Das Gehirn
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FWU – Schule und Unterricht DVD 46 02487 18 min, Farbe FWU-Klassiker Das Gehirn FWU – das Medieninstitut der Länder 00 Lernziele – nach Lehrplänen und Schulbüchern Erkennen und verstehen, welche zentrale Bedeutung das Gehirn sowohl für den Menschen als auch für die Zukunft der Menschheit hat; Grundkenntnisse über den Aufbau des Gehirns, die vielfältigen Funktionen der einzelnen Gehirnteile und die Leistungsfähigkeit dieses Organs gewinnen; einen Einblick bekommen, welche Mittel und Methoden der Medizin heute zur Behandlung von Gehirnkrankheiten zur Verfügung stehen stimmter Funktionen. • Ein ordnungsgemäßer Ablauf der Gehirnfunktionen wird bei älteren Menschen oft problematisch. Bestimmte Risikofaktoren wie Stress, falsche Ernährung, Bluthochdruck u.a. können heute medizinisch behandelt werden. • Der Myastenie, einer Krankheit, bei der die Gehirnimpulse nicht mehr in Muskelarbeit umgesetzt werden können, wird inzwischen erfolgreich begegnet. • Seit einiger Zeit können auch gutartige, in den äußeren Bereichen des Gehirns gelegene Tumore mit großen Erfolgschancen operiert werden. Die Aufnahmen einer Tumorentfernung entstanden im Klinikum Großhadern in München. • Im Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg kommt eine Operationstechnik zum Einsatz, bei der inoperable Tumore mit Hilfe der Nuklearstrahlung eines Implantats zerstört werden. • Der Film endet mit dem Hinweis, dass wir von unserem Gehirn trotz intensiver Forschung noch immer relativ wenig wissen. Zum Inhalt Übersicht über Inhalt und Struktur des Films: • Einleitung: Bilder aus dem Weltraum, von Bach, Einstein und von einem Schachspieler sollen Assoziationen an die herausragenden Leistungen des menschlichen Gehirns auslösen. • Spezielle Körperfunktionen werden durch bestimmte Gehirnteile gesteuert, z. B. Bewegungen durch das Kleinhirn, Reflexe durch das Stammhirn, höhere geistige Funktionen durch das Großhirn. • Die einzelnen Gehirnteile werden in ihrer natürlichen Lage gezeigt. Das empfindliche Organ liegt gut geschützt innerhalb des Schädels. Bei vielen risikoreichen Betätigungen (z. B. Skifahren) reicht der natürliche Schutz oft nicht aus: Es sollte ein Schutzhelm getragen werden. • In einem Trickteil wird erklärt, wie die Impulse vom Gehirn beispielsweise auf Muskeln übertragen werden. • Die Blutversorgung zeigt, dass unser Kopf der mit am intensivsten durchblutete Ort unseres Körpers ist. Bei Sauerstoffmangel kommt es sehr schnell zum Absterben der Hirnzellen und damit zum Aussetzen be- Ergänzende Informationen Das Gehirn des Menschen besteht aus etwa 100 Milliarden Nervenzellen. Sie befinden sich ausschließlich in der Hirnrinde, die stark gefaltet ist. Das Gehirn anderer Säuger ist wesentlich geringer strukturiert. In der Großhirnrinde (Cortex) eines ungeborenen Kindes entstehen pro Minute rund 250.000 neue Nervenzellen (Neuronen). Schon Ende des vierten Monats sind alle Gehirnzellen vorhanden. Bis alle Zellen ausgereift und damit voll funktionsfähig sind, dauert es dann aber bis etwa zum 10. Lebensjahr. Die Großhirnrinde eines Erwach2 senen birgt Schätzungen zufolge mindestens 30 Milliarden Nervenzellen, die untereinander durch nicht weniger als eine Billiarde Nervenverbindungen, so genannte Synapsen, verknüpft sind. Ohne solche Synapsen könnte keine Nervenzelle einer anderen etwas mitteilen – kein Sinnesreiz würde weitergeleitet, kein Muskel erregt, kein Gedanke gedacht und kein Gefühl erzeugt. Der Vernetzungsumfang der Nervenzellen untereinander ist nach neueren Erkenntnissen wahrscheinlich für den Grad unserer Intelligenz verantwortlich. Substitutionsvorgang im Kindesalter (bis ca. 12 Jahre) ab. Einschränkend muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass Auswirkungen solcher Vorgänge auf das psychische Verhalten Betroffener noch nicht intensiv erforscht sind. Das Gehirn wird über vier große Arterien (A. carotis, A. vertebralis, jeweils paarig angelegt) mit Blut versorgt. Über zwei große Adern, die Jugularvenen, wird das verbrauchte Blut abgeführt. Neben der Versorgung des Gehirns mit 1150 Liter Blut pro Tag gehört zu einer ordnungsgemäßen Ernährung der Hirnzellen die Zufuhr von 75 Liter Sauerstoff sowie 115 Gramm Glucose. Beim Älterwerden kommt es über eine negative Beeinflussung des Hirnstoffwechsels zum Untergang der Hirnzellen. Sie sterben ab oder stellen ihre Funktion ein. Das Gehirn schrumpft zugunsten von mehr Flüssigkeit, d. h. die mit Liquor (Hirnwasser) gefüllten Zwischenräume (Ventrikel) werden größer. Obwohl die Gründe für so genannte Geisteskrankheit (u. a. Vewrirrung, Desorientierung) zum größten Teil nicht erforscht sind, weiß man doch, dass weniger (als man bisher glaubte) genetische Anomalien ausschlaggebend sind als vielmehr unerkannte Tumoren und angeborene Gefäßmissbildungen, die zu Stoffwechselproblemen in den Nervenzellen führen. Beim Schlaganfall kommt es zu einem akuten Gefäßverschluss im Hirnbereich, wodurch dessen Funktion ausfällt. Halbseitenlähmungen und auch der Tod können die Folge sein. Zur so genannten Gehirnblutung kommt es, wenn ein Blutgefäß platzt. Zu ernsten Verletzungen des Gehirns kommt es, wenn der in Bewegung befindliche Kopf schlagartig gebremst wird. Beim Sport und vor allem im Straßenverkehr kommt es häufig zu solchen Vorkommnissen. Hirnverletzungen führen zu geistiger Leistungsminderung, psychischen Veränderungen und Lähmungen. In der Bundesrepublik Deutschland gibt es jährlich etwa 30.000 Schädel-Schwerstverletzungen. Durch die Gurt- und Helmpflicht ist der Prozentsatz lebensbedrohender Hirnverletzungen deutlich zurückgegangen. Umfassendes Zahlenmaterial liegt bisher nicht vor. Es gibt aber Untersuchungen zu Mofaunfällen. Danach hätten 26% der Getöteten mit Sicherheit gerettet werden können, wenn sie einen Helm getragen hätten (Quellen: Bundesanstalt für Straßenwesen; HUK-Verband). Sind durch Verletzungen bestimmte Gehirnbereiche nicht mehr funktionsfähig, so können ihre Aufgaben im begrenzten Umfang von anderen Gehirnteilen übernommen werden. Klassische Beispiele sind Soldaten, die mit Kopfschüssen nicht nur mit dem Leben davonkamen, sondern auch angeblich keinerlei funktionelle Einbußen hinnehmen mussten. Besonders gut läuft der Kopfschmerz hat seinen Ausgangspunkt übrigens nicht im Gehirn – dieses ist absolut schmerzunempfindlich –, sondern aller 3 Wahrscheinlichkeit nach in der harten Hirnhaut, die das gesamte Gehirn umspannt. Worin Migränen ihren Ursprung haben, ist immer noch trotz vieler Theorien unbekannt. Unter den verschiedenen Überträgerstoffen, die für die Impulsleitung vom Gehirn zu den verschiedenen Schaltstellen im Körper (Bewegungs- und seelisch/geistige Reaktionen) mitverantwortlich sind, spielt das Acetylcholin eine herausragende Rolle. Seit dessen Bedeutung zumindest für die Bewegungsimpulse erkannt ist, lässt sich der Myastenie, einer Krankheit bei der eine Übertragungshemmung von Nerven- auf Muskelzellen vorliegt, erfolgreich begegnen. Das was im Film durch die Injektion geschieht, kann auch mit Hilfe von Medikamenten erreicht werden. Die Patienten werden medikamentös „eingestellt“ und sind dann über längere Zeit annähernd beschwerdefrei. wird interdisziplinär vorgegangen, weil exakte Diagnose und Behandlung in hohem Maße von Computerarbeit bestimmt werden. Mit Hilfe leistungsstarker Rechner erzeugen die Heidelberger Forscher Schnittbilder und räumliche Darstellungen des Tumorgebietes. Damit kann dann der Eingriff ins Gehirn gezielt und bis ins Detail am Bildschirm vorab simuliert werden. Die Sonde mit den radioaktiven „Seeds“ wird dann während des eigentlichen Eingriffs durch möglichst funktionsarme Gehirnareale geführt. Außerdem drängt die stumpfe Sondenspitze das plastische Hirngewebe auseinander und schiebt Blutgefäße weg, sodass bei richtiger Anwendung die Implantation keine Schädigung der Gehirnsubstanz nach sich zieht. Die Nuklearstrahlung zerstört das bösartige Gewebe von innen heraus. Die Strahlung (Jod 125) ist in ihrer Stärke so berechnet, dass ein steiler Dosierungsabfall zum gesunden Gewebe hin besteht. Die Pionierarbeiten zu dieser Form der Tumorbekämpfung wurden seit den 50er Jahren in Freiburg, Paris und Stockholm geleistet. 200 bis 300 Operationen dieser Art werden jährlich in Heidelberg durchgeführt. Trotz technischer Perfektionierung ist der Optimismus der Wissenschaftler gedämpft. Es gilt noch eine Reihe von Problemen zu lösen, etwa die richtige Strahlendosierung. Insgesamt aber ist man auf dem Weg der Behandlung inoperabler Gehirntumoren ein gutes Stück vorangekommen. Bei der Frage nach dem Erfolg von Tumoroperationen ist von Bedeutung, ob der Tumor so liegt, dass man ihn entfernen kann, ohne dabei gesundes Hirngewebe zu zerstören. Des Weiteren ist entscheidend, ob der Tumor gut- oder bösartig ist. Gutartig sind solche, die langsam wachsen und vor allem verkapselt sind, zum Gehirn also eine deutliche Abgrenzung aufweisen. Die operative Entfernung solcher Tumoren hat beste Erfolgsaussichten. In vielen Fällen können die Patienten als vollständig geheilt entlassen werden. Bösartige Tumoren wachsen hingegen rasant; sie breiten sich vor allem diffus (ohne Abgrenzung) aus. Eine Behandlung ist derzeit noch annähernd aussichtslos. Zur Verwendung Das Krebszentrum Heidelberg arbeitet an einer Verbesserung der Strahlentherapie bei inoperablen Gehirntumoren. Hierbei Im Film werden neben Modellen vom Schädel und Gehirn des Menschen auch echte Präparate gezeigt. So erkennt man am auf4 geschnittenen Schädel eines Toten die genaue Lage der einzelnen Gehirnteile. In einem anderen Kopf wurde das Blut in den Gefäßen fixiert und anschließend Knochen und Gewebe entfernt. An diesem Präparat ist deutlich zu sehen, wie intensiv das Gehirn durchblutet wird. Solche Präparate werden beispielsweise beim Medizinstudium eingesetzt; sie wurden also nicht speziell für den Film angefertigt. Ob man die Zuschauer über die Echtheit dieser Präparate aufklärt oder sie im Glauben lässt, Modelle zu sehen, muss gemäß der jeweiligen Situation vom Vorführenden entschieden werden. Am Anfang der Sequenz über die Operation eines Gehirntumors berichtet der Kommentator, dass diese Operation erfolgreich abgelaufen sei und der Patient nach 14 Tagen das Krankenhaus vollständig geheilt verlassen konnte. Durch diese Gewissheit kann der Betrachter wesentlich ruhiger und gelassener den Aufnahmen folgen. Die Teilnahme an einer Gehirnoperation – auch wenn sie passiv ist über das Medium Film – fasziniert und weckt starke Emotionen. Auch wenn die Filmaufnahmen so ästhetisch wie möglich gehalten sind, muss der Lehrer entsprechende Reaktionen einkalkulieren. Produktion Peter Stückl, Film und Grafik, Tutzing, im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, Grünwald 1987 Buch und Regie Dr. Alexander Kölbing Kamera Peter Stückl Trick Wolfgang Struve Schnitt Michaela Maus Ton/Begleitkarte Thomas Beier Musik (GEMA) Fachberatung Prof. Dr. Wolfgang Lanksch Titelbild © Peter Stückl (oben), © KtD – Fotolia.com (unten) Pädagogische Referentin im FWU Marion Barthold Verleih durch Landes-, Kreis- und Stadtbildstellen/Medienzentren Verkauf durch FWU Institut für Film und Bild, Grünwald Nur Bildstellen/Medienzentren: öV zulässig Der Film entstand mit freundlicher Unerstützung und Beratung durch Klinikum Großhadern, München (Prof. Dr. Lanksch); Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg (Prof. Dr. Sturm); Klinikum Rechts der Isar, München (Prof. Dr. Besinger); Anatomische Anstalt der Universität Würzburg (Prof. Dr. Lang); Institut für Anatomie der Universität München (Prof. Dr. Frick); Dr. Günther Brendel jun., Tutzing © 2008 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D-82031 Grünwald Telefon (0 89) 64 97-1 Telefax (0 89) 64 97-300 E-Mail [email protected] [email protected] Internet www.fwu.de FWU – Schule und Unterricht 46 02487 DVD mit Kapitelanwahlpunkten 15 min, Farbe FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D-82031 Grünwald Telefon (0 89) 64 97-1 Telefax (0 89) 64 97-300 E-Mail [email protected] Internet http://www.fwu.de zentrale Sammelnummern für unseren Vertrieb: Telefon (0 89) 64 97-4 44 Telefax (0 89) 64 97-2 40 E-Mail [email protected] FWU-Klassiker Das Gehirn Die Eroberung des Weltraums, Bachs Musik, Einsteins Relativitätstheorie und ein Schachspieler dokumentieren ebenso die Leistungsfähigkeit unseres Gehirns wie der „Treppensteig“-Reflex eines Säuglings oder das Zusammenspiel der Muskeln bei schwierigen Bewegungsabläufen, etwa beim Langlauf. Trickaufnahmen erklären einen fundamentalen Vorgang: Die Übertragung von Informationen aus dem Gehirn auf ein Erfolgsorgan, beispielsweise einen Muskel. Viele Krankheiten, wie Durchblutungsstörungen (Arteriosklerose), Störungen der Impulsübertragung (Myastenie) und Tumore können heute – oft mit erstaunlichem Erfolg – medizinisch behandelt werden. Bei diesem Film handelt es sich um eine FWU-Produktion aus dem Jahr 1987. Laufzeit: 18 min Kapitelanwahl auf DVD-Video Sprache: Deutsch Unterrichtsmaterialien Schlagwörter Nervenzelle, Gehirn, Impulsübertragung, Acetylcholin, Tumor, Operation, Gehirndurchblutung, Risikofaktoren, Synapse Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC DVD-Laufwerk und DVD-Player-Software, empfohlen ab Windows 98 Berufliche Bildung Gesundheit • Medizinische Grundlagen GEMA Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten. Nicht erlaubte/genehmigte Nutzungen werden zivilund/oder strafrechtlich verfolgt. LEHRProgramm gemäß § 14 JuSchG Biologie Menschenkunde • Sinnesorgane, Nervensystem Allgemeinbildende Schule (8-13) Sonderschule Erwachsenenbildung Kinder- und Jugendbildung (14-18)
