Jeder der sich intensiver mit dem menschlichen Gehirn beschäftigt kann nur zu einem Schluss kommen: Es ist das faszinierendste Organ, dass uns bekannt ist. Je mehr wir darüber erfahren, umso begeisterter werden wir. Seine Leistungsfähigkeit ist viel größer als wir bislang immer angenommen haben. Und das Beste ist: Anders als angenommen, ist die Leistungsfähigkeit unseres Gehirns nicht etwa fix wie unsere Schuhgröße, sondern trainierbar und somit deutlich steigerbar. In diesem Artikel geht es um die erstaunlichen Eigenschaften unseres Gehirns. Denn es lohnt sich einen genaueren Blick darauf zu werfen.

Das Gehirn (Encephalon) ist die Steuerzentrale unseres Körpers. Es besteht aus einer Unmenge von Gehirnzellen, die miteinander verknüpft sind. Das Gehirn ist sehr stoffwechselaktiv und braucht daher viel Sauerstoff und Blutzucker (Glukose). Es ist also die Kommandozentrale für das menschliche Nervensystem. Es verarbeitet Sinneseindrücke und regelt wichtige Körperfunktionen. Das Gehirn funktioniert, indem es Information von den Sinnesorganen des Körpers empfängt und an die Muskeln ausgibt.Jede Modalität (ob Sehen, Hören, Fühlen) wird dabei in einer bestimmten Region des Thalamus verarbeitet, umgeschaltet und an die Großhirnrinde weitergeleitet. .Das menschliche Gehirn hat die gleiche Grundstruktur wie andere Säugetiergehirne, ist aber im Verhältnis zur Körpergröße größer als jedes andere Gehirn.

Die Anatomie des menschlichen Gehirns

Der größte Teil des Gehirns ist das Großhirn, das nach Angaben der Mayfield-Klinik in zwei Hemisphären unterteilt ist. Darunter befindet sich der Hirnstamm, dahinter das Kleinhirn. Die äußerste Schicht des Großhirns ist die Großhirnrinde, die aus vier Lappen besteht: dem Frontal-, Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen. 

Unser Hirn entwickelt sich aus drei Abschnitten, die als Vorderhirn, Mittelhirn und Hinterhirn bezeichnet werden. Jeder dieser Abschnitte enthält flüssigkeitsgefüllte Hohlräume, die Ventrikel genannt werden. Aus dem Vorderhirn entwickeln sich das Großhirn und die darunter liegenden Strukturen, das Mittelhirn wird Teil des Hirnstamms, und aus dem Hinterhirn entstehen Regionen des Hirnstamms und des Kleinhirns.

Die Großhirnrinde ist in unserem Gehirn stark vergrößert und gilt als Sitz des komplexen Denkens. Die visuelle Verarbeitung findet im Hinterhauptslappen, nahe der Schädelrückseite, statt. Der Schläfenlappen verarbeitet Klang und Sprache und umfasst den Hippocampus und die Amygdala, die für das Gedächtnis bzw. die Emotionen eine Rolle spielen. Der Parietallappen integriert Input von verschiedenen Sinnen und ist wichtig für die räumliche Orientierung und Navigation.

Der Hirnstamm verbindet sich mit dem Rückenmark und besteht aus dem verlängerten Rückenmark, dem Pons und dem Mittelhirn. Die Medulla oblongata oder das verlängerte Mark ist der am weitesten kaudal (hinten bzw. unten) gelegene Teil des Gehirns und gehört zum Hirnstamm wie damit zum Zentralnervensystem. Dieser Hirnbereich wird anatomisch auch das Myelencephalon (Markhirn) genannt, andere Bezeichnungen sind “Nachhirn” und “Bulbus medullae spinalis”, “Bulbus cerebri” oder “Bulbärhirn”. Es liegt zwischen Pons und Rückenmark Zu den primären Funktionen des Hirnstamms gehören die Weiterleitung von Informationen zwischen dem Gehirn und dem Körper, die Versorgung einiger Hirnnerven im Gesicht und am Kopf. Ausserdem die Ausführung kritischer Funktionen bei der Steuerung von Herz, Atmung und Bewusstsein. 

Zwischen Großhirn und Hirnstamm lieget das Zwischenhirn (Thalamus) und der Hypothalamus. Der Thalamus ist ein kleiner Teil des Gehirns, der bei der Betrachtung der Außenseite des Gehirns meist nicht sichtbar ist. Es ist in vier Teile unterteilt: Epithalamus, Thalamus, Subthalamus und Hypothalamus. Das Zwischenhirn befindet sich direkt über dem Hirnstamm zwischen den Hirnhälften; es bildet die Wände des dritten Ventrikels. Der einzige Teil des Zwischenhirns, den man sehen kann, ohne einen Querschnitt durch das Gehirn zu nehmen, ist der unterste Teil des Hypothalamus.

Der Thalamus leitet sensorische und motorische Signale an die Hirnrinde weiter und ist an der Regulierung des Bewusstseins, des Schlafs und der Wachsamkeit beteiligt. Der Hypothalamus verbindet das Nervensystem über die Hypophyse mit dem endokrinen System, wo Hormone produziert werden.

Das Kleinhirn liegt unter dem Großhirn und hat wichtige Funktionen bei der motorischen Steuerung. Es spielt eine Rolle bei der Koordination und dem Gleichgewicht und kann auch einige kognitive Funktionen haben.

Mensch vs. andere Tiere

Die Gesamtgröße des Gehirns korreliert nicht mit dem Intelligenzniveau. So ist beispielsweise das Gehirn eines Pottwals mehr als fünfmal so schwer wie das menschliche Gehirn, aber Menschen gelten als höher intelligent als Pottwale.  Das genauere Maß dafür, wie intelligent ein Tier sein kann, ist das Verhältnis zwischen der Größe des Gehirns und der Körpergröße, so das Zentrum für Zeitliche Dynamik des Lernens der Universität von Kalifornien in San Diego.

Bei Menschen gibt die Größe des Gehirns jedoch keinen Hinweis darauf, wie intelligent jemand ist. Einige Genies auf ihrem Gebiet haben ein kleineres Gehirn als der Durchschnitt, während andere größer als der Durchschnitt sind, so Christof Koch, ein Neurowissenschaftler und Präsident des Allen Institute for Brain Science in Seattle. Vergleichen Sie zum Beispiel die Gehirne zweier hochgelobter Autoren. Das Gehirn des russischen Schriftstellers Ivan Turgenev wurde mit 2.021 Gramm festgestellt, während das Gehirn des Schriftstellers Anatole France nur 1.017 Gramm wog.

Der Mensch hat ein sehr hohes Verhältnis von Hirngewicht zu Körpergewicht, aber auch andere Tiere haben ein sehr hohes Gewicht. Der Grund, warum die Intelligenz des Menschen zum Teil aus Neuronen und Falten besteht. Der Mensch hat mehr Neuronen pro Volumeneinheit als andere Tiere, und die einzige Möglichkeit, dies mit der Schichtstruktur des Gehirns zu erreichen, besteht darin, Falten in der äußeren Schicht, dem Kortex, zu machen, sagte Eric Holland, ein Neurochirurg und Krebsbiologe am Fred Hutchinson Cancer Research Center und der Universität von Washington.

“Je komplizierter ein Gehirn wird, desto mehr Gyri und Sulci oder wacklige Hügel und Täler hat es”, sagte Holland gegenüber Live Science. Andere intelligente Tiere, wie Affen und Delfine, haben ebenfalls diese Falten in ihrem Kortex, während Mäuse ein glattes Gehirn haben, sagte er.

Der Mensch hat auch die größten Frontallappen aller Tiere, sagte Holland. Die Frontallappen werden mit übergeordneten Funktionen wie Selbstkontrolle, Planung, Logik und abstraktem Denken in Verbindung gebracht – im Grunde “die Dinge, die uns besonders menschlich machen”, sagte er.

Das limbische System ist der Teil des Gehirns, der an unseren Verhaltens- und Gefühlsreaktionen beteiligt ist, insbesondere wenn es um Verhaltensweisen geht, die wir zum Überleben brauchen: Fütterung, Fortpflanzung und Pflege unserer Jungen sowie Kampf- oder Fluchtreaktionen.

Die Strukturen des limbischen Systems sind tief im Gehirn, unter der Großhirnrinde und über dem Hirnstamm vergraben. Der Thalamus, der Hypothalamus (Produktion wichtiger Hormone und Regulierung von Durst, Hunger, Stimmung usw.) und die Basalganglien (Belohnungsverarbeitung, Gewohnheitsbildung, Bewegung und Lernen) sind ebenfalls an den Aktionen des limbischen Systems beteiligt, aber zwei der Hauptstrukturen sind der Hippocampus und die Amygdala.

Linke Gehirnhälfte vs. rechte Gehirnhälfte

Das menschliche Gehirn ist in zwei Hemisphären, die linke und die rechte, unterteilt, die durch ein Bündel von Nervenfasern, den sogenannten Corpus callosum, verbunden sind. Den beiden Gehirnhälften werden verschiedene Funktionen zugeschrieben. Die linke Gehirnhälfte kontrolliert alle Muskeln auf der rechten Seite des Körpers und die rechte Gehirnhälfte kontrolliert die linke Seite. Eine Hemisphäre kann, wie bei der Links- oder Rechtshändigkeit, leicht dominant sein.

Das autonome Nervensystem (ANS), bei Wirbeltieren der Teil des Nervensystems, der die inneren Organe ohne bewusste Erkennung oder Anstrengung durch den Organismus steuert und reguliert. Das ANS, früher das vegetative Nervensystem, ist eine Abteilung des peripheren Nervensystems, das glatte Muskeln und Drüsen versorgt und damit die Funktion der inneren Organe beeinflusst. Es besteht aus zwei antagonistischen Nervensystemen, dem sympathischen und parasympathischen Nervensystem. Das sympathische Nervensystem verbindet die inneren Organe über Spinalnerven mit dem Gehirn. Wenn sie stimuliert werden, bereiten diese Nerven den Organismus auf Stress vor, indem sie die Herzfrequenz erhöhen, den Blutfluss zu den Muskeln erhöhen und den Blutfluss zur Haut verringern. Die Nervenfasern des parasympathischen Nervensystems sind die Hirnnerven, vor allem der Nervus vagus, und die lumbalen Spinalnerven. Wenn sie stimuliert werden, erhöhen diese Nerven die Verdauungssekrete und verringern den Herzschlag. Die neuronale Versorgung der Sinnesorgane erfolgt vom Cerebralganglion aus

Das Neuron ist die grundlegende Arbeitseinheit des Gehirns, eine spezialisierte Zelle, die dazu bestimmt ist, Informationen an andere Nervenzellen, Muskel- oder Drüsenzellen zu übermitteln. Neuronen sind Zellen innerhalb des Nervensystems, die Informationen an andere Nervenzellen, Muskel- oder Drüsenzellen weiterleiten. Die meisten Neuronen haben einen Zellkörper, ein Axon und Dendriten.

Wahrscheinlich haben wir alle schon von Mitochondrien gehört, und vielleicht erinnern wir uns sogar daran, dass wir in der Schule gelernt haben, dass sie die “Kraftzentren der Zelle”

Künstliche neuronale Netzwerke sind Rechenmodelle, die aus mehreren Verarbeitungselementen bestehen und eine wichtige Rolle bei der Anwendung von künstlicher Intelligenz spielen. Sie simulieren die elektrischen Signale.