Großhirn

Speziell für die Leistung des menschlichen Gehirns ist die Größe und Komplexität des Großhirns entscheidend, wobei die Faltung seiner Oberfläche eine enorme Oberflächenvergrößerung bewirkt, so dass es die übrigen Hirnteile überwölbt. Das Großhirn ist das Zentrum für unsere geistigen und seelischen Fähigkeiten und damit für die komplexesten Gehirnleistungen. Das Großhirn bei Menschen wie bei allen anderen Säugetieren ist in zwei Hälften geteilt (Hemisphären), die durch ein dickes Nervenbündel (Balken) miteinander verbunden sind und  eng zusammenarbeiten. Dabei ist jede Hirnhälfte auf bestimmte Aufgaben spezialisiert.

Die vielfach gefaltete Hirnrinde (Neocortex) bildet die äußerste Schicht des Großhirns (Cortex cerebri, kurz Cortex), ist zwischen zwei und fünf Millimetern dick und beherbergt unter anderem die Lern-, Sprech- und Denkfähigkeit sowie das Bewusstsein und Gedächtnis. In der Hirnrinde laufen die Informationen aus den Sinnesorganen ein, werden verarbeitet und schließlich im Gedächtnis gespeichert. Die Großhirnrinde enthält die erstaunliche Menge von 10 bis 14 Milliarden Nervenzellen. Da Gehirne als Präparate in Formaldehyd haltbar gemacht werden, erscheint die Großhirnrinde grau und wird deshalb auch als graue Substanz bezeichnet. Der übrige Teil des Großhirns besteht aus Nervenfasern, die die Nervenzellen mit anderen Arealen verbinden, wobei dieser Anteil auf Grund seiner Farbe auch als weiße Substanz bezeichnet wird.

Die Großhirnrinde ist übrigens die größte Struktur des menschlichen Gehirns und ist aufgeteilt in den Frontallappen an der Stirnseite des Kopfes, den Parietallappen am Scheitel des Kopfes, den Temporallappen an des Seiten des Kopfes und den Occipitallappen im hinteren Bereich des Kopfes.

  • Der Frontallappen ist das oberste Kontrollzentrum für situationsbezogenes Handeln sowie die Verarbeitung emotionaler Prozesse. Er empfängt die verarbeiteten sensorischen Signale, verknüpft sie mit Gedächtnisinhalten und emotionalen Bewertungen und initiiert auf dieser Basis Handlungen.
  • Der Parietallappen ist an der Körperwahrnehmung (Wahrnehmung von Druck, Temperatur, Vibration, Oberflächenbeschaffenheit) sowie dem räumlichen Denken beteiligt.
  • Der Temporallappen ist mit dem auditorischen Kortex für das Hörvermögen verantwortlich und beinhaltet zudem den Hippocampus. Dieser ist mit dafür verantwortlich, wie Fakten und autobiografische Ereignisse mittel- bis langfristig im Gedächtnis gespeichert werden. An der Spitze des Hippocampus befindet sich die Amygdala, welche Informationen emotional bewertet und damit ebenfalls mit dafür verantwortlich ist, welche Informationen langfristig gespeichert werden.
  • Der Occipitallappen beinhaltet das primäre und sekundäre Sehzentrum und erlaubt es somit, die Welt zu betrachten und zu erkennen.

Die Großhirnrinde weist übrigens bei den verschiedenen Arten Unterschiede in ihrer relativen Größe bezogen auf die Körpergröße auf, denn die Großhirnrinde der Maus ist relativ klein und ungefaltet, während die Großhirnrinde des Menschen um ein Vielfaches größer und stark gefaltet ist. Diese Größenunterschiede sind das Ergebnis der unterschiedlichen Aktivität von Nervenstammzellen, also jener Zellen, die die Nervenzellen unseres Gehirns produzieren. Die Nervenstammzellen in der sich entwickelnden Großhirnrinde des Menschen weist deutlich mehr Zellteilungen als die der Maus, daher werden entsprechend sehr viel mehr Nervenzellen produziert. Bisher vermutete man, dass Extrazellulärmatrix, die eine Art Nährboden für Zellen darstellt, auch für die Fähigkeit zur wiederholten Zellteilung von Nervenstammzellen bedeutend ist. Neuere Befunde von Fietz et al. (2012) zeigen aber, dass praktisch alle Nervenstammzellen des Menschen diesen Nährboden einfach lokal selbst produzieren und  damit ihre Fähigkeit zur wiederholten Zellteilung aufrecht halten, wodurch es zu einer Selbststimulation von Nervenstammzellen kommt.

Im Laufe der Evolution hat sich das menschliche Gehirn immer mehr durch die Faltung der Hirnrindenoberfläche vergrößert, insbesondere in dem als Neocortex bezeichneten Teil der Großhirnrinde, der für höhere kognitive Funktionen wie Sprache, Lernen oder Denken zuständig. Diese Faltung erst ermöglicht es, den vergrößerten Neocortex in dem beengten Schädelraum unterzubringen. Dabei ist die richtige Anzahl und Position der Faltungen während der Entwicklung entscheidend dafür, dass das Gehirn richtig funktionieren kann. Wenn bei diesem Faltungsprozess Fehler unterlaufen, wie es etwa bei der Lissenzephalie (glattes Gehirn) der Fall ist, kann dies zu kognitiven Funktionsstörungen führen. WissenschaftlerInnen (Long et al., 2018) haben nun einen Mechanismus identifiziert, der für die Faltung des menschlichen Neocortex essenziell ist und von der extrazellulären Matrix aus gesteuert wird. Die extrazelluläre Matrix ist ein dreidimensionales makromolekulares Netzwerk außerhalb der Zellen und wurde in vergangenen Studien bereits mit der Vergrößerung des Neocortex in Verbindung gebracht. Man konzentrierte sich dabei auf drei Proteine in der extrazellulären Matrix: Hyaluronan und Proteoglycan Link Protein 1 (HAPLN1), Lumican und Kollagen I. Als diese drei Proteine zu Gewebekulturen von fötalem menschlichen Neocortex hinzugefügt wurden, begann sich die cortikale Oberfläche zu falten, wobei diese Faltung mit einem lokalen Anstieg an Hyaluronsäure verbunden war, die sich als wesentlich für die Faltung erwies. Wenn Hyaluronsäure im Hirngewebe reduziert wird, wird die Wirkung der drei Proteine auf den Faltungsprozess blockiert und die Faltung entweder gestoppt oder sogar rückgängig gemacht. Diese Forschungsergebnisse sind ein bisher fehlendes Bindeglied zwischen früheren genetischen und biophysikalischen Studien und geben auch möglicherweise Aufschluss über Störungen bei der menschlichen Gehirnentwicklung.

Literatur

Fietz, Simone A.,  Lachmann, Robert,  Brandl, Holger, Kircher, Martin,  Samusik, Nikolay,  Schröder, Roland,  Lakshmanaperumal, Naharajan,  Henry, Ian,  Vogt, Johannes,  Riehn, Axel,  Distler, Wolfgang,  Nitsch, Robert,  Enard, Wolfgang,  Pääbo, Svante & Huttner, Wieland B. (2012). Transcriptomes of germinal zones of human and mouse fetal neocortex suggest a role of extracellular matrix in progenitor self-renewal PNAS, 2. Juli 2012 (Early Edition) doi: 10.1073/pnas.1209647109.
Long, Katherine R., Newland, Ben, Florio, Marta, Kalebic, Nereo, Langen, Barbara, Kolterer, Anna, Wimberger, Pauline, Huttner & Wieland B. (2018). Extracellular Matrix Components HAPLN1, Lumican, and Collagen I Cause Hyaluronic Acid-Dependent Folding of the Developing Human Neocortex. Neuron, doi:10.1016/j.neuron.2018.07.013.
http://www.lernpsychologie.net/gehirn/aufbau-des-gehirns (12-12-12)



Falls Sie in diesem Beitrag nicht fündig geworden sind, können Sie mit der folgenden Suche weiter recherchieren:


Das Lexikon in Ihren Netzwerken empfehlen:

Werbung



You must be logged in to post a comment.



Diese Seiten sind Bestandteil der Domain www.stangl.eu

© Werner Stangl Linz 2018