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Gehirn

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In diesem Kapitel geht es um das Gehirn. Wir werden in dem folgenden Artikel beschreiben, wie das Gehirn aufgebaut ist und zu welchen Leistungen unser Gehirn fähig ist. 

Wir hoffen, dass du am Ende des Kapitels einen guten Überblick bekommen hast, was wir meinen, wenn wir vom Gehirn reden.


Das Gehirn ist Teil des zentralen Nervensystems und gehört somit zum Fachbereich Neurobiologie und wird im Fach Biologie unterrichtet.

Am Schluss folgt noch eine kurze Zusammenfassung, wo die wichtigsten Informationen gebündelt sind. 




Was ist das Gehirn?


Bei Wirbeltieren und beim Mensch schließt sich oben ans Rückenmark das fünfteilige Gehirn an. Der Zentralkanal des Rückenmarks weitet sich im Gehirn zu Vesikeln, paarigen, flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen, um die sich Neuronen drängen. Das Gehirn ist also relevanter Bestandteil des zentralen Nervensystems


Wie die Spinalnerven vom Rückenmark, so gehen auch vom Gehirn paarige Nerven ab: Menschen besitzen 12 Paar von vorn nach hinten durchnummerierter Hirnnerven. Zumeist enthalten sie afferente und efferente Fasern, wie der Hirnnerv-Nr. 10, der auch Nervus vagus genannt wird. Selten sind sie rein motorisch, z. B. Hirnnerv-Nr. 3 zur Augenbewegung oder rein sensorisch, wie beispielsweise der Riechnerv (Hirnnerv-Nr. 1) von der Nase oder der Sehnerv (Hirnnerv-Nr. 2) von den Augen. 




Die fünf Teile des Gehirns



Abbildung 1:Das fünfteilige menschliche Gehirn;  

Quelle: ABITUR-WISSEN: Biologie – Neurobiologie des STARK Verlags.


Wie bei allen Wirbeltieren ist auch das menschliche Gehirn in fünf Teile gegliedert:


  • Im Nachhirn wechseln graue und weiße Substanz die Positionen: Die Zellkörper der Neurone liegen im Gehirn außen, ihre weiß erscheinenden Axone innen. Im Nachhirn liegen die Steuerzentren für unbewusste Bewegungen, z. B. die Atembewegungen.

  • Nachhirn, Mittelhirn und oft auch die Basis des Zwischenhirns werden als Hirnstamm bezeichnet. Diesem stammesgeschichtlich alten Hirnstamm sind Klein- und Vorderhirn sozusagen aufgepfropft.

  • Das Kleinhirn sitzt auf dem Nachhirn und dient vor allem der Koordination von Bewegung. Deshalb ist es bei Lurchen und Kriechtieren relativ klein, bei schnellen und beweglichen Tieren wie Fischen, Vögeln und Säugern dagegen gut entwickelt.

  • Oft ist die Kleinhirnrinde, die aus grauer Substanz besteht, zur Oberflächenvergrößerung stark gefurcht.

  • Das Kleinhirn wiederum ist dreigeteilt: Zwei seitliche Halbkugeln, die Kleinhirn-Hemisphären und ein zentraler Strang, die Brücke, als Verbindung zum Großhirn. Jedes Signal, das irgendeine Bewegung auslöst, wird vom Kleinhirn erfasst und verrechnet.

  • Das Mittelhirn schließt sich an. Auch dieser Gehirnteil beherbergt Reflexzentren und wird von Nervenfasern durchzogen.

  • Das Zwischenhirn koordiniert Hormon- und Nervensystem, die beiden Steuersysteme unseres Körpers.

  • Zwei Organe, die im Zusammenhang mit Hormonen stehen, sind besonders wichtig: Hypothalamus und Hypophyse (Hirnanhangsdrüse).

  • Der Hypothalamus (HPT) ist die Steuer-Zentrale für das Hormon-System sowie für das gesamte vegetative Nervensystem.

  • Die nur erbsengroße Hypophyse ist die wichtigste Hormondrüse des Menschen.

  • Beim Menschen liefert der Sehnerv (Hirnnerv Nr. 2) seine Signale ins Zwischenhirn.

  • Das Zwischenhirn filtert alle Wahrnehmungen. Es erzeugt Gefühle sowie die selbst- und arterhaltenden Triebe: z. B. Durst, Hunger, Sexualtrieb.

  • Mit dem Limbischen System schließt sich direkt das Großhirn an. Hier befinden sich alte Instinktzentren, die Gefühle und das Verhalten gegenüber Kindern, möglichen Geschlechtspartnern oder drohenden Gegnern (Brutpflege-, Balz- bzw. Drohverhalten) steuern.

  • Das Vorder- oder Großhirn ist bei Säugetieren und vor allem beim Menschen mit ca. 80 bis 90 Volumenprozent der dominierende Hirnteil. Seine beiden Hälften, die Großhirn-Hemisphären, blähen sich über die flüssigkeitsgefüllten Hohlräume und verdecken die meisten anderen Hirnteile.

  • Ein Nervenbündel, der Balken, in dem zahlreiche Kommissuren verlaufen, verbindet die beiden Großhirn-Hemisphären. Das rein weiße Mark ist gebildet aus markhaltigen Axonen von ca. 20 Milliarden Neuronen, die sich in der Rinde drängen.

  • Wie graue Inseln liegen einzelne Ganglien, die Basalganglien, im weißen Mark. Sie dienen als Umschaltstationen, um entfernte Rindenbereiche zu verknüpfen.

  • Die von Zellkörpern grau gefärbte Großhirnrinde wird auch oft als Großhirn-Cortex bezeichnet. Diese Rinde ist beim Menschen nur ca. 2 – 5 mm dünn, in Schichten aufgebaut und zur Oberflächenvergrößerung extrem stark gefältelt und gefurcht. Diese Furchen teilen jede der beiden Hemisphäre anatomisch in vier Bereiche: Stirn-, Scheitel-, Hinterhaupts- und Schläfen-Lappen.




Die Leistungen des menschlichen Gehirns


Die herausragenden Leistungen des menschlichen Gehirns beruhen vor allem auf den Verrechnungsvorgängen in der Großhirnrinde (graue Substanz). Hier lassen sich sensorische Felder, in denen die von den Sinnesorganen ankommenden Informationen verrechnet werden, von motorischen Feldern unterscheiden, die vor allem für die Bewegungssteuerung zuständig sind. Die einzelnen Felder sind nicht isoliert, sondern über Nervenbahnen verbunden. Dies bildet die Grundlage für Gedächtnis, Planungsfähigkeit, etc..



Als Gedächtnis wird die Eigenschaft neuronaler Systeme bezeichnet, aufgenommene Informationen zu speichern und diese bei Bedarf als Erfahrung wieder abrufen zu können. Der Mechanismus der Informationsspeicherung in den zuordenbaren Feldern des Großhirns ist wegen der komplexen Vorgänge bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt. Hypothesen gehen davon aus, dass synaptische Verschaltungen die Basis für neuronale Speicherprozesse sind. 


Diese werden umso effizienter und schneller, je häufiger sie „benutzt“ werden. Wiederholt eintreffende Informationen führen zu festen Leitungsmustern und können damit schnell wieder aufgerufen werden. Nach Speicherdauer und Kapazität (die Einheit „bit“ umfasst die kleinste Informationsmenge, die sich durch eine Ja-Nein-Entscheidung erfragen lässt) kann man verschiedene Gedächtnisstufen unterscheiden:


Gedächtnisstufe

Geschätzte Kapazität

Speicherdauer

Beispiel

Kurzzeitgedächtnis

400 bit

Wenige Sekunden

Einzelne Wörter eines zusammenhängenden Textes 

Mittelfristiges Gedächtnis

10 000 bit

Bis zu einigen Tagen

Erlernte Fakten vor einer Klausur

Langzeitgedächtnis

1014   bit

Viele Jahre

Die erste große Liebe



Die Neuroplastizität des Gehirns


Als neuronale Plastizität (Neuroplastizität) bezeichnet man die Tatsache, dass unser Gehirn in der Lage ist, auf veränderte Bedingungen mit Veränderungen in der Anatomie und der Funktion zu reagieren. 


  • Strukturelle Plastizität: Wird der Signalübertragungsweg zwischen bestimmten Nervenzellen beispielsweise verstärkt genutzt, so kommt es zu einer Vermehrung der Synapsen zwischen diesen Nervenzellen.

  • Funktionelle Plastizität: An viel genutzten Synapsen erhöht sich beispielsweise die Menge des ausgeschütteten Transmitters, wodurch es zu einer verstärkten synaptischen Übertragung kommt.




Das menschliche Gehirn - eine ultimative Checkliste


Hier siehst du kurz und knackig die Bereiche im Gehirn und ihre Funktion zusammengefasst: 


Gehirnteil

Funktionen

Nachhirn = Hinterhirn = verlängertes

Mark = medulla oblongata =

Myelencephalon

Sitz von Automatismen wie

  • Herzbewegung

  • Durchgang von Afferenzen und Efferenzen

  • Reflexzentren

Kleinhirn = Cerebellum =

Metencephalon

Bewegungskoordination

  • Gelenk- und Gliederstellung

  • Gleichgewicht

Mittelhirn = Mesencephalon

  • Koordination von Eindrücken und Bewegung

  • Altes Seh- und Hörzentrum

  • Reflexzentren z. B. Stellreflex

  • Schlaf-Wach-Zentrum

  • Hirnnerv Nr. 3 und 4 gehen ab (Augenstellung)

Zwischenhirn = Diencephalon

Hormon-Steuer-Zentrale

  • Epiphyse = Zirbeldrüse

  • Thalamus und Hypothalamus (Bildung von Trieben und Gefühlen)

  • Hypophyse = Hirnanhangsdrüse

  • Hirnnerv Nr. 2 = Sehnerv geht ab

Großhirn = Vorderhirn = Endhirn = Telencephalon

Gedächtnis

Denken, Assoziation

Willkürbewegung

Sinneseindrücke

Hirnnerv Nr. 1 = Riechnerv geht ab



Das Gehirn - Zusammenfassung

Das Gehirn ist ein Teil des zentralen Nervensystems und kann in fünf Teile untergliedert werden. Es gibt: 


  •  das Nachhirn, 
  • das Kleinhirn, 
  • das Mittelhirn, 
  • das Zwischenhirn
  • und das Großhirn. 


Diese Bereiche des Gehirns tragen alle dazu bei, dass das Gehirn zu unglaublichen Verrechnungsvorgängen fähig ist und wir Informationen speichern können. Darüber hinaus ist unser Gehirn auch in der Lage auf Veränderungen in der Anatomie und der Funktion zu reagieren. Wir nennen das die Neuroplastizität.



Insider Tipp


Hey! Wir hoffen dieser Artikel zum Gehirn hilft dir weiter. Hier bei StudySmarter haben wir noch viele weitere Artikel zum Thema Neurobiologie. Zum Beispiel findest du Artikel zu den Neuronen, den Neurotransmittern, den Sinnesorganen und Rezeptoren.  Schau doch mal bei uns rein, da ist bestimmt auch was für dich dabei!


Finales Gehirn Quiz

Frage

Was ist das Gehirn?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Bei Wirbeltieren und beim Mensch schließt sich oben ans Rückenmark das fünfteilige Gehirn an
  • Der Zentralkanal des Rückenmarks weitet sich im Gehirn zu Vesikeln, paarigen, flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen, um die sich Neuronen drängen
  • Das Gehirn ist also relevanter Bestandteil des zentralen Nervensystems
Frage anzeigen

Frage

Welche paarige Nerven gehen vom Gehirn ab?

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Antwort

  • die Spinalnerven vom Rückenmark, so gehen auch vom Gehirn paarige Nerven ab: Menschen besitzen 12 Paar von vorn nach hinten durchnummerierter Hirnnerven
  • Zumeist enthalten sie afferente und efferente Fasern, wie der Hirnnerv-Nr. 10, der auch Nervus vagus genannt wird
  • Selten sind sie rein motorisch, z. B. Hirnnerv-Nr. 3 zur Augenbewegung oder rein sensorisch, wie beispielsweise der Riechnerv (Hirnnerv-Nr. 1) von der Nase oder der Sehnerv (Hirnnerv-Nr. 2) von den Augen
Frage anzeigen

Frage

Beschrifte/Zeichne die 5 Teile des Gehirns.

Antwort anzeigen

Antwort

Frage anzeigen

Frage

Wofür ist das Nachhirn zuständig?

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Antwort

  • Im Nachhirn wechseln graue und weiße Substanz die Positionen: Die Zellkörper der Neurone liegen im Gehirn außen, ihre weiß erscheinenden Axone innen
  • Im Nachhirn liegen die Steuerzentren für unbewusste Bewegungen, z. B. die Atembewegungen 


Frage anzeigen

Frage

Was wird als Hirnstamm bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Nachhirn, Mittelhirn und oft auch die Basis des Zwischenhirns werden als Hirnstamm bezeichnet
  • Diesem stammesgeschichtlich alten Hirnstamm sind Klein- und Vorderhirn sozusagen aufgepfropft


Frage anzeigen

Frage

Wofür ist das Kleinhirn zuständig?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Das Kleinhirn sitzt auf dem Nachhirn und dient vor allem der Koordination von Bewegung
  • Deshalb ist es bei Lurchen und Kriechtieren relativ klein, bei schnellen und beweglichen Tieren wie Fischen, Vögeln und Säugern dagegen gut entwickelt
  • Jedes Signal, das irgendeine Bewegung auslöst, wird vom Kleinhirn erfasst und verrechnet
Frage anzeigen

Frage

In was ist Kleinhirn dreigeteilt?

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Antwort

Zwei seitliche Halbkugeln, die Kleinhirn-Hemisphären und ein zentraler Strang, die Brücke, als Verbindung zum Großhirn

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Frage

Was tut das Mittelhirn?

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Antwort

dieser Gehirnteil beherbergt Reflexzentren und wird von Nervenfasern durchzogen

Frage anzeigen

Frage

Was macht das Zwischenhirn?

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Antwort

  • koordiniert Hormon- und Nervensystem, die beiden Steuersysteme unseres Körpers
  • filtert alle Wahrnehmungen
  • Es erzeugt Gefühle sowie die selbst- und arterhaltenden Triebe: z. B. Durst, Hunger, Sexualtrieb
Frage anzeigen

Frage

Welche zwei Organe, die im Zusammenhang mit Hormonen stehen, sind besonders wichtig?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Hypothalamus und Hypophyse (Hirnanhangsdrüse)
  • Der Hypothalamus (HPT) ist die Steuer-Zentrale für das Hormon-System sowie für das gesamte vegetative Nervensystem
  • Die nur erbsengroße Hypophyse ist die wichtigste Hormondrüse des Menschen


Frage anzeigen

Frage

Was macht das Großhirn?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Mit dem Limbischen System schließt sich direkt das Großhirn an
  • Hier befinden sich alte Instinktzentren, die Gefühle und das Verhalten gegenüber Kindern, möglichen Geschlechtspartnern oder drohenden Gegnern (Brutpflege-, Balz- bzw. Drohverhalten) steuern


Frage anzeigen

Frage

Was ist neuronale Plastizität?

Antwort anzeigen

Antwort

bezeichnet man die Tatsache, dass unser Gehirn in der Lage ist, auf veränderte Bedingungen mit Veränderungen in der Anatomie und der Funktion zu reagieren


Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet Strukturelle Plastizität?

Antwort anzeigen

Antwort

Wird der Signalübertragungsweg zwischen bestimmten Nervenzellen beispielsweise verstärkt genutzt, so kommt es zu einer Vermehrung der Synapsen zwischen diesen Nervenzellen


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Frage

Was ist Funktionelle Plastizität?

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Antwort

An viel genutzten Synapsen erhöht sich beispielsweise die Menge des ausgeschütteten Transmitters, wodurch es zu einer verstärkten synaptischen Übertragung kommt


Frage anzeigen

Frage

Was ist das Gedächtnis?

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Antwort

  • Als Gedächtnis wird die Eigenschaft neuronaler Systeme bezeichnet, aufgenommene Informationen zu speichern und diese bei Bedarf als Erfahrung wieder abrufen zu können
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