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Dieser Artikel behandelt das Gehirn im Allgemeinen. Für das menschliche Gehirn siehe Menschliches Gehirn.

Das Gehirn (Plural tantum), auch genannt Gehirn genannt, bilden den Teil der Das zentrale Nervensystem das ist in der Kopf/der Header befindet sich (griechisch: αλος, enkephalos, berauschend). Das Gehirn ist das Wahrnehmen, Lenken, Steuern und Verarbeiten von Informationen Organ im Tiere. Es gibt drei Gruppen von Tieren mit Gehirnen: die Wirbeltiere, und innerhalb der Gruppe der Wirbellosen das Arthropoden (wie Insekten, Spinnen, Hummer) und der Tintenfische. Die anderen Wirbellosen haben kein Gehirn, sondern Ansammlungen von Individuen Ganglien.

Das Gehirn ist ein komplexes Organ; es Mensch Das Gehirn besteht im Durchschnitt aus 86 Milliarden Neuronen (Nervenzellen), von denen jedes mit einer großen Anzahl anderer Neuronen kommuniziert, manchmal mit vielen Tausenden. Es ist wahrscheinlich die komplexeste Struktur im Universum. Das Gehirn steuert und koordiniert sensorische Systeme, Bewegung, Verhalten und homöostatisch Körperfunktionen wie Atmung, Blutdruck und Körpertemperatur. Das Gehirn ist die Quelle von Bewegung, Erinnerung und (bei höheren Arten) Erkenntnis (Bewusstsein) und Emotion.

Anatomie

Im Wirbeltiergehirn, a anatomisch Unterschied sichtbar zwischen grauer Staub und Weiße Substanz. Die graue Substanz besteht aus dem Zellkörper und Dendriten von Neuronen besteht die weiße Substanz aus Myelin, der isolierenden Schicht, die das Axone die die Neuronen über weite Strecken verbinden. Die äußeren Schichten des telencephalon heißt der Zerebraler Kortex oder Großhirnrinde. Es besteht hauptsächlich aus grauer Substanz. Neben Schichten kommen auch Zellkörper in Kernen vor. Sie sind im gesamten zentralen Nervensystem verteilt. Die Axone in der weißen Substanz des Gehirns und die Das zentrale Nervensystem sind von einer fettigen, schützenden und isolierenden Schicht umgeben, die von Oligodendrozyten gebildet wird. myelin von Zellen von Schwann ist für die Farbe der weißen Substanz im peripheren Nervensystem verantwortlich. Querschnitte des Gehirns geben Einblick in die Struktur der grauen und weißen Substanz innerhalb einer flachen Ebene (siehe Anatomie des Gehirns)

Bei niederen Wirbeltieren (wie z Angeln, Reptilien, Amphibien) besteht die Großhirnrinde aus weniger als sechs Schichten. Diese Struktur wird auch genannt allocortex erwähnt. Biene Säugetiere Ein Teil der Großhirnrinde besteht aus sechs Schichten. Dieser Teil wird der Neokortex und befindet sich auf dem älteren Allocortex. Bei höheren Säugetieren wie Primaten der Neocortex macht einen größeren Teil des Gehirns aus als bei niederen Säugetieren.

Diese schematische Zeichnung zeigt die Unterteilungen des Gehirns von a Embryo. Später entwickeln sich diese Teile zu erwachsenen Strukturen

Das Gehirn lässt sich in verschiedene Bereiche einteilen:

Ein einfacheres und gebräuchlicheres Format ist:

Neurobiologie

Trotz der unterschiedlichen Tierarten mit Gehirnen gibt es viele Ähnlichkeiten auf zellulärer, struktureller und funktioneller Ebene. Auf zellulärer Ebene besteht das Gehirn aus zwei Arten von Zellen: Neuronen und Gliazellen. Beide Zelltypen treten als unterschiedliche Zelltypen mit unterschiedlichen Funktionen auf. Verbundene Neuronen bilden neuronale Netzwerke. Diese Netzwerke bestehen aus Schaltelementen (Neuronen), die durch biologische Leitungen (Nervenfasern) miteinander verbunden sind. Normalerweise sind Neuronen mit mindestens 1000 anderen Neuronen verbunden. Diese hochspezialisierten Netzwerke bilden die Systeme, die die Basis von Wahrnehmung, Aktion und höhere kognitive Funktionen.

Histologie

Die Zellen, die Aktionspotentiale erzeugen und Informationen an andere Zellen übermitteln, sind die Neuronen. Jede Hirnregion enthält Neuronen, die Eingaben empfangen (afferente Neuronen), die eine Ausgabe (efferent Neuronen) und Interneuronen. Afferente Neuronen erhalten Projektionen von anderen Hirnregionen. Efferente Neuronen projizieren in andere Bereiche. Interneuronen haben keine Verbindungen außerhalb der Gehirnregion, in der sie sich befinden, aber sie sorgen für eine lokale Verarbeitung.

Neben Neuronen enthält das Gehirn Gliazellen, etwa 10 bis 50 pro Neuron. Gliazellen (aus dem Griechischen glia was für Kleber steht) haben unterstützende Funktionen im Gehirn, einschließlich der Produktion des isolierenden Myelins, der Strukturierung des neuronalen Netzwerks und der Verarbeitung von Abfall. Die meisten Arten von Gliazellen im Zentralnervensystem befinden sich im Periphäres Nervensystem. Eine Ausnahme sind die Oligodendrozyten die Axone im Zentralnervensystem isolieren. Im peripheren Nervensystem ist die Schwann-Zellen verantwortlich.

Bei Säugetieren ist das Gehirn von Bindegewebsmembranen umgeben, die Hirnhaut. Dies ist ein System von Membranen, das das Gehirn vom Schädel trennt. Die Membranen sind von außen nach innen aufgebaut dura, es Spinnweben und der weiche Hirnhäute. Das Spinnennetz ist mit der Dura mater verbunden und diese zusammen werden manchmal als eine Schicht angesehen. Unter dem Spinnennetz ist ein Raum, in dem die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (auch Liquor cerebrospinalis oder verkürzter Liquor). Das Gehirn „schwebt“ darin. Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit zirkuliert zwischen den Schichten der Hirnhäute und durch Hohlräume im Gehirn, die wir Ventrikel zu erwähnen. Chemisch ist es wichtig für den Stoffwechsel und mechanisch als Stoßdämpfer. Durch den Raum über den weichen Hirnhäuten treten Blutgefäße in das Nervensystem ein. Das Blut-Hirn-Schranke, eine funktionelle Trennung zwischen Blutgefäßen und Hirngewebe, schützt das Gehirn teilweise vor Giftstoffe die mit dem Blut eindringen können.

Das menschliche Gehirn wiegt etwa 1 bis 1,5 Kilogramm. Die Masse und Dichte des Gehirns ist so hoch, dass das Gehirn unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht, wenn es nicht unterstützt wird. Da sie in der Liquor cerebrospinalis schwimmen, werden sie unter dem Einfluss der Schwerkraft nicht beschädigt. Da der Schädel bis auf wenige kleine Öffnungen hart und geschlossen ist, könnte das Gehirn ohne Liquor nicht anschwellen oder ausdehnen; Bei Schwellungen und Blutergüssen würde der Druck schnell auf Werte ansteigen, bei denen eine Durchblutung nicht mehr möglich ist, mit sofortigem Tod. Auch dieser Effekt wird durch die verdrängbare Liquor cerebrospinalis weitgehend überwunden.

Funktionen

Das Gehirn von Wirbeltieren empfängt Signale von den „Sensoren“ (Rezeptoren) von dem Organismus über die nerven. Diese Signale werden vom Zentralnervensystem interpretiert, woraufhin Antworten formuliert werden, basierend auf Reflexe und erlerntes Wissen. Ein ähnliches System liefert Steuerungsnachrichten vom Gehirn an das Muskeln Durch den Körper.

Sensorische Eingaben werden vom Gehirn verarbeitet, um Gefahren zu erkennen, Nahrung zu finden, potenzielle Partner zu identifizieren und verschiedene andere Funktionen. Gesichts-, Sinnes- und Hörinformationen gehen zuerst zu bestimmten Kernen des Thalamus und dann zu Bereichen der Großhirnrinde, die mit diesem bestimmten sensorischen System verbunden sind. Geruchsinformationen (phylogenetisch das älteste System) geht zuerst an die Riechkolben und dann zu anderen Teilen des olfaktorischen Systems. Geschmack wird über den Hirnstamm an andere Teile des jeweiligen Systems weitergeleitet.

Um Bewegungen zu koordinieren, verfügt das Gehirn über eine Reihe von parallelen Systemen, die die Muskeln steuern. Das motorische System steuert die Bewegungen der Muskeln, unterstützt durch die motorischer Kortex, das kleine Gehirne (das Kleinhirn) und die Basalganglien. Letztlich projiziert das System durch die Rückenmark zu den sogenannten Muskeleffektoren. Kerne in der Hirnstamm steuern viele unwillkürliche Muskelfunktionen wie die Atmung. Darüber hinaus können viele automatische Aktionen wie Reflexe durch das Rückenmark gesteuert werden.

Das Gehirn produziert auch einige der Hormone diese Organe und Drüsen beeinflussen. Andererseits reagiert das Gehirn auch auf Hormone, die an anderer Stelle im Körper produziert werden. Bei Säugetieren werden die Hormone in den Blutkreislauf abgegeben. Viele Hormone werden durch die Hypophyse.

Entwicklung

Bei den Embryonen von Wirbeltieren beginnt die Entwicklung der Körperachsen, die die Grundlage für die Bildung des Nervensystems bilden, mit der Gastrulation: die Bildung von drei Keimblätter mit den namen Ektodermie, Mesodermie und Endodermie. Dabei wird die chorda dorsalis, ein Zylinder mesodermaler Zellen entlang der Mittellinie des Embryos, der fortan die ungefähre Links-Rechts-Symmetrieachse definiert. Von dem Teil der Ektodermis direkt über der Chorda dorsalis, Neuroektodermis genannt, bildet das Ganze nervöses System. Dieser Teil verdickt sich zu einem separaten Säulen Epithel, das Neuronale Platte, deren Wände sich nach innen falten und die Neuralrohr Formen; dieser Vorgang heißt is Neurulation.[1]

Aus dem Neuralrohr bilden sich Vorläufer-Nervenzellen, die sich zu differenzierten Nervenzellen entwickeln und unter dem Einfluss chemischer Signale wandern. Das Neuralrohr hat ungefähr die Form eines in drei Teile gebrochenen Segments und es entstehen 4 funktionelle Teile: die Vorhirn (Vorderhirn), die Mittelhirn (Mittelhirn), die Rhombencephalon (Diamanthirn) und die Rückenmark. Später folgen noch mindestens 2 weitere Teilungsrunden, aus denen beim erwachsenen Tier neue Hirnregionen entstehen. Diese Funktionsbereiche werden durch einen Prozess von Segmentierung das in allen tierischen Embryonen die Grundlage für regionale Spezialisierung.[1]

In jedem Teil des Nervensystems findet eine Differenzierung zwischen den permanenten Gehirnzellen statt: den Neuronen und den Ganglien. Sobald ein Neuron an seinen richtigen Ort gewandert ist, wachsen Dendriten und Axone in der Umgebung aus. In diesem Stadium haben Axone eine Besonderheit Wachstumskegel so dass sie über eine relativ große Distanz wachsen können. Im jungen Gehirn gibt es ein Übermaß an Verbindungen zwischen den Gehirnzellen; ein Teil der Entwicklung des Jungtiers besteht darin, Verbindungen zu „beschneiden“, damit korrekte sensorische und motorische Funktionen entstehen.

Die letzten Stadien der Gehirnentwicklung sind dendritische Verzweigung und Myelinisierung. Die Nervenzellen wachsen weiter und bilden neue Dendriten. Einige Zellen erhalten eine Myelinscheide um ihr Axon.[2]

Siehe auch

Externer Link