems stehen
direkt mit dem Rückenmark oder dem Hirnnerven in Kontakt.
Dem Rückenmark kommt noch eine weitere wichtige
Bedeutung zu. Es steuert eine Vielzahl von Reflexen.
Ein Reflex ist eine Reaktion auf einen Reiz, der
programmiert abläuft, also nicht veränderbar und auch nicht durch den Willen zu
beeinflussen ist. Zu ihnen gehören das Wasser, das uns beim Anblick einer
Lieblingsspeise im Mund zusammenläuft, der Saugreflex eines Säuglings, der
Lidschlussreflex und viel mehr. Meist stellen sie eine Schutzeinrichtung dar, bei der
der Körper schnell reagieren muss, ohne erst mit dem Gehirn in Absprache zu treten.
Wenn wir stolpern wäre die Zeit zur Weiterleitung zum Gehirn und zurück zu lange,
um adäquat reagieren zu können.
Deshalb wird bei bestimmten Reizen die Information direkt im Rückenmark
verschaltet. Beim Stolpern dehnt sich unsere Kniesehne. Dies wird über sensorische
Nerven zum Rückenmark gemeldet. Dort wird der Reiz direkt in der grauen Substanz
auf den motorischen Nerv verschaltet, der eine Verkürzung der
Oberschenkelmuskulatur hervorruft, wodurch der Unterschenkel nach vorne klappt.
Der Sturz wird abgefangen. Da im einfachsten Fall nur ein sensorischer und ein
motorischer Nerv dazu nötig sind, sprechen wir von einem Reflexbogen. Erst
nachträglich erfolgt noch eine Meldung an das Gehirn, um aus der gegebenen
Situation zu lernen.
http://www.br-online.de/wissen-bildung/telekolleg/faecher/biologie/biologie_03/
Überprüfen Sie Ihr Wissen!
1. Welcher Bereich des Gehirns filtert Informationen nach deren Wichtigkeit?
(A) Zwischenhirn
(B) Nachhirn
(C) Kleinhirn
2. Was gehört aus Sicht der Embryonalentwicklung zum Vorderhirn?
(A) Zwischenhirn und Mittelhirn
(B) Zwischenhirn und Kleinhirn
(C) Zwischenhirn und Großhirn
3. Das limbische System ...
(A) steht mit dem Hypothalmus und dem Geruchssinn in engen Kontrakt.
(B) liegt unter dem Kleinhirn.
(C) beinhaltet ein Belohnungszentrum.
4. Das Großhirn wird eingeteilt ...
(A) in verschiedene Lappen.
(B) in verschiedene Felder.
(C) in graue und weiße Substanz.
5. Das motorische Feld der rechten Gehirnhälfte steuert ...
(A) die Bewegungen des rechten Fußes.
(B) die Bewegungen der linken Hand.
(C) die Bewegungen der Darmmuskulatur.
6. In der linken Gehirnhälfte sind bei den meisten Menschen ...
(A) die Sprachzentren lokalisiert.
(B) das Musikverständnis und der Ortssinn lokalisiert.
(C) die Einsicht und Kreativität lokalisiert.
7. Das Rückenmark verbindet den Körper mit dem Gehirn. Vom Körper gemeldete Impulse werden ...
(A) in der weißen Substanz verschaltet und in der grauen zum Gehirn geleitet.
(B) in der grauen Substanz verschaltet und in der weißen zum Gehirn geleitet.
(C) auf die weiße Substanz verschalten und dort zum Gehirn geleitet.
8. Reflexe haben meist eine Schutzfunktion. Sie ...
(A) laufen immer nach programmiertem Schema ab.
(B) bestehen ein Leben lang.
(C) sind vom Willen beeinflussbar.
Lösung: 1A, 2C, 3A, 4C, 5B, 6A, 7B, 8A