Gehirn
Das Gehirn
Das Gehirn ist ein höchst aktives Organ mit sehr hohen Energiebedarf. Bei Erwachsenen ist das Gehirn zwar 2% der Körpermasse, aber es benötigt in körperlicher Ruhe ca. 20% der Glukose (Nährstoff)[Anm. 1] und 25% des Sauerstoffs. - Bei plötzlichem Ausfall der Durchblutung (z.B. Herzstillstand) steht dem Gehirn rund 20% des zirkulierenden Blutes als Energieversorgung zur Verfügung. Damit kann es noch ca. 10 sec normal weiterarbeiten. Danach wird der Mensch bewusstlos (Synkope). Nach ca. 30 sec ist kein EEG ableitbar.[Anm. 2] Nach etwa 3 min ist das Absterben erster Gehirnzellen beobachtbar. Nach ca. 10 min ohne Sauerstoff ist das Gehirn irreparabel schwerst geschädigt mit der Gefahr auf Hirntod. Jede weitere Minute ohne Sauerstoff erhöht die Wahrscheinlichkeit des Hirntods. [1]
Mit dem Tod von Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm sind Wahrnehmung und Bewusstsein sowie lebenswichtige Reflexe erloschen. Dies kennzeichnet den Tod des Hirntoten und damit des Menschen.
Aufbau des Gehirns
Großhirn
Das Großhirn (Telencephalon) ist mit etwa 85% der gesamten Gehirnmasse der größte Teil des menschlichen Gehirns. Mit seinen rund 100 Mrd. Gehirnzellen bildet es etwa 100 Billionen Synapsen zu anderen Nervenzellen, d.h. eine Gehirnzelle (Neuron) ist mit mit 1.000 anderen Neuronen verbunden.
Das Großhirn ist das Zentrum unseres [Bewusstsein|Bewusstseins] und unserer [Wahrnehmung|Wahrnehmungen] (Sinne, auch Schmerzempfinden). Es fühlt und handelt bewusst. In den verschiedenen Bezirken (Rindenfeldern) des Großhirns gibt es Arbeitsteilung:
- Sensorische Felder
Sie verarbeiten die von den Sinnesorgane kommenden Informationen.[Anm. 3] - Motorische Felder
Sie aktivieren Muskeln und regeln die willkürlichen Bewegungen. - Gedanken- und Antriebsfelder
Sie sind die Zentren unseres Denkens, Erinnerns und Planens.
Die 2-5 mm dicke Großhirnrinde (Neocortex) besteht aus rund 19 Mrd. Nervenzellen bei der Frau, rund 23 Mrd. Nervenzellen beim Mann. In ihr läuft unser Lernen und Denken ab, sowie das Bewusstsein und das Gedächtnis. Seine elektro-chemische Aktivität kann mit einem EEG nachgewiesen werden.
Rindenfelder
Assozitionsareale
Es wird zwischen unimodalen und multimodalen Assoziationsarealen unterschieden:
- Unimodale Assoziationsareale
An die primären Rindenfelder angrenzend liegen die unimodalen Assoziationstren der Hirnrinde (Kortex). Generell erfolgen dort erste Interpretationen der in den primären Rindenfeldern wahrgenommenen Sinnesreize statt. Die aktuellen Informationen werden mit gespeicherten verglichen und daran ihre Bedeutung erkannt. "Innerhalb dieser Areale werden die basalen Sehinformationen in eine umfassende Analyse der visuellen Welt integriert. Der somatosensible Asssoziationskortex liegt direkt hinter dem primären somatosensiblen Kortex ... und der auditorische Assoziationskortex im Bereich des Gyrus temporalis superior ... Die genannten Kortexareale erhalten keine direkten (aber indirekte über das Pulvinar) Eingänge vom Thalamus, sondern sind über über Assoziationsfasern mit den primären Rindenfeldern verbunden.[2] - Multimodale Assoziationsareale
"Die multimodalen Assozitionsareale lassen sich keinem bestimmten Primärfeld zuordnen. Sie stehen durch afferente und efferente Verbindungen mit zahlreichen Hirnarealen in Verbindung und verarbeiten Informationen verschiedener sensibler und sensorischer Modalitäten. In diesen Arealen werden sprachliche oder motorische Konzepte entworfen oder Vorstellungen gebildet, die unabhängig von einem direkten sensiblen/sensorischen Input sind. Den größten Raum (20% des Neocortex) nimmt hier der multimoale Teil des Frontlappens ein.[3]
Kleinhirn
Das Kleinhirn (Cerebellum) ist mit etwa 12% der gesamten Gehirnmasse nach dem Großhirn der zweitgrößte Teil des Gehirns. Wie das Großhirn weist es etwa 100 Mrd. Nervenzellen auf. Es ist vielfach mehr gefaltet als das Großhirn und kommt damit trotz dem 1/8 an Größe des Großhirns auf die gleiche Oberfläche wie das Großhirn. Es mehren sich die Hinweise, dass das Kleinhirn mit entscheidend für geistige Vorgänge besitzt.[4]
Die bekannten Aufgaben des Kleinhirns bestehen darin, den Körper im Gleichgewicht zu halten und die Bewegungen zu koordinieren. Hierbei wird zwischen den bewussten und den automatischen Bewegungsabläufen unterschieden:
- bewusste Bewegungsabläufe
Bei bewussten Bewegungsabläufen koordiniert das Kleinhirn die Informationen der Sinnesorgane mit der Muskeln. Ohne diese Tätigkeit würde unser Arm beim Ergreifen von Gegenständen ruckartige Bewegungen ausführen und meist das Ziel verfehlen. So aber erfolgt ein beständiger Soll-Ist-Vergleich, d.h. ist die Hand wirklich dort, wo sie sein soll. - automatische Bewegungsabläufe
Das Kleinhirn speichert auch automatische Bewegungsabläufe. Das erlernte Gehen und das Schreiben mit der Tastatur sind solche automatische Tätigkeiten.
Hirnstamm
Der Hirnstamm (Truncus cerebri) ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns. Er regelt die essenziellen Lebensfunktionen. Fällt der Hirnstamm völlig aus, so tritt der Herztod binnen weniger Minuten ein.
- Mittelhirn
Zum Mittelhirn gehören Großhirnschenkel (Crura cerebri), Mittelhirnhaube (Tegmentum mesencephali) und Mittelhirndach (Tectum mesencephali).
Das Mittelhirn steuert die meisten Augenmuskeln: die Bewegung der Augen, die Irismuskulatur („Blende“) und die Zillarmuskeln („Fokusierung“).
Das Mittelhirn ist auch wichtiger Bestandteil der Zentrale für die Bewegung (Extrapyramidalmotorische System (EPS)). - verlängertes Mark
Das verlängerte Mark ist die Schnittstelle zum Rückenmark und wird daher auch als "Nachhirn" bezeichnet. Es reguliert den Blutdruck, die Herzfrequenz, die Atmung und verschiedene Reflexe (Nies-, Saug-, Husten-, Schluck- und Lidschlussreflex) sowie des Erbrechens. Es reguliert auch den Säure-Basen-Haushalt des Körpers.
Über 12 Paar Hirnnerven steht es in Verbindung mit Sinnesorganen, Muskulatur und Drüsen im Kopf. Dabei leitet es die Informationen überkreuz weiter, so dass die linke Körperhälfte von der rechen Gehirnhälfte gesteuert wird und umgekehrt.
Ein Ausfall des verlängerten Marks führt meistens zum Tod, z. B. durch eine Verletzung der Halswirbelsäule (Genickbruch).
Aufgaben des Gehirns
Wenn auch die Aufgaben des Gehirns getrennt betrachtet werden, so spielen sie doch meist sehr eng zusammen. Das soll beim unvorsichtigen Griff auf eine heiße Herdplatte verdeutlicht werden:
- Wir empfinden bewusst den Schmerz, den die heiße Herdplatte auslöst.
- Wir pusten, damit die Hand schnell gekühlt wird.[Anm. 4]
- Wir denken: "Von Herdplatten kann eine Gefahr ausgehen."
- Wir verbinden mit heißen Herdplatten die Emotion des Schmerzes.
- Wir lernen mit (heißen) Herdplatten vorsichtig umzugehen.
Wahrnehmung
Wahrnehmung ist die Summe aller Sinneswahrnehmung. Mit unseren Sinnen nehmen wir die Umwelt war, in der wir leben.
Bewegung
Durch Bewegung agieren wir in der Welt, in der wir leben.
Denken
Denken ist die Summe aller kognitiven Tätigkeiten.
Emotionen
Zu den Emotionen gehören Freude und Schmerz, Angst und Hoffnung.
Lernen
Lernen ist die Fähigkeit, Wissen und Erfahrungen abzuspeichern und bei Bedarf wieder abzuspeichern.
Arbeitsweise des Gehirns
Anhang
Anmerkungen
- ↑ Das Gehirn von Neugeborenen benötigt in Ruhe ca. 50% der Glokose.
- ↑ Dies wurde durch Tierexperimente belegt. (siehe Deutsche Gesellschaft für Neurologie)
- ↑ Etwa 60% des Großhirns sind mit der Auswertung der Informationen der Netzhautbilder (Sehen) beschäftigt. (Quelle: Dieter Bingmann: Hirntod. In: Unikate 35/2009, 32.)
- ↑ Das reflektorische Zurückziehen der Hand durch den Reflexbogen erfolgt kurz bevor wir den Schmerz bewusst empfinden.
Einzelnachweise
- ↑ https://de.wikipedia.org/wiki/Gehirn Zugriff am 1.2.2014.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Blutversorgung_des_Gehirns Zugriff am 1.2.2014.
- http://www.dgn.org/leitlinien-online-2012/inhalte-nach-kapitel/2376-ll-81-2012-hypoxische-enzephalopathie.html Zugriff am 1.2.2014.
- Andreas Bertels: Der Hirntod des Menschen – medizinische und ethische Aspekte. Dissertation. Düsseldorf 2002. Im Internet abrufbar unter: http://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-2402/402.pdf Zugriff am 1.2.2014.
- Verena Kollmann-Fakler: Prognosekriterien und Outcome der hypoxischen Hirnschädigung nach Herz-Kreislauf-Stillstand. Dissertation. München 2011. Im Internet abrufbar unter: http://edoc.ub.uni-muenchen.de/12629/1/Kollmann_Fakler_Verena.pdf Zugriff am 1.2.2014.
- ↑ Mathias Bähr, Michael Frotscher: Neurologisch-topische Diagnostik. Anatomie - Funktion - Klinik. 10. Aufl. Stuttgart 2014, 420.
- ↑ Mathias Bähr, Michael Frotscher: Neurologisch-topische Diagnostik. Anatomie - Funktion - Klinik. 10. Aufl. Stuttgart 2014, 420f.
- ↑ Dagmar Timmann-Braun, Matthias Maschke: Das Kleinhirn ist ganz groß. In: Unikate 22/2003, 20.