Gehirn – Bau und Funktion (Vertiefungswissen)
Erfahre, dass das menschliche Gehirn etwa 1400 g wiegt und ungefähr 100 Milliarden Nervenzellen enthält. Entdecke seinen Aufbau, die Schutzeinrichtungen und die fünf Hauptabschnitte. Interessiert? All das und mehr erfährst du im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Gehirn – Bau und Funktion (Vertiefungswissen)
Aufbau des Gehirns – Biologie
Wusstest du, dass das menschliche Gehirn im Durchschnitt 1 400 Gramm schwer ist und etwa 100 Milliarden Nervenzellen enthält? Sein Aufbau fasziniert die Wissenschaft seit jeher. In Ägypten gab es bereits 1500 v. u. Z. Aufzeichnungen über den Aufbau des Gehirns. Im Folgenden wollen wir uns neben dem Aufbau auch die Entwicklung des Gehirns während der Embryogenese (Entwicklung des Embryos im Mutterleib) anschauen.
Zum besseren Verständnis solltest du bereits Vorwissen über Nervenzellen besitzen.
Aufbau des Gehirns – Lage und Schutz
Das Gehirn ist ein hochkomplexes Organ, das unter anderem Sinneswahrnehmungen verarbeitet und Bewegungen koordiniert. Es gilt als Alleinstellungsmerkmal der Wirbeltiere. Jedoch besitzen auch einige Wirbellose wie die Tintenfische ein stark differenziertes Gehirn.
Anatomisch betrachtet ist das Gehirn ein Teil des zentralen Nervensystems und befindet sich im Kopf von Wirbeltieren, so auch beim Menschen.
Schutz des Gehirns
Das Gehirn ist ein lebenswichtiges, sensibles Organ, das durch mehrere Schutzeinrichtungen vor mechanischen Einwirkungen wie Stößen und Schlägen sowie Krankheitserregern geschützt wird. Die äußerste Schutzschicht stellt der knöcherne Schädel dar. Dieser wird in Gesichts- und Hirnschädel unterteilt, wobei der größere Hirnschädel das Gehirn umgibt. Er dient vor allem als Schutz vor mechanischen Einwirkungen. Darunter schließen sich die drei Hirnhäute an, die zudem das Eindringen von Krankheitserregern verhindern.
- Die harte Hirnhaut ist die äußerste Hirnhaut und schließt direkt an den Schädelknochen an.
- Die Spinnengewebshaut ist die mittlere Hirnhaut. Ihr Bau unterscheidet sich von den anderen Hirnhäuten. Sie besteht aus Bindegewebe mit kollagenen Fasern. Diese Strukturen erscheinen wie Spinnenweben. Darunter befindet sich ein mit Gehirnflüssigkeit gefüllter Raum, in dem das Gehirn schwimmt.
- Die weiche Hirnhaut liegt dem Gehirn direkt an. Im Gegensatz zu den anderen Hirnhäuten bedeckt sie jede Furche des Gehirns.
Fehleralarm
Es wird häufig fälschlicherweise angenommen, dass das Gehirn schmerzempfindlich ist. Aber das Gehirn selbst besitzt keine Schmerzrezeptoren. Kopfschmerzen entstehen durch Reizung umliegender Strukturen.
Erkrankung der Hirnhäute
Obwohl das Gehirn durch Hirnhäute so gut vor Krankheitserregern geschützt ist, gibt es immer wieder Bakterien und Viren, die diese Barrieren durchdringen können. Sei es durch offene Kopfwunden, über den Blutkreislauf oder durch sich ausbreitende Infektionen aus Nasennebenhöhlen und Mittelohr. Die Erreger dringen in die Hirnhäute ein und verursachen dort eine Hirnhautentzündung (Meningitis). Sie kann sogar tödlich sein.
Aufbau und Funktionen des Gehirns
Das menschliche Gehirn unterscheidet sich in seinem Aufbau nicht wesentlich von den Gehirnen anderer Wirbeltiere. Die Gliederung des Gehirns erfolgt in fünf große Abschnitte:
- Großhirn
- Zwischenhirn
- Kleinhirn
- Mittelhirn
- Verlängertes Rückenmark (Nachhirn)
Während der pränatalen (vorgeburtlichen) Entwicklung ist die Gliederung des Gehirns besonders gut zu erkennen. Für jeden Abschnitt des Gehirns existiert in der Gehirnanlage des Embryos je ein Hirnbläschen. Mit fortschreitender Entwicklung des Embryos vergrößern und differenzieren sich die Hirnbläschen. So bilden sich aus dem vordersten Bläschen die zwei Großhirnhälften.
Den Aufbau des Gehirns kann man im seitlichen Querschnitt besonders gut erkennen.
Großhirn mit Balken Das Großhirn nimmt den größten Anteil des Gehirns ein – circa 80 % des Gehirnvolumens. Wie schon beschrieben besteht das Großhirn aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den sogenannten Balken in der Mitte getrennt werden. Der Balken ist ein Strang aus Nervenfasern. Die äußerste Schicht des Großhirns ist die Großhirnrinde. Sie ist nur wenige Millimeter dick, jedoch der wichtigste Bestandteil des Großhirns. Hier sitzen die Zellkörper der Nervenzellen, auch als graue Substanz bezeichnet. Aufgrund der starken Faltung und Furchung des Großhirns ist seine absolute Oberfläche enorm und nur so ist es möglich, 100 Milliarden Nervenzellen Platz zu geben. Das Großhirn ist für die höheren Gehirnfunktionen wie Lernen, Denken und Verstehen zuständig. Es ist der entwicklungsgeschichtlich jüngste Teil des Gehirns.
Zwischenhirn Das Zwischenhirn ist das oberste Regulationszentrum des vegetativen Nervensystems. Es überwacht somit alle lebenswichtigen Funktionen wie Atmung, Appetit- und Durstempfinden. Der wohl bekannteste Teil des Zwischenhirns ist der Hypothalamus mit der Hirnanhangsdrüse. Zusammen bilden sie das Steuerzentrum für die Tätigkeit der meisten Hormondrüsen.
Mittelhirn Weiterhin besteht das Gehirn aus dem wesentlich kleineren Mittelhirn. Es verbindet das Zwischenhirn mit dem Kleinhirn. Zusammen mit dem verlängerten Rückenmark und der dazwischenliegenden Brücke bildet es den Hirnstamm. Eine wichtige Aufgabe des Mittelhirns ist die Steuerung des Schlafs.
Kleinhirn Das Kleinhirn ist für alle motorischen Abläufe unseres Körpers (Koordination) verantwortlich. Es steuert insbesondere erlernte Bewegungsabläufe, wie beim Klavierspielen oder Tanzen.
Kennst du das?
Vielleicht hast du auch schon einmal bemerkt, wie du automatisch nach deiner Zahnbürste greifst, ohne darüber nachzudenken. Dein Gehirn speichert solche Gewohnheiten im sogenannten Kleinhirn. Dieses kleine, aber wichtige Gehirnareal sorgt dafür, dass deine Bewegungen flüssig und koordiniert ablaufen, ohne dass du bewusst darüber nachdenken musst.
Verlängertes Rückenmark Das verlängerte Rückenmark wird auch als Nachhirn bezeichnet. Es ist ein Reflexzentrum und ist beispielsweise für Speichelfluss, Husten oder Erbrechen zuständig.
Kontrovers diskutiert:
Expertinnen und Experten streiten darüber, ob künstliche Intelligenz irgendwann die Komplexität des menschlichen Gehirns erreichen kann. Einige Forscherinnen und Forscher sind optimistisch und glauben, dass wir das Gehirn in naher Zukunft vollständig nachbilden können. Andere warnen, dass die neuronalen Netze und Verbindungen im Gehirn zu komplex sind, um jemals vollständig von Maschinen imitiert zu werden. Was denkst du?
Ausblick – das lernst du nach Bau des Gehirns
Erweitere dein Verständnis über das Nervensystem mit den Themen Reflexe und Lernen und Gedächtnis.
Aufbau des Gehirns – Zusammenfassung
Nun kennst du den Gehirnaufbau! In der folgenden Tabelle findest du als Zusammenfassung noch einmal alle Bestandteile des Gehirns und ihre wichtigsten Aufgaben.
| Bestandteil | Funktion |
|---|---|
| Großhirn | Ermöglichen von Lernen, Denken |
| Zwischenhirn | Verarbeitung von Empfindungen, Wahrnehmungen |
| Mittelhirn | Schlafsteuerung |
| Kleinhirn | Koordination |
| verlängertes Rückenmark | Steuerung von Reflexen |
Häufig gestellte Fragen zum Thema Aufbau des Gehirns
Transkript Gehirn – Bau und Funktion (Vertiefungswissen)
Hallo! Denke mal zurück und überlege, was du heute schon gemacht hast. Nachts hast du geschlafen. Vielleicht hast du am Morgen mit deiner Hand dein Frühstücksbrötchen gegriffen, zerkaut und heruntergeschluckt. Oder du hast mit jemandem gesprochen. Vielleicht warst du aber auch wütend, dass dir der Bus vor der Nase weggefahren ist.
Das alles sind Handlungen, die von deinem Gehirn gesteuert werden. Aber sie sind so unterschiedlich und werden daher auch von verschiedenen Gehirnregionen übernommen. Welche Gehirnregionen es gibt und welche Aufgaben sie haben, siehst du jetzt!
Wie ein Gehirn aussieht, weißt du bestimmt schon. Meist denken wir bei dem Begriff Gehirn zuerst an das Großhirn mit seinen typischen Furchen und Windungen. Eine Windung nennt man auch Gyrus, eine Furche heißt auch Sulcus. Es nimmt beim Menschen den größten Teil des Gehirns ein, wie du im Längsschnitt eines Gehirns sehen kannst.
Das Großhirn ist durch eine tiefe Längsfurche in zwei Hälften, so genannte Hemisphären, getrennt. Dabei steuert die linke Gehirnhälfte die rechte Körperhälfte und umgekehrt. Über den Balken sind beide Gehirnhälften miteinander verbunden.Man hat festgestellt, dass das Großhirn wie eine Landkarte aufgebaut ist; bestimmte Regionen sind für ganz bestimmte Funktionen zuständig.
Man teilte das Gehirn in etwa 200 Regionen ein, die du natürlich nicht alle im Einzelnen kennen musst. Wir wollen uns nun die einzelnen Gehirnbereiche genauer anschauen.
Im vorderen Gehirnbereich liegt der Stirn- oder Frontallappen. Dahinter schließt sich der Scheitel- oder Parietallappen und der Hinterhaupts- oder Okzipitallappen an. Den Schläfen- oder Temporallappen findest du im seitlichen Gehirnbereich. Bei der Einteilung des Gehirns in diese Bereich können dir zwei charakteristische Furchen helfen: Die Zentralfurche, die so genannte Sulcus centralis trennt Stirn- und Scheitellappen. Die Sulcus lateralis ist eine ausgeprägte seitliche Furche und trennt Schläfen- und Scheitellappen.
Im Bereich des Stirnlappens befindet sich das Broka-Sprachzentrum; im Bereich des Scheitellappens findest du das Wernicke-Sprachzentrum. Beiden Regionen kommt eine wichtige Funktion beim Sprechen und bei der Sprachverarbeitung zu. Schädigungen beider Regionen führen zu Sprachproblemen. Im Scheitellappen kannst du zusätzlich noch das Lesezentrum finden. Dort werden geschriebene Wörter verarbeitet.
Seitlich im Schläfenlappen liegt das Hörzentrum, welches akustische Reize verarbeitet. Das Sehzentrum befindet sich im Hinterhauptslappen und ist für die Verarbeitung von visuellen Reizen zuständig.
Im Bereich des Gyrus vor der Zentralfurche ist das primär motorische Rindenfeld lokalisiert. Hier werden willkürliche Bewegungen des gesamten Körpers gesteuert. Wenn man die Proportionen der Körperteile dann entsprechend ihrem Anteil am primär motorischen Rindenfeld darstellt, sieht das so aus.
Es entsteht ein ziemlich verzerrtes Bild der Körperteile. Daran siehst du, dass vor allem die Hände und die Gesichtsbestandteile wie Lippen oder Zunge einen besonders großen Anteil haben. Die Bewegung dieser Körperteile ist besonders wichtig für die menschliche Lebensweise, da sie Sprechen, Sehen und Tasten ermöglichen.
Hinter der Zentralfurche findest du das primär sensorische Rindenfeld. Hier werden alle Empfindungen wie Kälte und Wärme oder auch Schmerzen verarbeitet. Zum primär sensorischen Rindenfeld werden auch die Nachrichten der Sinnesorgane übermittelt, also beispielsweise der Geschmack einer Speise, ein Geräusch oder ein Geruch. Auch hier kann man den Anteil, den die einzelnen Körperteile am primär sensorischen Rindenfeld haben, darstellen. Auch hier siehst du, dass Bestandteile des Gesichtes und die Hände den größten Anteil haben.
Du hast in diesem Video gesehen, dass verschiedene Aktivitäten und Empfindungen von ganz unterschiedlichen Gehirnbereichen gesteuert und verarbeitet werden. Die Großhirnrinde lässt sich in Stirn-, Scheitel-, Schläfen- und Hinterhauptslappen einteilen.
Im Bereich des Stirn- und Scheitellappens sind beispielsweise zwei Sprachzentren lokalisiert. Für Bewegungen wie das Greifen des Frühstücksbrötchens und das anschließende Zerkauen ist das primär motorische Rindenfeld zuständig.
Für die Empfindung des Geschmacks des Brötchens wiederum das primär sensorische Rindenfeld. Visuelle Reize wie das Wegfahren des Buses werden im Sehzentrum verarbeitet. Außerdem gibt es Seh-, Hör- und Lesezentren, die für Sehen, Hören und Lesen zuständig sind. Tschüss und bis zum nächsten Mal!
Gehirn – Bau und Funktion (Vertiefungswissen) Übung
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Beschreibe die Bestandteile des Gehirns.
TippsDer Frontallappen liegt im vorderen Bereich des Großhirns. Wie bezeichnet man den vorderen Bereich des Schädels, der sich über den Augenbrauen befindet?
Es gibt eine Zentralfurche, die das primär motorische und das primär sensorische Rindenfeld voneinander trennt.
LösungIn der Medizin haben die Lappen lateinische Fachbegriffe. Den Schläfenlappen, oder auch Temporallappen, bezeichnen die Mediziner als Lobus temporalis. Der Stirnlappen wird als Frontallappen, der Scheittellappen als Parietallappen und der Hinterhauptslappen als Okzipitallappen bezeichnet. Das sind die vier durch Spalten oder Furchen getrennten Bereiche der Großhirnrinde.
Eine Furche bezeichnet man als Sulcus und mehrere Furchen als Sulci. Eine Windung im Hirn bezeichnet man als Gyrus, in der Mehrzahl Gyri.
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Benenne die Lappen des Großhirns.
TippsFrontal- und Parietallappen werden von der Zentralfurche voneinander getrennt.
Denke an die deutschen Begriffe der Großhirnrindenbereiche. Sie werden dir bei der Zuordnung helfen.
Der Temporallappen wird auch als Schläfenlappen bezeichnet.
LösungDas Großhirn des Menschen gliedert sich in vier Lappen: in den Frontallappen im vorderen Bereich des Großhirns, den Temporallappen im Schläfenbereich, den Okzipitallappen im hinteren Hirnbereich und den Parietallappen im oberen/hinteren Bereich des Großhirns.
Die Furche zwischen Frontal- und Parietallappen bezeichnet man als Zentralfurche. Zwischen dem Frontal- und Temporallappen und zum Teil zwischen Parietal- und Temporallappen liegt die seitliche Furche.
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Beschreibe die unterschiedlichen Störungen des Sprachzentrums.
TippsSensorik steht für die Gesamtheit der Sinneswahrnehmungen.
Motorik steht für die Ausführung von Aktionen bzw. Bewegungen durch die Skelettmuskulatur.
Bei einem Defekt des Broca- oder des Wernicke-Zentrums lassen sich entweder nur motorische oder nur sensorische Funktionen des Sprachgebrauchs ausführen.
LösungDie Sprachzentren Broca und Wernicke differenzieren sich in unterschiedliche Funktionen des Sprachgebrauches.
Das Broca-Sprachzentrum übernimmt die motorischen Aspekte des Sprechens, das Wernicke-Sprachzentrum die sensorischen.
Kommt es zur Beschädigung des Broca-Sprachzentrums, so fallen die motorischen Funktionen des Sprechens bei den betroffenen Personen aus. Die Wahrnehmung von Wörtern, also die Verarbeitung und das Verstehen von Wörtern, ist den betroffenen Personen noch möglich, wenn auch eingeschränkt.
Ist das Wernicke-Sprachzentrum beschädigt, so sind die betroffenen Personen zwar noch in der Lage, Wörter auszusprechen, da ihre motorischen Funktionen nicht beeinträchtigt sind, jedoch fehlt ihnen die Fähigkeit, Wörter ihrem Sinn nach zu begreifen. Ihre Sinneswahrnehmung und die Verarbeitung von Wörtern, also die Sensorik des Sprachgebrauchs, ist in diesem Falle nicht intakt.
Darum bezeichnet man das Broca-Sprachzentrum auch als motorisches Sprachzentrum und das Wernicke-Sprachzentrum als sensorisches Sprachzentrum.
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Beurteile die unterschiedlichen Aktivierungen der Hirnregionen.
TippsDas Broca-Zentrum liegt im Frontallappen.
Beim Lesen eines Wortes werden weniger Areale angesprochen als beim Denken eines Wortes.
LösungHier siehst du die verschiedenen Aktivitäten im Hirn beim Hören, Sehen, Sprechen und Denken eines Wortes. Die Aktivitäten beim Hören und Sprechen eines Wortes liegen nah beieinander. Beim Hören eines Wortes ist das Sprachzentrum im Temporallappen besonders aktiv. Das Broca-Sprachzentrum liegt etwas weiter davor (im Frontallappen) und ist beim Sprechen eines Wortes besonders aktiv.
Siehst du ein Wort, ist das Sehzentrum im Okzipitallappen aktiv. Es liegt im hinteren Bereich deines Gehirns.
Beim Denken an ein Wort werden viele Areale in deinem Hirn angesprochen, besonders das Wernicke-Sprachzentrum. Dieses ist für die sensorischen Abläufe des Sprechens verantwortlich.
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Gib an, in welchem Bereich des Großhirns sich welches Zentrum bzw. welche Region befindet.
TippsDas Wernicke-Zentrum liegt im Scheitel- bzw. Parietallappen.
Am hinteren Ende des Frontallappens liegt die primär-motorische Rinde, die auch motorischer Cortex genannt wird.
LösungDas Sprachzentrum teilt sich in das Broca- und das Wernicke-Zentrum auf. Das Broca-Zentrum liegt im Frontallappen, das Wernicke-Zentrum im Parietallappen. Im Temporallappen liegt das Hörzentrum und im Okzipitallappen, also dem hintersten Lappen des Hirns, liegt das Sehzentrum.
Vor der Zentralfurche zwischen Frontallappen und Parietallappen liegt das primär motorische Rindenfeld und im hinteren Bereich das primär sensorische Rindenfeld.
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Beurteile das Experiment des Split-Brains.
TippsInformationen, die von der rechten Körperhälfte beziehungsweise vom rechten Gesichtsfeld wahrgenommen werden, werden an die linke Hemisphäre weitergeleitet.
Informationen, die in der rechten Hemisphäre ankommen, also von der linken Körperhälfte (oder im linken Blickfeld) wahrgenommen worden sind, werden an die rechte Hemisphäre weitergeleitet.
Die Informationen der rechten Hemisphäre können nicht zur linken Hemisphäre (mit dem Sprachzentrum) weitergeleitet werden. Diese Informationen können also nicht ausgesprochen werden.
LösungDer Split-Brain-Patient kann in seinem linken Gesichtsfeld das Wort Tasse lesen und diese Information an die rechte Hemisphäre senden. Da der Balken durchtrennt ist, kann diese Information nicht an die linke Hemisphäre gesendet werden, in der sich das Sprachzentrum befindet. Dennoch ist der Patient noch in der Lage, mit der Information in der rechten Hemisphäre die linke Körperhälfte zu steuern. Er greift nach dem passenden Gegenstand, den er im linken Gesichtsfeld gelesen hat, die Tasse.
Im rechten Gesichtsfeld nimmt der Patient das Wort Ring wahr. Diese Information wird an die linke Hemisphäre weitergeleitet, in dem sich auch das Sprachzentrum befindet. Der Patient kann in diesem Fall das Wort Ring aussprechen.
Das vegetative Nervensystem
Reflexe – unwillkürliche Reaktionen des Nervensystems auf einen Reiz
Gehirn – Bau und Funktion (Basiswissen)
Gehirn – Bau und Funktion (Vertiefungswissen)
Lernen und Gedächtnis
Funktionsweise des Gedächtnisses
Bewegungskontrolle
Adaptation des Auges
Hörsinn in der Tierwelt
Sinnesorgane im Tierreich
Sinneswahrnehmung bei Tieren
MRT und PET – Einblick in den Körper
Die verschiedenen Nervensysteme der Lebewesen
8.883
sofaheld-Level
6.601
vorgefertigte
Vokabeln
7.851
Lernvideos
37.611
Übungen
33.728
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