Das Gehirn – Aufbau und Funktion der Schaltzentrale unseres Körpers

Unser Gehirn ist eine riesige Ansammlung von Nervenzellen, die miteinander verknüpft sind. Diese werden auch Neuronen genannt; die Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen heißen Synapsen. Die Neuronen sind in ein stützendes Gewebe eingebettet, sogenannte Gliazellen. Sie haben nicht nur stützende Funktion für die Neuronen, sondern sind auch an ihrer Ernährung und an der Informationsweiterleitung beteiligt.

Die Neuronen kommunizieren ständig miteinander. Informationen aus dem Körper oder der Umwelt gelangen in Form von Hormonen über das Blut oder als elektrische Impulse über Nervenbahnen ins Gehirn. Dort werden sie bewertet und verarbeitet. Als Antwort sendet das Gehirn Signale zurück. Es steuert damit nahezu alle Körperfunktionen und ermöglicht uns das Denken und Fühlen.

Unser Gehirn braucht Energie

Um seine Funktion erfüllen zu können, braucht unser Gehirn Energie in Form von Glukose. Das Denkorgan des Menschen macht zwar nur ca. 2 % des Körpergewichts aus, verbraucht aber etwa 20 % der Energie. 1 Im erwachsenen Gehirn haben die Gehirnzellen den höchsten Energiebedarf. Sie brauchen eine kontinuierliche Zufuhr von Glukose aus dem Blut. Glukose – oder Traubenzucker – kann dem Körper über Nahrung direkt zugeführt werden. Unser Organismus kann durch die Verdauung verschiedener Lebensmittel – wie Brot, Nudeln oder Kartoffeln – Glukose freisetzen und anschließend aufnehmen.

Damit das Gehirn immer ausreichend mit Energie versorgt ist, ist eine ausgewogene und vor allem regelmäßige Nahrungsaufnahme wichtig.

Der Hirnstamm

Der Hirnstamm (Truncus cerebri oder Truncus encephali) ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns. Er verbindet das Rückenmark mit dem restlichen Gehirn. Durch den Hirnstamm verlaufen wichtige Nervenleitungen. Sie sorgen dafür, dass eingehende Sinneseindrücke aus dem Körper an das Großhirn weitergeleitet werden. Umgekehrt gelangen über sie auch Informationen vom Großhirn zu den Nervenzellen des Rückenmarks. Diese auf- bzw. absteigenden Informationen werden im Hirnstamm über Kreuz weitergeleitet. Daher ist die rechte Gehirnhälfte für die linke Körperhälfte zuständig und umgekehrt.
Der Hirnstamm wird in drei Abschnitte unterteilt: verlängertes Rückenmark, Brücke und Mittelhirn. Im Bereich des verlängerten Marks werden lebenswichtige Systeme wie Herzschlag, Atmung und Blutdruck geregelt. Auch wichtige Körperreflexe wie Schluck-, Husten-, Würge- oder Lidschlussreflex haben hier ihren Sitz.

Das Zwischenhirn

Das Zwischenhirn (Diencephalon) liegt zwischen Großhirn und Hirnstamm. Es ist für viele überlebenswichtige Empfindungen und Instinkte verantwortlich und regelt zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus. Zum Zwischenhirn gehören unter anderem der Thalamus und der Hypothalamus.

• Der Thalamus ist ein wichtiger Informationsfilter. Äußere Sinneseindrücke – mit Ausnahme des Geruchssinns – werden darin verarbeitet und bewertet. Ausschließlich relevante Informationen werden an das Großhirn weitergeleitet. Erst dort werden sie uns bewusst. Der Thalamus sorgt so dafür, dass das Großhirn und unser Bewusstsein nicht von Signalen überflutet werden.
• Der Hypothalamus regelt zahlreiche automatisch ablaufende Körpervorgänge, zum Beispiel die Körpertemperatur oder die Magen-Darm-Funktion. Er ist auch für unser Durst-, Hunger- und Sättigungsgefühl zuständig. Gemeinsam mit der Hirnanhangdrüse – der sogenannten Hypophyse – reguliert er wichtige Hormone im Körper.

Das Kleinhirn

Das Kleinhirn (Cerebellum) liegt an der Basis des Schädels oberhalb des Hirnstamms und unterhalb des Großhirns. Obwohl es nur etwa ein Sechstel des Volumens des Großhirns besitzt, verfügt es über fünfmal mehr Neuronen.
Das Kleinhirn ist wichtig für unser Gleichgewicht. Gemeinsam mit dem Großhirn koordiniert es die Muskeln und ist damit für Bewegungen zuständig. Während das Großhirn vorrangig bewusste Bewegungen koordiniert, arbeitet das Kleinhirn unbewusst. Es steuert bereits gelernte Bewegungsabläufe, die direkt aus dem Kleinhirn abgerufen werden. So können wir zum Beispiel laufen, ohne darüber nachzudenken. Außerdem sorgt es mit dafür, dass die Muskelspannung des Körpers erhalten bleibt.

Das Großhirn

Das Großhirn (Telencephalon) ist entwicklungsgeschichtlich der jüngste Teil des menschlichen Gehirns, zugleich aber der größte. Es macht ungefähr 80 Prozent der gesamten Hirnmasse aus und ist Sitz der sogenannten höheren Hirnfunktionen, wie Lernen, Denken, Erinnern oder Verstehen. Das Großhirn gliedert sich in einen äußeren Teil – die Großhirnrinde – und einen inneren Teil – das Großhirnmark.

• Die Großhirnrinde bedeckt die gesamte Großhirnoberfläche und enthält fast drei Viertel aller Nervenzellen des Gehirns. Hier gehen die vom Thalamus vorsortierten Sinneseindrücke ein, werden weiter sortiert, bewusst gemacht und sinnvoll miteinander verknüpft. Die Großhirnrinde ist der Sitz zielgerichteten Handelns, der Wahrnehmung und des Willens. Auch wesentliche Teile unseres Gedächtnisses sind hier zu finden. Sie ist in verschiedene Unterbereiche gegliedert, sogenannte Gehirnlappen. Diese sind entsprechend ihrer Lage benannt: Stirnlappen, Schläfenlappen, Scheitellappen und Hinterhauptslappen. Man kann heute recht genau sagen, in welchen Hirnarealen sich einzelne Funktionen, Wahrnehmungs- oder Verarbeitungsfelder befinden.
• Das Großhirnmark besteht aus den Fortsätzen der Nervenzellen der Großhirnrinde, den sogenannten Axonen. Sie leiten elektrische Nervenimpulse vom Zellkörper weg und ermöglichen eine Kommunikation mit weit entfernten Zellen.

Das Gehirn weist mehrere Hohlräume auf, sogenannte Hirnkammern. Sie sind Teil des Ventrikelsystems, das aus vier Hirnkammern besteht, die über Öffnungen und einen Verbindungsgang miteinander verbunden sind. Darin zirkuliert Liquor. Das ist eine Flüssigkeit, die das Gehirn umgibt und es vor mechanischen Krafteinwirkungen schützt. Über das Ventrikelsystem und den Liquor wird das Gehirn mit Nährstoffen versorgt. Außerdem werden darüber Abfallstoffe aus dem Stoffwechsel entsorgt.

Wenn wir ein Gehirn betrachten, lässt es sich rein optisch in zwei Hälften – oder Hemisphären – unterteilen. Es ist jedoch nur das Großhirn, das zweigeteilt ist. Die wichtigste Verbindung der beiden Hemisphären ist der Corpus callosum, der oft einfach Balken genannt wird. Daneben gibt es weitere kleinere Verbindungen, sogenannte Kommissuren.

Die beiden Hirnhälften haben unterschiedliche Aufgaben.

• Die linke Gehirnhälfte übernimmt überwiegend rationale Leistungen. Sie ist vor allem für das analytische Denken verantwortlich, für Logik und Schlussfolgerungen, Zahlenverständnis und Mathematik, Schrift und Sprache sowie für die Kontrolle der rechten Körperhälfte.
• Die rechte Gehirnhälfte ist für unsere emotionale und kreative Seite zuständig. In der rechten Hälfte finden sich Fähigkeiten wie das Kunstbewusstsein, Kreativität, Vorstellungskraft, Intuition, Verständnis, Musikalität und die Kontrolle der linken Körperhälfte.

Das Gehirn selbst kennt keinen Schmerz – es hat keine Schmerzrezeptoren. Trotzdem können wir Kopfschmerzen haben, da sich entsprechende Rezeptoren um das Gehirn herum verteilen. Zum Beispiel in den Hirnhäuten, die das Gehirn schützend umgeben.

Die Mechanismen der Migräne-Kopfschmerzen sind in den letzten Jahrzehnten intensiv erforscht worden. Sie sind bis heute aber nicht in allen Einzelheiten geklärt. Mediziner gehen jedoch davon aus, dass überaktive Nervenzellen im Hirnstamm dazu führen, dass bestimmte Fasern des Gesichtsnervs (Nervus trigeminus) Schmerzsignale an das Gehirn senden. Das verursacht eine vermehrte Ausschüttung spezieller Botenstoffe. Diese bewirken eine Dehnung der Blutgefäße und machen die Gefäßwände für Blutflüssigkeit durchlässig. Außerdem werden Entzündungsproteine freigesetzt. Die Folge: Es kommt zu einer Aufschwemmung des Hirngewebes sowie der Hirnhäute, der sogenannten neurogenen Entzündung. Diese verursacht wiederum Schmerzimpulse und steigert die Schmerzempfindlichkeit derart, dass der Pulsschlag des Blutes als der typische pulsierende Migränekopfschmerz empfunden wird. 3