Großhirn

Telencephalon, cerebrum, Endhirn, Basalganglien, Limbisches System, Cortex, Riechrinde, Sehrinde, Hörrinde, Inselrinde, Sprachzentrum

Englisch: cerebrum

Das Großhirn umwächst mit seiner enormen Masse beim Menschen das Zwischenhirn (diencephalon), Teile des Hirnstamms und des Kleinhirns (cerebellum).

Als Gesamtprodukt entstehen hierbei erstaunliche Fähigkeiten wie logisches Denken, das eigene Bewußtsein, Emotionen, Gedächtnis und verschiedenartige Lernvorgänge. Ebenso von höchst praktischer Bedeutung sind präzise Bewegungen des Körpers (Motorik) und die zuordnende Erkennung des eigenen Körpers (Sensibilität) in einer ständig wechselnden Umwelt, welche durch Sinneseindrücke erfasst wird. Diese gewaltige Ausprägung eines Organs unterscheidet uns von den meisten niederen Tieren, dadurch findet das Menschwerden erst statt. Aus der Sicht der vergleichenden Anatomie zwischen den Lebewesen ist unser Großhirn eine erstaunliche Seltenheit und zweifellos der Grund für das Jahrtausende-lange Überleben unserer Art!

Betrachtet man das gesamte Gehirn unaufbereitet von der Seite (lateral), springt einem sofort das mächtig entwickelte Großhirn ins Auge. Jede der Hirnhälften (Hemisphären, getrennt durch den Interhemisphärenspalt) enthält 4 große Lappen, nämlich den Frontallappen (Lobus frontalis, Stirnlappen), den Parietallappen (Lobus parietalis, Scheitellappen), den Okzipitallappen (Lobus occiptitalis, Hinterhauptslappen) und den Temporallappen (Lobus temporalis, Schläfenlappen).

Konkret blickt man dabei auf die Rinde (s. ZNS) des Großhirns, die beim Menschen pro Lappen einige wenige Windungen (Gyri, Singular Gyrus) aufwirft, die durch Furchen (Sulci, Singular Sulcus) voneinander getrennt werden. Die Windungen erinnern an ausgedünnte Stangen Knete, die sich aufgeknäuelt an der Oberfläche befinden und sie dadurch vergrößern.

Die Windungen derjenigen Anteile des Frontallappens, die weit vorne liegen, fasst man zum Präfrontalen Kortex zusammen. An diesen Stellen finden u.a. aktive Denkprozesse z.B. über eine kniffelige Mathe-Aufgabe statt: Inhalte des Kurzzeitgedächtnisses werden vor dem geistigen Auge untersucht. Dabei flitzt die Information im Zusammenspiel mehrerer Nervenzellen (Neurone), die wie beim Kreisverkehr auf der Straße Neuronenschleifen bilden, kreuz und quer durch den Kortex (Hirnrinde)! Kodiert werden die geistigen Inhalte dabei in Form der elektrischen Erregung der Neurone.

Neben dem spielt der Präfrontale Kortex wohl eine Rolle als Bestandteil des Limbischen Systems (s.u., Zuordnung aber umstritten), zuzüglich enthält er die einverleibten (internalisierten) Wertevorstellungen und sozialen Normen der eigenen Gesellschaft. Schließlich benötigt man jene Anteile, die direkt oberhalb der Augenhöhle (Orbita) liegen (Orbitaler Präfrontaler Kortex) als hochgestelltes Mitglied des Motivationsschaltkreises (reward system).

An der Basis des Frontallappens befinden sich auch stammesgeschichtlich (phylogenetisch) alte Bestandteile (Riechrinde, Paleokortex und Archikortex), die sich dem Geruchssinn (olfaktorischer Sinn) widmen (siehe auch Riechbahn). Vermutlich gelangen die Geruchsempfindungen im sogenannten „primären olfaktorischen Kortex“ (Präpiriformer Kortex, liegt zu geringen auch neben dem Frontallappen im Temporallappen) ins Bewußtsein, die weiterführenden Zuordnungen, ein Vergleich mit bekannten Empfindungen etc. erfolgt im angrenzenden „sekundären olfaktorischen Kortex“.

Sekundäre olfaktorische Rindengebiete überlappen sich übrigens am Orbitalen Präfrontalen Kortex mit den sekundären Zentren des Geschmackssinnes (s.u. Inselrinde). Generell stehen diese beiden Sinne sich nahe („niedere Sinne“) und sind mit Emotionen und großer Handlungsbereitschaft durch das Limbische System (s.u) und den Motivationsschaltkreis behaftet.

Ebenfalls an der Basis des Frontallappens, jedoch in Form von Kerngebieten und nicht in der Rinde, liegen die basalen Vorderhirnstrukturen. Ein Kerngebiet von ihnen, der Nucleus basalis (Nucleus Meynert) ist als Bindeglied des Limbischen Systems (s.u) mit etlichen Anteilen der Großhirnrinde zu verstehen. Auf diese Weise werden komplexe Verhaltensweisen beeinflußt, auch für das Lernen soll er von Bedeutung sein (s.u. Alzheimer Krankheit).

Besonders wichtig am Frontallappen ist des Weiteren der Gyrus precentralis (Motokortex, primärer somatomotorischer Kortex), denn er dient als oberstes Zentrum jeglicher bewußt geplanter Bewegung (Willkürmotorik). Ihn umgeben zur Stirn hin „prämotorische“ und weiter „supplementärmotorische“ Rindenfelder, welche eher im Zusammenspiel mit Pons (Hirnbrücke) und Kleinhirn regulatorische Funktion haben bzw. Bewegungen organisierend vorbereiten. Wieder zur Stirn hin schließt sich das frontale Augenfeld (frontales Blickzentrum) an. Hier werden willkürlich zielgerichtete Augenbewegungen (Sakkaden) generiert. Der Gyrus precentralis wird durch den auffälligen Sulcus centralis vom Gyrus postcentralis (primärer somatosensibler Kortex) getrennt. Letzterer ist die wichtige vorläufige Endstation der meisten sensiblen Empfindungen des Menschen wie Schmerz (protopathische Sensibilität), Tastempfinden (Exterozeption), Lageempfindung des Bewegungsapparates (Propriozeption) und einige andere. Erst an dieser Stelle gelangen die genannten Sinnesqualitäten, wenn auch zunächst ohne Interpretation, in unser Bewußtsein. Übrigens trennt der quer stehende Sulcus centralis, indem er den Motokortex vom primären somatosensiblen Kortex abgrenzt, ebenfalls den Frontallappen vom Parietallappen!

Eine andere prominente Furche, der Sulcus lateralis, trennt die unteren Anteile des Frontallappens und des Parietallappens vom Temporallappen. Würde man einen Finger in den Sulcus temporalis vorschieben, so würde die Unterfläche des Fingers (Palmarfläche) dabei über gewisse Windungen streifen, die dem Temporallappen angehören. Sie stehen in unterschiedlicher räumlicher Orientierung zu den anderen Windungen des Temporallappens und wurden demnach als „Gyri temporales transversi“ (Heschl-Querwindungen) bezeichnet.

Diese Windungen stellen nichts Geringeres als die primäre Hörrinde (auditorischer Kortex) dar, den vorläufigen Endpunkt einer langen Hörbahn, die im Innenohr mit dem Anschluß des VIII. Hirnnerven (Nervus cochlearis) an die Sinneszellen (Haarzellen im Corti-Organ) beginnt. Ähnlich wie bei anderen Sinnesqualitäten hat die primäre Wahrnehmung von Tönen, Klängen, Geräuschen etc. noch rein gar nichts mit der Interpretation, also einer verstehenden Auswertung und Zuordnung, zu tun. Worte, Melodien und ähnliches vermag der Mensch daher nur im Zusammenspiel der primären Hörrinde mit sogenannten sekundären Rindenfeldern, in diesem Fall der sekundären Hörrinde zu deuten. Glücklicherweise befindet sich diese direkt außen (lateral) angrenzend an die primäre Hörrinde! Unsere beiden sekundären Hörrinden (jeweils eine pro Gehirnhälfte) haben die Besonderheit, dass sie unterschiedliche Schwerpunkte bezogen auf die Verarbeitung von akustischen Reizen aufweisen.

Schließlich nennt man die sekundäre Hörrinde auf der dominanten Seite „Wernicke-Sprachzentrum“, hier findet das Verständnis der Sprache statt. Die sekundären akustischen Rindenfelder findet man direkt außen am Sulcus lateralis im Temporallappen, genauer in seiner obersten Windung (Gyrus temporalis superior).

Während hier also das Verständnis der Sprache stattfindet (die sensorische Komponente des Sprechens), erfolgt die Gestaltung von Wortlaut und Satzbau (motorische Komponente des Sprechens) in Teilen der untersten Windung des Frontallappens (Gyrus frontalis inferior), dem Broca-Sprachzentrum. Ausfälle des Broca-Zentrums und des Wernicke-Zentrums haben unterschiedliche Arten von Sprechstörungen (Aphasie s.u.) zur Folge.

Unter dem Gyrus temporalis superior liegt der gleichnamige Sulcus temporalis superior. Diese Furche zieht sich bis zum Parietallappen und wird von einer seiner Windungen, dem Gyrus angularis, C-förmig umschlungen. Der Gyrus angularis ist eine wichtige Schnittstelle zwischen sekundärer Sehrinde (s.u.) und sekundärer Hörrinde. In ihm wird das Gesehene mit sprachlichen Begriffen versehen, entsprechende Störungen (Alexie, Agraphie und das Unvermögen banale Dinge, die man sieht, zu benennen, s.u.) sind typisch.

Ein weiteres bekanntes Gebiet im Parietallappen schließt sich dem Gyrus postcentralis nach hinten an (nach kaudal).

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Dieses Gebiet trägt den Namen posterior parietaler Kortex und ist unentbehrlich für die Orientierung im dreidimensionalen Raum (räumliche Orientierungsstörung nach Defekt).

Kaudal des Broca Zentrums, direkt über dem Sulcus temporalis liegt als Teil des Parietallappens die sekundäre somatosensible Rinde. Hier werden die Empfindungen, welche oben für die primäre somatosensible Rinde aufgeführt wurden, unserem Erfahrungsschatz zugeordnet und erkannt (bei Schädigung „taktile Agnosie, Neglect, s.u.).

Im Okzipitallappen ist der ungeheuer komplexe Sehsinn (visueller Sinn) kortikal repräsentiert. Die Sehbahn beginnt bei den Sinneszellen der Netzhaut (Retina) und läuft als II.Hirnnerv (Nervus opticus) über einige Zwischenstationen zur primären visuellen Rinde (Sehrinde). Diese stellt, in der einfachen Darstellung des Gehirns von der Seite her, den am weitesten kaudal (hier: hinten) gelegenen Pol (Okzipitalpol) des Gehirns dar. Erst ein Längsschnitt (Medianschnitt) durch das Gehirn macht aber ihre ganze Ausdehnung deutlich, sie verläuft in der Wand des Sulcus calcarinus bis zur Grenze des Okzipitallappens an den Gyrus cinguli (stellt einen eigenen Lappen dar, s.u.). Nach dorsal (hier: oben) hin, im Medianschnitt, trennt der Sulcus paietooccipitalis den Okzipitallappen vom Parietallappen. Beide zuvor genannten Furchen begrenzen einen keilförmigen Abschnitt des Okzipitallappens, den Cuneus! In diesem befinden sich neben Anteilen der primären Sehrinde auch die sekundäre Sehrinde sowie weitere visuelle Rindenfelder, die z.B. Blickfolgebewegungen generieren (optokinetischer Reflex).

In dieser Verbindung stellt der Gyrus angularis eine unentbehrliche Zwischenstation dar. Verstehen ist aber nicht gleichzusetzen mit der Fähigkeit des Benennens, um das Erblickte in Worten auszudrücken, muß dringend eine Verbindung vom Wernicke-Zentrum zum Broca-Zentrum bestehen, um von dort aus die prämotorischen und motorischen Rindenfelder anzusteuern. Am Ende steht dann die Aktivierung der entsprechenden Muskulatur, die Sprachbildung (Phonation und Artikulation) erlaubt.

Weiter oben im Text sprachen wir vom Sulcus temporalis. Schiebt man einen Finger weit genug in diese Furche, stößt die Fingerkuppe auf die Inselrinde (eigener Lappen, Lobus insularis). Sie ist ein Rindenfeld, das sich gleich mehreren Sinnesqualitäten verschreibt (multisensorischer Kortex), dem Geschmackssinn (gustatorischer Sinn), dem Gleichgewichtssinn (vestibulärer Sinn) und der recht speziellen Sensibilität der Eingeweide (Viszerosensibilität). So stellt sie als vorläufiger Endpunkt der Geschmacksbahn, den primären gustatorischen Kortex (Bewußtseinswerdung), dar. Zusätzlich liegt hier ein Teil des primären vestibulären Kortex (Bewußtseinswerdung). Ebenso geraten v.a. an dieser Rinde Gefühle wie eine gefüllte Harnblase, Übelkeit oder ein Völlegefühl nach einem ausgiebigen Mahl ins Bewußtsein. Es sind Informationen über den Zustand unserer inneren Organe, primärerer viszerosensibler Kortex. Wie bei anderen Sinnesqualitäten auch, durchläuft die zugehörige Information eine wohl definierte Bahn durch den Körper (viszerosensible Bahn).

Führt man ein Messer in den Interhemisphärenspalt (Fissura longitudinalis cerebri) ein und schneidet in Richtung des Hirnstammes (Medianschnitt), blickt man auf zahlreiche Strukturen, die man dem Limbischen System (Limbik) zuschreibt. Es beschäftigt sich mit Emotionen ebenso wie mit triebhaften und intellektuellen Verhaltensweisen. Eher primitive Leistungen wie Affektivverhalten im Rahmen von Selbsterhaltung/Arterhaltung und Gedächtnisfunktionen für unterschiedliche Gedächtnisinhalte werden hier also entscheidend verarbeitet. Zusätzlich werden hier, sicherlich in enger Anlehnung an unsere Emotionen, innere Körperfunktionen (vegetative Funktionen) gesteuert.

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Folgende Strukturen zählt man im Einzelnen zur Limbik: Hippocampus (mit Gyrus Dentatus und Fornix), Gyrus cinguli (eigener Lappen des Großhirns), Gyrus parahippocampalis mit Area entorhinalis, Corpus amygdaloideum (Amygdala). Corpus mammilare (gehört zum Zwischenhirn).

Aus funktionellen Gründen gehören auch Teile des Riechhirns, das Indusium griseum, Anteile des Thalamus (gehört zum Zwischenhirn) und der Präfrontale Kortex (s.o.) dazu. Ihren Namen verdankt das Limbische System der räumlichen Anordnung im Gehirn, denn es schwingt sich wie ein Saum um den Balken (Corpus callosum) und das Zwischenhirn. Der Balken ist die größte Faserverbindung (also weiße Substanz) zwischen linker und rechter Großhirnhälfte (Komissurenfasern) und synchronisiert diese miteinander wie eine große Brücke zwischen zwei verschiedenen Städten. Wird er durchtrennt, treten komplizierte Symptome auf, welche die Zweiteilung unseres Großhirns auf erstaunliche Art veranschaulicht (Splitbrain). Auf dem Balken (dorsal) liegt jedenfalls der Gyrus cinguli, Teile des Zwischenhirns werden vom Hippocampus mit Fornix umschlungen, soweit zur Lagebeziehung! Teile der eben genannten Limbik sind außerdem lebenswichtig im Zusammenhang mit dem umfangreichen Gedächtnis, über das wir verfügen. Unser Kurzzeitgedächtnis kann eher wenige Informationen für Sekunden bis Minuten speichern und befindet sich größtenteils im präfrontalen Kortex, aber auch in Anteilen des gesamten Großhirns. Nun ergibt es sich jedoch oftmals, dass wir die Informationen, mit denen wir uns gerade beschäftigen, für längere Zeit uns merken möchten, also das wir „Lernen“ (Gedächtniskonsolidierung) wollen. Für dieses Lernen ist der Hippokampus und bestimmte Nervenverbindungen (Papez-Neuronenkreis und gewisse Abweichungen davon), die große Anteile der Limbik beinhalten, unverzichtbar. Schäden in diesen Bereichen bewirken den Verlust der Merkfähigkeit oder Abrufbarkeit von Informationen und andere Formen der „Amnesie“. Ein funktionstüchtiger Hippokampus mit nachgeschalteter Limbik überträgt die Informationen aus dem Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis, wo sie mehrere Jahrzehnte verweilen können. Das Langzeitgedächtnis entspricht einer Leistung des Großhirns als Ganzes und für spezielle Angelegenheiten noch weiteren Zentren. Als wir eben von Informationen sprachen, meinten wir nur sachliche Informationen (explizite Gedächtnisinhalte) wie Fakten und Ereignisse. Die Mechanismen für motorisches Lernen, das Erlernen von Handlungsabläufen sowie Gewohnheiten oder gar emotionales Lernen (alles implizite Gedächtnisinhalte) erfordern ebenfalls die Mithilfe spezieller anderer Hirnzentren, worauf aber an dieser Stelle nicht eingegangen werden soll.

Als Letztes schneiden wir das Großhirn nun nicht mit der Länge des Interhemisphärenspalts, sondern eher mittig quer dazu parallel zur Stirn (Frontalschnitt). Auch bei diesem Schnitt fällt auf, dass in die weiße Substanz des Großhirns einige graue Substanz eingelassen ist, die also nicht zur Rinde zählt. Die alten Anatomen nannten einige dieser Kerne „Basalganglien“ und im Laufe der Zeit wurde dieser Begriff aus funktionellen Gründen immer erweitert. Heute zählt man meistens dazu: das Striatum mit Nucleus (Ncl.) caudatus und Putamen, das Pallidum, den Ncl. subthalamicus und die Substantia nigra. Striatum und Pallidum liegen seitlich vom Thalamus des Zwischenhirns, der Ncl. subthalamicus befindet sich (wie der Name andeutet) unter dem Thalamus, während die Substantia nigra ganz weit weg im Mittelhirn liegt. Die exakten Verschaltungen dieser Gebiete und ihre Eingliederung in den Rest des Hirns füllt ganze Lehrbücher aus; wir reduzieren hier auf ein praktisches Maß. In Ihrer Gesamtheit steuern die Basalganglien Ausmaß, Kraft, Richtung und Geschwindigkeit einer Bewegung, die sich erst in Planung befindet. Das Besondere dabei ist jedoch, dass sie gleichzeitig eine Bewertung der Handlung vornehmen, also ob diese im Gesamtzusammenhang gerade wohl nützlich sein könnte oder auch nicht bzw. ob sie überhaupt sozial verträglich ist. Man könnte damit sagen, dass sie auch ein verlängerter Arm der eigenen Wertevorstellungen sind, welcher unangepasstes Verhalten bremsen kann.

Aus diesen Überlegungen heraus wundert es nicht, dass einige Teile der Basalganglien wichtige Mitglieder im Motivationsschaltkreis sind. Als solche werden sie ständig über möglicherweise anstehende Belohnungen oder Unlust beim Fehlen von Belohnungen informiert, was sie in ihrer Verarbeitung einer Bewegung berücksichtigen. Gerade beim Thema Sucht als eine Extremform der Belohnung, spielen sie eine große Rolle. In der Planung einer Bewegung sind die Basalganglien einer der drei Hauptwege des Informationsflusses, der mit dem Willen einer willkürlichen Bewegung in der Limbik beginnt. Typische Erkrankungen, die mit einer Störung der Basalganglien einhergehen sind der Morbus Parkinson und choreatische Erkrankungen wie Chorea Huntington.

Neurodegenerative Erkrankungen wie der Morbus Parkinson, Chorea Huntington, die Alzheimer-Krankheit, sowie Schlaganfälle, Kopfschmerzen, Epilepsie und Gehirntumoren treten vergleichsweise häufig auf. Mit steigender Tendenz findet man in unserer modernen Gesellschaft Depressionen, Psychosen wie die Schizophrenie sowie Suchterkrankungen.

Weitere Erkrankungen oder Folgen von Erkrankungen vom Großhirn sind:

• Multiple Sklerose (MS)
• Amyothrophe Lateralsklerose (ALS)
• Spastik
• Lähmung
• Blicklähmung
• Parese
• Fazialisparese
• Hemiparese
• Hydrozephalus (Wasserkopf)
• Enzephalitis
• Prionenkrankheiten
• Gehirnerschütterung
• Intrakraniale Blutungen (ICB = Hirnblutung)
• Schädel-Hirn-Trauma
• Gesichtsfeldausfälle
• Neglect
• Agnosie
• Alexie
• Agraphie
• Aphasie
• Amnesie