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Das Gehirn

Der Aufbau des Großhirns
Das Großhirn liegt unter der knöchernen Schädelkalotte, und stülpt sich über Mittel-, und
Zwischenhirn. Hier ist der Sitz des Bewusstseins.
An der äußeren Oberfläche liegt die Großhirnrinde. Hier gibt es zahlreiche Windungen
(Gyrus) und Furchen (Sulcus). Die längsverlaufende Furche Fissura longitudinalis teilt das
Großhirn in zwei Hälften (rechte und linke Hemisphäre). Die beiden Hälften sind in der
Tiefe durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden. Es gibt vier
Gehirnlappen:
Lobus frontalis =Stirnlappen
Lobus parientalis =Scheitellappen
Lobus temporalis = Schläfenlappen
Lobus occipitalis =Hinterhauptslappen
Diese werden durch weitere Sulci voneinander getrennt. Die Großhirnrinde enthält 70%
aller Nervenzellen (Neuronen) des Gehirns; dies wird als die graue Substanz des ZNS
bezeichnet. Nervenzellen mit ähnlichen Funktionen liegen in Verbänden beieinander
(Rindenfelder).
Es gibt motorische Rindenfelder, die in der vorderen Zentralwindung liegen. Sie steuern
die Bewegungen der Skelettmuskulatur, indem Nervenimpulse von der Hirnrinde weg zum
Muskel laufen (efferent, vom ZNS weg).
Die sensorischen Rindenfelder liegen in der hinteren Zentralwindung. Sie verarbeiten
Sinneseindrücke, die zum Gehirn geleitet werden (afferent, zum ZNS hin). Verschiedene
Hirnabschnitte werden durch Nervenfaserbündel (weiße Substanz) miteinander verbunden.
Die Kommissurenbahnen verbinden die rechte und die linke Gehirnhälfte miteinander. Die
mächtigste ist der Balken.
Die Assoziationsbahnen leiten Impulse innerhalb der Hemisphäre hin u. her.
Die Projektionsbahnen leiten Erregungen aus verschiedenen Körperregionen zum Großhirn u.
umgekehrt.

Die Rindenfelder des Großhirns:
Ein Primäres Rindenfeld ist ein Großhirnbereich, der über eine Art Punkt zu Punkt
Verbindung mit peripheren Körperteilen in Verbindung steht. Die Größe eines Rindenfeldes
richtet sich nach der Vielzahl an Bewegungsmustern (z.B. Rindenfeld für Handmuskeln ist
größer als das Rindenfeld für die Rumpfmuskulatur).
Das primär motorische Rindenfeld liegt vor der Zentralfurche, in der vorderen
Zentralwindung (Gyrus praecentralis). Hier liegen alle Nervenzellen für die Steuerung
bewusster Bewegung.
Das primär sensorische Rindenfeld liegt hinter der Zentralfurche in der hinteren
Zentralwindung (Gyrus postcentralis). Es erhält Informationen von den peripheren
Rezeptoren (z.B. Haut).
Sekundär motorische Rindenfelder sind den primären motorischen Rindenfeldern
übergeordnet. Sie sind ein Koordinations- und Gedächtniszentrum. Sie geben den primären
Feldern Informationen, wie der Bewegungsablauf früher am günstigsten erfolgt ist, und jetzt
ebenfalls zweckmäßigerweise zu erfolgen hat.
Das Broca-Sprachen-Zentrum kontrolliert beim Sprechen z.B. Kehlkopf, Lippen und
Zungenmuskulatur. In den sekundären sensorischen Rindenfeldern sind Erfahrungen über
frühere Empfindungen gespeichert.
Die Erfahrungen aus den großen Sinnesorganen Sehen, Hören, Riechen, Schmecken werden
speziellen Rindenfeldern zugeleitet. Das Sehzentrum liegt im Hinterhauptslappen des
Großhirns, das Hörzentrum liegt im Schläfenlappen.
Bei einem Handlungsablauf werden die Informationen der einzelnen Rindenfelder einem über
geordnetem Assoziationsgebiet zugeleitet. Dieses verarbeitet Sinneseindrücke weiter, und
entwirft Handlungsmuster.
Von den Neuronen im primären motorischen Rindenfeld ziehen die Nervenfasern über die
Pyramidenbahn zu den motorischen Kernen der Hirnnerven und zum Rückenmark. Die
Pyramidenbahn übermittelt die Steuerung der bewußten, willkürlichen Bewegung. Im Bereich
des Hirnstamms kreuzen die meisten der Pyramidenfasern.

Basalganglien:
Die Basalganglien sind die tiefgelegenen Kerngebiete des Groß-, und Zwischenhirns. Sie
gehören als wichtige motorische Koordinationszentren zum extrapyramidalen motorischen
System. Es werden die unwillkürlichen Muskelbewegungen und der Muskeltonus gesteuert.
Das limbische System:
Besonders Gefühle und emotionale Reaktionen werden von diesem System unter Beteiligung
von Großhirnrinde, Thalamus u. Hypothalamus gebildet. Es wird aus Strukturen des
Großhirns, des Zwischenhirns und des Mittelhirns gebildet. Außerdem gehören dazu:
Mandelkern (Corpus amygdaloideum), Hippocampus und Teile des Hypothalamus.
Zwischenhirn
Das Zwischenhirn ist die Schaltstelle zwischen Großhirn und Hirnstamm.
Hauptbestandteile: Thalamus, Hypothalamus, ein dicker Tropfen der Hypophyse
Thalamus:
Der Thalamus besteht hauptsächlich aus grauer Substanz. Alle Informationen aus der Umwelt
oder der Innenwelt des Körpers gelangen zum Thalamus. Hier werden sie gesammelt,
verschaltet und verarbeitet, bevor sie zur Großhirnrinde geleitet und dort zu bewußten
Empfindungen verarbeitet werden. Der Thalamus wirkt wie ein Filter, den nur für den
Gesamtorganismus bedeutsame Erregungen passieren können.
Hypothalamus:
Der Hypothalamus ist der unterste Anteil des Zwischenhirns, er liegt unterhalb des Thalamus.
Er steuert zahlreiche körperliche und psychische Lebensvorgänge. Die Steuerung des
Hypothalamus geschieht teils nerval über das vegetative Nervensystem und teils hormonell
über den Blutweg. Er ist ein zentrales Bindeglied zwischen Nervensystem und
Hormonsystem. Vom Hypothalamus werden über Rezeptoren viele Körperfunktionen
kontrolliert:
Thermorezeptoren messen die Körpertemperatur,
Osmostische Rezeptoren kontrollieren den Wasserhaushalt
Hormon Rezeptoren überwachen die Kreislauffunktionen, Gastrointestinaltrakt,
Blasenfunktion Durst, Hunger,
Sättigungsrezeptoren steuern die Nahrungsaufnahme.
In zwei Kerngebieten des Hypothalamus werden die Hormone Adiuretin u. Oxytocin gebildet,
die auf nervalem Weg zum Hypophysenhinterlappen gelangen, und dort gespeichert werden.
Neurosekretion nennt man diese Art der Hormonabgabe von Nervenzellen über Nervenfasern.

Hirnstamm
Der Hirnstamm ist der unterste Gehirnabschnitt und besteht aus: Mittelhirn, Brücke,
verlängertes Mark
Mittelhirn
Das Mittelhirn ist das Mittelstück zwischen der Brücke und dem Zwischenhirn. Wichtige
Zonen:
die Vierhügelplatte dient als akustisches und optisches Reflexzentrum
die Hirnschenkel dienen dem Austausch von motorischen und sensiblen
Informationen zwischen Rückenmark, verlängertem Mark, Brücke, Kleinhirn,
Thalamus und Großhirn.
Das Mittelhirn enthält auch Kerngebiete des extrapyramidalen Systems, die Schaltzentren
sind und die unwillkürliche Bewegungen der Augen, des Kopfes und des Rumpfes auf
Eindrücke von Augen und Ohren abstimmen.
Brücke
Die Brücke verbindet das Großhirn mit dem Kleinhirn. Hier setzen sich die längsverlaufenden
Bahnen zwischen Großhirn und Rückenmark fort.
Medulla oblongata (verlängertes Mark, Nachhirn):
bildet den unteren Teil des Hirnstamms, und so den Übergang zum Rückenmark. Hier
kreuzen sich die meisten der Pyramidenbahnfasern.
In seiner weißen Substanz enthält es auf- und absteigende Bahnen vom und zum Rückenmark.
In seiner grauen Substanz enthält es Steuerzentren für Regelkreise, z.B. das Herz-Kreislauf-
Zenrum, oder das Atemzentrum.
Diese Zentren erhalten ihre Informationen über zuführende Bahnen des vegetativen
Nervensystems (z.B. X. Hirnnerv). Zum Teil befinden sich die Sensoren auch direkt im
verlängerten Mark (z.B. für den pH Wert).
Im gesamten Hirnstamm haben die Neuronenverbände mit ihren Nervenfasern ein netzartiges
Aussehen (Formatio reticularis). Sie stellt ein Regulationszentrum für die Aktivität des
gesamten Nervensystems dar.

Kleinhirn ( Cerebellum )
Das Kleinhirn liegt in der hinteren Schädelgrube, unterhalb des Hinterhauptlappens des
Großhirns. Die Kleinhirnoberfläche besitzt ebenfalls Windungen und Furchen. Die
Oberfläche hat eine ca. 1mm dicke Kleinhirnrinde aus grauer Substanz.
Die anatomisch strikt geordnete Kleinhirnrinde ist in drei Schichten gegliedert:
Molekularschicht (Sternzellen, Korbzellen, Golgi-Zellen), Ganglienzellschicht (Purkinje-
Zellen, die sich in der Molekularschicht verzweigen und somit ihren Input von Parallelfasern
auf tiefe Kleinhirnkerne projizieren) und die Körnerschicht (sie ist die tiefste Schicht der
Kleinhirnrinde, die Körnerzellen sind kleinste, dicht beieinanderliegende Neurone, deren
Dendriten von zahlreichen Endigungen afferenter Neurone vom Rückenmark, von
Brückenkernen und von Kernen des Verlängerten Rückenmarks erreicht werden =
"Moosfasern"). Darunter liegen die Nervenfasern der weißen Substanz.
Das Kleinhirn ist durch auf- und absteigende Bahnen mit dem Rückenmark, dem Mittelhirn u.
über die Brücke mit dem Großhirn und dem Gleichgewichtsorgan verbunden. Diese
Verbindungen ermöglichen die Arbeit des Kleinhirns als koordinierendes motorisches
Zentrum (Erhaltung des Gleichgewichts, Muskeltonusregulation, Bewegungskoordinierung).
Mit dem Großhirn reguliert es über Fasern des extrapyramidalen Systems die Grundspannung
der Muskeln und stimmt Bewegungen aufeinander ab. D.h. das Kleinhirn optimiert und
korrigiert die Stützmotorik, koordiniert die Zusammenarbeit von Stütz- und Zielmotorik, ist
bedeutend für die Kurskorrektur der langsamen Zielmotorik und liefert
Bewegungsprogramme für die schnelle Zielmotorik.

Schlaganfall
Ein Schlaganfall entsteht, wenn im Gehirn
eine größere Arterie blockiert ist. Die
Ursache kann ein Blutgerinnsel
(Thrombus) sein, aber auch eine
Verengung oder Abquetschung eines
Blutgefäßes oder ein Gefäßschaden, der zu
einer Blutung führt.
Manchmal bildet sich auch ein Aneurysma,
eine sackförmige Erweiterung eines
Blutgefäßes. Die Gefäßwände werden dann
schwächer und reißen irgendwann, beispielsweise bei hohem Blutdruck. Ist die
Blutversorgung eines kleinen Gehirnbereichs unterbrochen (Ischämie), sterben die Zellen in
diesem Bereich ab, und seine Funktion geht verloren.
Nach einem schweren Schlaganfall kommt es häufig zu einer halbseitigen Lähmung
(Hemiplegie) und Empfindungsverlust auf der Körperseite, die der betroffenen Gehirnhälfte
gegenüberliegt. Häufig kann man das Blutgerinnsel chirurgisch entfernen oder die
verschlossene Arterie mit einem künstlichen Blutgefäß aus Kunststoff umgehen ( Bypass ).
Manchmal lässt sich das Gerinnsel auch mit einem gerinnungshemmenden Medikament
auflösen, und mit gefäßerweiternden Wirkstoffen (Vasodilatatoren) kann man die Arterie
wieder durchgängig machen. Viele Patienten gewinnen nach einem Schlaganfall zumindest
einen Teil der verloren gegangenen Funktionen durch geeignete Krankengymnastik zurück.

Abbildung: Mittelschnitt durch den Kopf eines erwachsenen Mannes.

1 Scheitellappen (Lobus parietalis).
2 Balkenörper (Truncus corporis callosi)
3 Thalamus
4 Adergeflecht des dritten Ventrikels (Plexus choroideus ventriculi tertii)
5 Balkenwulst (Splenium corporis callosi)
6 Hinterhauptlappen (Lobus occipitalis)
7 Zirbeldrüse (Corpus pineale)
8 Vierhügellplatte (Lamina quadrigemina = Tectum mesencephali)
9 Aquaeductus.
10 Schnitt durch den Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli) mit Lebensbaum (Arbor vitae)
11 Loch im Dach des vierten Ventrikels (Apertura mediana)
12 Verlängertes Mark (Medulla oblongata = Myelencephalon)
13 Rückenmark (Medulla spinalis)
14 Gewölbe (Fornix)
15 Interventrikularloch (Foramen interventriculare)
16 Vordere Kommissur (Commissura anterior)
17 Balkenknie (Genu corporis callosi
18 Stirnlappen Lobus frontalis)
19 Regio hypothalamica
20 Sehnervenkreuzung
21 Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse)
22 Hypophysengrube des Keilbeinkörpers
23 Brücke (pons)
24 Vierter Ventrikel (Ventriculus quartus)
25 Adergeflecht der vierten Hirnkammer (Plexus choroideus ventriculi quarti)

Der Schmerz
Der Schmerz (von althochdeutsch smerzo) ist eine komplexe Sinnesempfindung, oft mit
starker seelischer Komponente. Voraussetzung ist das Vorhandensein von Schmerzrezeptoren
(Nozizeptoren) und die ungestörte Weiterleitung an das Zentralnervensystem (ZNS).
Ein veralteter Begriff für Schmerz ist die Pein (vergleiche englisch pain), fachsprachlich sagt
man für physiologischen Schmerz auch die Algesie (Gegenwort: die Analgesie), in
Wortverbindungen die -algie, die -algesie (alles von griechisch Üëãïò - Schmerz) oder die -
odynie (von griechisch ïäýíç - Schmerz). Die Sinneswahrnehmung des Schmerzes wird auch
mit der lateinischen Nozizeption beschrieben.
Die International Association for the Study of Pain definiert Schmerz folgendermaßen:
»Schmerz ist eine unangenehme sensorische und gefühlsmäßige Erfahrung, die mit bereits
eingetretenen oder drohenden Verletzungen einhergeht oder als solche empfunden wird.«
Diese für den Alltagsgebrauch ausreichende Beschreibung von akuten Schmerz ist inzwischen
wesentlich erweitert worden. Bei chronischen Schmerzen werden komplexe
Wechselwirkungen zwischen biologischen, psychischen und sozialen Faktoren angenommen
(biopsychosoziales Schmerzkonzept). Schmerz ist keine "Einbahnstraße", bei der lediglich
Signale aus dem Körper an das Gehirn übermittelt werden. Vielmehr sorgen Filterprozesse
unseres Zentralnervensystems dafür, dass eine körperliche Schädigung nicht zwangsläufig zu
Schmerz führt (Stressanalgesie; z. B. werden Verletzungen während eines Verkehrsunfalls,
Wettkampfes, im Krieg oder beim Geschlechtsverkehr oft nicht bemerkt) und umgekehrt
Schmerzen auch ohne körperliche Schädigung bestehen kann (z. B. Phantomschmerz).
Schmerz ist demnach das, was der Patient als solches empfindet.Schmerzentstehung
Nach ihrer Entstehung unterscheidet man Schmerzwahrnehmung durch Schmerzrezeptoren,
Nervenschmerz, zentralen Schmerz und psychosomatischen Schmerz.
Schmerzrezeptoren, meist freie Nervenenden, reagieren auf verschiedene Arten der Reizung:
thermische (Hitze, Kälte)
mechanische (z. B. Durchtrennung, starker Druck)
chemische
Schmerzrezeptoren benötigen einen vergleichsweise starken Reiz um erregt zu werden und
adaptieren nicht (schnell wiederholter Reiz führt nicht zu einer Verminderung der
Erregbarkeit). Die Aktivierbarkeit von Schmerzrezeptoren wird durch Stoffe, so genannte
Schmerzmediatoren verändert (moduliert), im Allgemeinen erhöht.

Schmerzleitung
Die Nervenfasern, welche die Schmerzinformation weiterleiten, können in
schnelle (A-Delta-Fasern, bis 20 m/s) und
langsame (C-Fasern, bis 2,5 m/s) unterteilt werden.
C-Fasern sind entwicklungsgeschichtlich älter. Das erklärt die geringe Geschwindigkeit und
die schwerer abgrenzbare Schmerzlokalisation (»irgendwo am Unterschenkel«). Im
Rückenmark kommt es einerseits zu Reflexverschaltungen, die eine Fluchtbewegung
auslösen. Dabei ist der Schmerz noch nicht bewusst geworden (Zurückziehen der Hand, noch
bevor die Herdplatte als heiß erkannt wurde). Andererseits gelangt die Information über den
Vorderseitenstrang (Tractus spinothalamicus) in das Gehirn. In der Großhirnrinde (Kortex)
wird der Schmerz bewusst und im limbischen System emotional bewertet.
Die bewusste Schmerzwahrnehmung und genaue Lokalisation eines Schmerzes ist ein
Lernprozess. Im sensiblen Cortex, genauer im Gyrus postcentralis, gibt es für jedes Hautareal
repräsentative und zuständige Areale (sogenannter sensibler Homunculus), durch Erfahrungen
wird ein Stich in den kleinen linken Finger auch sofort als ein solcher bewusst.
Ein besonderes Phänomen ist der Übertragene Schmerz. Da auch die inneren Organe durch
segmentale Spinalnerven (deren viszeroafferenter Anteil) innerviert sind, aber ein
Lernvorgang aufgrund des seltenen Ereignisses kaum stattfindet, werden Schmerzen aus
inneren Organen vom Gehirn "fälschlicherweise" den Haut- (Dermatomen) oder der
Muskulatur (Myotom) des entsprechenden Spinalnerven zugeordnet. Diese Bereiche an der
Oberfläche werden auch als Head'sche-Zonen bezeichnet.
Während der Verschaltung im Rückenmark kann das Schmerzempfinden durch körpereigene
Stoffe (Endorphine) reduziert werden. Einige Schmerzmittel, z. B. Opiate setzen an dieser
Stelle an.

Schmerzarten
Die bisher beschriebene Schmerzart ist ein physiologischer Schmerz. Das bedeutet, dass das
Schmerzempfinden als Warnsignal für die Körperfunktion sinnvoll ist. Dabei spricht man von
Nozizeptorenschmerz. Davon abzugrenzen ist der neuropathische Schmerz, der auf
Schädigungen des Nervensystems zurück geht (z. B. durch Amputation,
Querschnittslähmung, Viren oder dauerhaft hohen Blutzucker).
Infolge reversibler funktioneller Störungen kommen Schmerzen ebenfalls vor. Teilsysteme
des Körpers funktionieren fehlerhaft (z. B. Durchblutungsfehlregulation ist ein wesentlicher
Faktor, der zu Migräne führt) oder die Reaktion des Körpers auf Einflüsse von außen (Stress,
Angst, Ekel) ist unpassend.
Weiterhin wird unterschieden in
Deafferenzierungsschmerz (hemmende A-beta-Fasern fallen weg; vgl.
Phantomschmerz),
reflektorischer Schmerz (siehe auch chemisch-physiologischer Typ des RSI-
Syndroms),
psychosomatischer Schmerz (körperlicher Schmerz ist Ausdruck seelischer
Belastung),
viszeraler & somatischer Schmerz (dumpfer Schmerz, durch marklose C-Fasern aus
den Eingeweiden übertragen) und
oben kurz genanntem übertragenem Schmerz.
Bei letzterem konvergieren (zusammenkommen, sich zusammenschließen) Afferenzen aus
der Haut und den Organen zusammen auf ein nach zentral ziehendes Neuron, so dass zentral
keine Unterscheidung mehr möglich ist, ob der Schmerz jetzt aus der Körperoberfläche oder
den Organen kommt.
Schmerzqualitäten
Das Schmerzempfinden ist immer subjektiv. Schmerzbeschreibungen lassen sich in affektive
(ein Gefühl ausdrückend; z. B. quälend, marternd, lähmend, schrecklich, heftig) und
sensorische (die Sinnesqualität betreffend: stechend, drückend, brennend) Aspekte unterteilen.
Der Arzt fragt diese im Patientengespräch ab und erhält so Hinweise auf Art und Ursache des
Schmerzes.