Gehirn: Aufbau, Funktion und Lernen verstehen

Das Gehirn liegt im Schädel. Bei Erwachsenen wiegt es im Mittel etwa 1,4 kg; das Gewicht unterscheidet sich von Mensch zu Mensch. Zusammen mit dem Rückenmark bildet es das zentrale Nervensystem (ZNS).

Schädelknochen schützen vor mechanischen Einwirkungen. Drei Hirnhäute umgeben das Gehirn. Der Liquor, eine Hirnflüssigkeit, federt Stöße ab und trägt zum Abtransport von Stoffwechselprodukten bei. Die Blut-Hirn-Schranke begrenzt den Übertritt vieler Stoffe aus dem Blut ins Hirngewebe.

Neben Nervenzellen gibt es Gliazellen. Sie versorgen und unterstützen Nervenzellen, stabilisieren das Gewebe und wirken an Schutz und Reparatur mit.

Vier Hirnabschnitte helfen bei der Orientierung. Ihre Aufgaben überschneiden sich, denn die Abschnitte tauschen Informationen aus. Das Großhirn ist der größte Abschnitt. Es verarbeitet Sinneseindrücke, plant und steuert willkürliche Bewegungen und ist an Sprache, Gedächtnis, Entscheidungen, Bewusstsein und Gefühlen beteiligt.

Das Großhirn hat zwei Hemisphären. Der Balken (Corpus callosum) verbindet sie. Jede Seite verarbeitet und steuert überwiegend die gegenüberliegende Körperseite. Bei vielen Menschen ist Sprache stärker links organisiert und räumliche Verarbeitung teils stärker rechts. Daraus folgt keine Trennung in eine „logische“ und eine „kreative“ Hirnhälfte: Komplexe Fähigkeiten nutzen Netzwerke beider Seiten.

Im Zwischenhirn leitet der Thalamus viele Sinnesinformationen zum Großhirn weiter. Der Hypothalamus wirkt an der Regelung von Hunger, Durst, Körpertemperatur, Schlaf-Wach-Rhythmus und Hormonen mit.

Eine Nervenzelle empfängt Signale über Dendriten. Der Zellkörper verarbeitet die eintreffenden Informationen. Das Axon leitet ein elektrisches Signal weiter; an einer Synapse wird es auf die nächste Zelle übertragen. An einer Synapse kann sich auch die Übertragungsstärke ändern.

Manche schnelle Reflexantworten werden bereits im Rückenmark verschaltet. Informationen erreichen trotzdem das Gehirn; ein Reflex und eine bewusst geplante Handlung sind daher verschieden.

Das Gehirn bleibt veränderbar. Diese Fähigkeit heißt Neuroplastizität. Lernen und Erfahrung können Verbindungen zwischen Nervenzellen verstärken, abschwächen, neu bilden oder abbauen. Dadurch kann Übung eine bestimmte Leistung verbessern. Ein Training überträgt sich jedoch nicht zwangsläufig auf ganz andere Fähigkeiten. Auch nach einer Hirnschädigung können andere Netzwerke manche Aufgaben teilweise übernehmen; die Erholung bleibt je nach Schädigung begrenzt.

Nervenzellen benötigen fortlaufend Sauerstoff und Nährstoffe. Arterien führen sauerstoffreiches Blut zum Gehirn. In Kapillaren werden Sauerstoff und Nährstoffe an das Gewebe abgegeben. Sauerstoffarmes Blut fließt danach über Venen ab.

An der Hirnbasis sind größere Arterien kreisartig verbunden. Weitere Verbindungen können als Kollateralen Umwege bilden. Verengt sich ein Gefäß langsam, können solche Wege die Versorgung manchmal teilweise ausgleichen. Das schützt nicht zuverlässig bei einer plötzlichen Störung. Eine kurze Unterbrechung kann Hirnfunktionen beeinträchtigen. Bei plötzlich auftretenden Lähmungen, Sprach- oder Sehstörungen sofort den Notruf 112 wählen.