Aufbau des Gehirns

Schon von den Menschen der Vorzeit wurde der Kopf als Behausung böser Geister bei besessenen Menschen angesehen, deshalb wurden zu deren Entfernung Löcher in den Kopf geschabt. Schon griechische Anatomen wie Anaxagoras suchten nach dem Sitz des Geistes im menschlichen Körper und glaubten, daß die Hohlräume (Ventrikel) im Gehirn die Flüssigkeiten enthielten, welche den Hauch des Geistes darstellen. Der Grieche Alkmäon von Kroton erkannte bereits um 500 v.Chr. bei Tiersektionen, dass von den Sinnesorganen Nervenbahnen zum Gehirn ziehen. Er nahm daraufhin an, dass im Gehirn das Zentrum für die Sinneswahrnehmung und auch für das Denken liege. Allerdings hielt er das Gehirn für eine Drüse, die Gedanken absondere wie eine Tränendrüse Tränen. Den Ägyptern war lange davor bewußt, daß das Gehirn mit den Denkprozessen eines Menschen in Verbindung gebracht werden mußte. Erstmals schriftlich erwähnt wird das Gehirn im ägyptischen Papyrus Edvin Smith. Dass bei Mumifizierungen die Gehirne weitgehend entfernt wurden, lässt jedoch darauf schließen, dass die Bedeutung des Gehirns unbekannt war. Der Grieche Alkmäon von Kroton erkannte um 500 v. Chr. bei Tiersektionen, dass von den Sinnesorganen Nervenbahnen zum Gehirn ziehen. Er nahm an, dass dort das Zentrum für die Sinneswahrnehmung und auch für das Denken liege. Allerdings hielt er das Gehirn für eine Drüse, die Gedanken absondere wie eine Tränendrüse Tränen. Herophilos (335 v. Chr) und Erasistratos (300 v. Chr) brachen erstmals das Tabu, Leichen zu sezieren, und fanden, daß ein Mensch dem bestimmte Nervenbahnen durchtrennt wurden, nicht mehr sehen kann. Sie entwickelten daher die Vorstellung eines zusammenhängenden Systems, von welchem das Gehirn das Zentrum bildet. Das Gehirn war für sie der Sitz der Seele und das Denkzentrum. Auch ihre Meinung konnte sich nicht durchsetzen. Sie beschrieben das Gehirn und die Nervenbahnen erstmals genauer (Groß- und Kleinhirn, Hirnhäute und -höhlen) und unterschieden schon zwischen Empfindungs- und Bewegungsnerven und folgerte beim Vergleich von Tier- und Menschenhirnen, dass der Mensch nur deswegen alle Tiere an Intelligenz übertreffe, weil sein Gehirn reicher an Windungen sei. Hippokrates (400 v. Chr.), der selber keine derartigen Untersuchungen vornahm, versuchte medizinisches Wissen naturwissenschaftlich zu ergründen, setzte sich jedoch mit seiner Idee, daß das Gehirn und nicht das Herz denkt, nicht durch. Für ihn war das Gehirn eine Art Dolmetscher des Bewusstseins und für alle Gefühle verantwortlich. Der römische Arzt Claudius Galenus sammelte schließlich zahlreiche Erfahrungen an verletzten Gladiatoren und verhalf allmählich der heute allgemein akzeptierten Vorstellung zum Durchbruch, daß das Gehirn das Zentrum menschlichen Denkens und des Gedächtnisses sei. Er entfernte auch bei verschiedenen Tieren systematisch bestimmte Gehirnteile, durchschnitt Rückenmark und Nerven und registrierte die darauf eintretenden Lähmungen. Die Nerven hielt er allerdings für ein Röhrensystem, in welches das Gehirn den "Seelengeist" (pneuma psychikon, spiritus animalis) aus den Hirnhöhlen pumpe wie das Herz das Blut in die Adern. Diese Ansicht blieb über Jahrhunderte vorherrschend. Der flämische Arzt A. Vesal etwa bezweifelte Jahrhunderte später nur die Bedeutung der Hirnhöhlen und nahm aufgrund eigener Untersuchungen an, dass der "Seelengeist" in der Hirnrinde entstehe. Aristoteles war hingegen der Meinung, daß der Mensch mit dem Herzen denke und das Gehirn lediglich als Kühlorgan gegen körperliche Überhitzung diene. Das Kammernmodell von Anaxagoras wurde im Laufe der Jahrhunderte immer weiter verfeinert, bis schließlich mittelalterliche Philosophen ein sehr anschauliches Modell aufstellten: die erste Kammer dient zur Wahrnehmung und Einsicht (cellula rationalis), die zweite Kammer erzeugt Erkenntnis und Urteil (cellula logistica) und der dritten Kammer wurden die Ergebnisse der vorigen Kammern abgelagert. Leonardo da Vinci goß die Hirnkammern mit flüssigem Wachs aus, um einen Abdruck zu erzeugen. Anders als erwartet stellte sich heraus, daß diese Kammern nicht säuberlich, sondern labyrinthartig voneinander getrennt waren. René Descartes betrachtete das menschliche Gehirn als Maschine, denn Funktionen wie Wachen, Schlafen, Gedächtnis, Verlangen oder Gefühl beruhten allein auf der Anordnung seiner Organe, nicht anders als die Bewegungen einer Uhr. Bewußtsein, Gewissen und Moral sind Funktionen einer Seele, die auf das Gehirn einwirkte.

Der Engländer Thomas Willis sprach als erster von der Hirnsubstanz als Sitz der Hirnfunktionen und die Großhirnhemisphären wären für Wahrnehmung, Gedächtnis und Intelligenz zuständig. Siehe dazu Neuronen - Nervenzellen

Bis Mitte des 19. Jahrhunderts war man in der Wissenschaft zu der Überzeugung gelangt, dass die höheren Funktionen des Geistes im gesamten Gehirn repräsentiert sind. Zwar hatte der deutsche Anatom Franz Joseph Gall schon um 1800 in seiner Phrenologie versucht, menschliche Eigenschaften und Fähigkeiten wie Sprache, Denken, Mut oder Ehrgeiz in voneinander unabhängigen Hirnorganen zu lokalisieren, doch da seiner Zuordnung der empirische Nachweis fehlte, wurde sie als unseriös abgetan. Auch Paul Broca hielt ursprünglich wenig von der Lokalisationslehre, bis er im Gehirn eines Toten an der Unterseite des linken Frontallappens eine schwere Schädigung entdeckte, das er mit einer sprachlichen Behinderung des Mannes in Verbindung bringen konnte. Er schloss, dass ein eng begrenzter Bereich im menschlichen Gehirn entscheidend an der Spracherzeugung beteiligt se, der heute allgemein als Broca-Zentrum bezeichnet wird und als der neurologische Ort gilt, an dem Sprache im Gehirn entsteht. Ist nämlich dieses Zentrum geschädigt, kommt es zu einer motorischen Aphasie, d.h., obwohl die Betroffenen alles Gesagte verstehen und darauf auch innerlich antworten können, sind sie nicht in der Lage, selbst zu sprechen. Carl Wernicke gelang bald der Nachweis, dass neben dem Broca-Zentrum in der jeweils dominanten Hirnhälfte ein weiteres Areal existiert, das für das Verständnis der Sprache zuständig ist, denn Menschen mit einem geschädigten Wernicke-Zentrum können zwar Wörter hervorbringen bzw. nachahmen, sind aber nicht fähig, das Gesagte zu verstehen (sensorische Aphasie). Siehe dazu im Detail Gehirn und Sprache

Vor etwa hundert Jahren veröffentlichte der deutsche Anatom Korbinian Brodmann den ersten Atlas der Großhirnrinde, in dem er fein säuberlich 52 Regionen des Cortex unterschieden und durchnummeriert hatte. Brodmanns Hirnkarte war nicht nur ein anatomisches Meisterstück, sondern sie war auch mit der Vision verbunden, dass die Forschung irgendwann den vollständigen Zugriff auf die intellektuelle und psychische Natur des Menschen haben kann. Brodmann betrachtete eingefärbten Hirnscheiben unter dem Mikroskop und nahm deutliche Dichteveränderungen in der Zellverteilung wahr. Er definierte sie als Grenzen zwischen verschiedenen Hirnarealen. Manchmal stimmten seine Grenzziehungen ziemlich gut mit klinischen Befunden überein, etwa mit der Entdeckung, dass jemand keine Wörter mehr artikulieren kann, wenn das Broca-Areal geschädigt ist. Bis weit in das 20. Jahrhundert hinein gab es wissenschaftliche Auseinandersetzungen darüber, ob das Gehirn, insbesondere die Hirnrinde, bei bestimmten Aufgaben wirklich lokal spezifisch an bestimmten Stellen reagiert oder ob es eine Leistung der gesamten Hirnrinde ist. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gelingt es Wissenschaftlern zunehmend, geistige Leistungen in bestimmten Hirnregionen zu lokalisieren. Brodmanns Beitrag zur modernen Hirnforschung besteht darin, als Kartograph der Zellen und der Seele sehr genau hingeschaut zu haben und dabei vorsichtig geblieben zu sein, denn ihm war klar, dass geistige Leistungen wie Sprechen oder Intelligenz nicht vom ganzen Gehirn vollzogen werden, doch hütete er sich auch davor, sie eindeutig einzelnen Regionen zuzuordnen.

Zwar ist die Struktur des Gehirns nun schon seit etwa einem Jahrhundert kartiert, beschrieben und dokumentiert, doch wie die einzelnen Areale miteinander interagieren, um Denken und Bewusstsein zu erzeugen, ist nach wie vor im Detail fraglich. Schon seit einiger Zeit vermutet man, dass das Gehirn nicht hierarchisch organisiert ist und die meisten Regionen von höheren Zentren kontrolliert werden, sondern vermutet, dass es eher einem Netzwerk mit verteilten Knoten entspricht. Wissenschaftler um Larry W. Swanson (University of Southern California) haben dafür das "Circuit Tracing" entwickelt, um für jedes Gehirnzentrum Signale aus beiden Richtungen zu kontrollieren. Mit dieser Methode konnten sie bei Tieren ein Muster von Schleifen in der Gehirnaktivität entdecken, also einer Struktur eines Netzwerks mit verteilten Zentren, wobei es kein Oben und Unten gab. Diese nicht-hierarchische Struktur könnte auch erklären, warum das Gehirn flexibel auf lokale Schäden reagieren kann, denn beim Ausfall eines Teiles bleibt der übrige Bereich dennoch funktionsfähig, d.h., es alternative Signalwege gibt und es ist unentscheidbar, welcher Teil der absolut zentrale ist. Das spricht für den alternativen Ansatz einer nicht-hierarchischen Struktur des Gehirns in einigen Bereichen - von der übrigens Wolf Singer schon seit einige Zeit überzeugt ist -, aber es ist noch nicht bewiesen, ob andere Modellverstellungen über die Funktion des Gehirns nicht ebenfalls möglich sind bzw. parallel nebeneinander als Erklärungsmuster Gültigkeit haben.

In ihren Grundzügen hat sich die Lokalisationstheorie des Gehirns bis heute bewährt und wird durch neue bildgebende Verfahren gestützt, doch sind die unterschiedlichen Areale in ihrer Funktionsweise nicht unabhängig voneinander, denn sie arbeiten bei Bedarf integrativ zusammen, um eine koordinierte psychophysische Leistung zu erbringen. Hinzu kommt eine große Plastizität des Gehirns, also die Fähigkeit von Synapsen und Nervenzellen, sich je nach Verwendung zu verändern, wobei dieser Prozess nicht nur im Kindesalter stattfindet, sondern die Architektur des erwachsenen Gehirns wird durch neue Erfahrungen und Eindrücke unentwegt verändert, so dass der Mensch lebenslang lernen kann. Allerdings ist die Regenerationsfähigkeit des Gehirns im Vergleich zu anderen Organen stark eingeschränkt, doch können nach Verletzungen gesunde Areale zumindest teilweise die Funktion von zerstörten übernehmen. Nicht zuletzt verhindert diese ausgedehnte Vernetzung der verschiedenen Gehirnregionen, dass im Schädigungsfall die ganze Erinnerung verloren geht, wodurch es oft schwierig ist, einen sich ankündigenden Ausfall bestimmter Funktionen früh zu erkennen.

Nach einem interessanten und preisgekrönten Unterrichtskonzept lernen übrigens BiologiestudenInnen in Freiburg bei der Hochschullehrerin Janina Kirsch die Struktur und den Aufbau des Gehirns, in dem die Studierenden mit Knetmasse das menschliche Denkorgan in seinen einzelnen Teilen nachbauen müssen. Dadurch machen sie sich einerseits dessen Struktur im wahrsten Sinne des Wortes begreifbar, andererseits regen sie damit nachhaltig das eigene Gehirn an.
Siehe dazu im Detail "Den Aufbau des Gehirns lernen".

Anatomisch wird das Gehirn meist eingeteilt in Endhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn und Rautenhirn. Das Endhirn (Telenzephalon) umfasst das Großhirn, die Hirnventrikel, Basalganglien, das Riechhirn und den Balken. Das Zwischenhirn (Dienzephalon) liegt zwischen End- und Mittelhirn; es enthält die Zirbeldrüse, den Thalamus, den Hypothalamus und Teile der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse). Endhirn und Zwischenhirn werden unter dem Begriff Vorderhirn zusammengefasst. Das Mittelhirn (Mesenzephalon) ist Teil des Hirnstamms, es liegt zwischen der Brücke und dem Zwischenhirn. Das Rautenhirn (Rhombenzephalon) wird unterteilt in das Hinterhirn (Metenzephalon), das von der Brücke und dem Kleinhirn gebildet wird, und dem Nachhirn (Myelenzephalon, verlängertes Mark), das fließend in das Rückenmark übergeht. Drei Hirnhäute (harte Hirnhaut - Dura mater, Spinngewebshaut - Arachnoidea, weiche Hirnhaut - Pia mater) schützen dabei das Gehirn, wobei der Spalt zwischen der Spinngewebshaut und der weichen Hirnhaut mit Hirnflüssigkeit (Liquor) gefüllt ist und dadurch das Gehirn vor Erschütterungen schützt. In der Spinngewebshaut verlaufen zahlreiche Blutgefäße, während die weiche Hirnhaut das Gehirn mit Nährstoffen aus dem Liquor versorgt. Nach entwicklungsgeschichtlichen Kriterien erfolgt häufig eine andere Einteilung. Dabei werden die jüngeren Hirnteile wie das Großhirn und das Kleinhirn den älteren Teilen wie dem Hirnstamm mit Mittelhirn, Brücke und verlängertem Mark (nach einigen Autoren auch Zwischenhirn und Rautenhirn) sowie den Basalganglien gegenübergestellt. Für die Verarbeitung von Informationen sind einzelne Gehirnteile eng miteinander verbunden und bilden funktionelle Einheiten (z. B. limbisches System).

Das Stammhirn (Hirnstamm) ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns. Es ist für die essenziellen Lebensfunktionen zuständig und steuert Herzfrequenz, Blutdruck und Atmung. Zudem ist es für einige wichtige Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- oder Husten-Reflex verantwortlich. Das Stammhirn bildet die Schnittstelle zwischen dem übrigen Gehirn und dem Rückenmark. Eintreffende Informationen leitet es überkreuz weiter, daher wird die linke Körperhälfte von der rechten Gehirnhälfte gesteuert und umgekehrt.

Das Zwischenhirn schließt sich an das Stammhirn an, wobei hier hat der Thalamus seinen Sitz hat, das Tor zum Bewusstsein. Er fungiert als Filter und Verteiler, entscheidet, welche Sinneseindrücke ins Bewusstsein dringen sollen und leitet sie an die entsprechenden Verarbeitungszentren weiter. Ein weiterer wichtiger Bereich des Zwischenhirns ist der Hypothalamus. Er dient als Vermittler zwischen Hormon- und Nervensystem. Dabei steuert er zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus, Hunger und Durst, aber auch den Sexualtrieb und verarbeitet Schmerz- und Temperaturempfinden.

Das Kleinhirn (Cerebellum) koordiniert Bewegungen und sorgt dafür, dass sie flüssig ablaufen. Es ist also zum Beispiel für Gleichgewicht, Bewegungen und deren Koordination verantwortlich. Störungen in diesem Bereich können dazu führen, dass der Betroffene unter Bewegungsstörungen leidet oder das Gleichgewicht verliert. Er kann dann beispielsweise kaum auf einem Bein stehen.

Das Großhirn schließlich ist zerfurcht wie eine Walnuss und wie diese in zwei Hälften (Hemisphären) geteilt, die durch ein dickes Nervenbündel (Balken) miteinander verbunden sind und eng zusammenarbeiten. Jede Gehirnhälfte ist auf bestimmte Aufgaben spezialisiert: links sitzen in der Regel die Sprache und Logik, rechts die Kreativität und der Orientierungssinn. Die vielfach gefaltete Großhirnrinde (Neocortex) bildet die äußerste Schicht des Großhirns und 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.

Methoden der Erforschung

In den letzten Jahrzehnten haben Forscher Genaueres über den genauen Aufbau des Gehirns, die Funktionsweise und und den Zusammenhang mit Denken und Gedächtnis erfahren. Seit dem Ende des 20. Jahrhunderts werden mit neuartigen, nicht invasiven Verfahren Schnittbilder (Tomographien) durch den menschlichen Körper hergestellt. Die Computer-Tomographie (CT) beruht auf der unterschiedlichen Absorption biologischer Strukturen (Knochen, Muskeln, und andere Gewebetypen) von Röntgenstrahlen. Durch die Injektion bestimmter Isotope von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor kann anhand des Zerfalls dieser radioaktiven Elemente innerhalb des Gehirns die Gehirnaktivität sichtbar gemacht werden, indem man feststellt, welche Regionen im Gehirn am meisten durchblutet sind und deshalb die Teilchen transportieren.

• Bei der Röntgencomputertomographie werden gebündelte Röntgenstrahlen aus verschiedenen Winkeln durch den Körper "geschickt" und aufgrund von verschiedenen Geweben unterschiedlich abgelenkt. Daraus kann man ein präzises Schnittbild der verschiedenen Regionen erstellen.
• Die Kernspin-Tomographie (NMR, "nuclear magnetic resonance") arbeitet mit starken Magnetfeldern. Dabei werden die Drehachsen der Wasserstoffatomkerne, zu vergleichen mit Kompassnadeln, zuerst gleich ausgerichtet. Mit einem speziellen Radioimpuls werden anschliessend die vom Magnetfeld ausgerichteten Wasserstoffatomkerne gestört. Nach diesem Störpuls schwenken die Drehachsen unter Abstrahlung von Radiowellen wieder in ihre ursprüngliche Position zurück. Der Computer berechnet aufgrund dieser Radiowellen Schnittbilder mit einem erstaunlichen Kontrast, speziell für verschiedene weiche Gewebetypen.
• Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist vor allem für die Erforschung des Gehirns von grösster Bedeutung, weil nicht nur die Struktur, sondern auch die Funktion, d.h. physiologische und biochemische Aktivitäten abgebildet werden können. Die Positronenemissionstomographie ist ein nuklearmedizinisches Verfahren zur Darstellung des Körperinneren, für das ein Zyklotron erforderlich ist, mit dem man an Ort und Stelle kurzlebige Positronen aussendende Isotope herstellt. Kurzlebige radioaktive Substanzen können in die Armvene gespritzt oder über eine Atemmaske eingeatmet werden. Dabei wird der Kopf des Patienten in einem Gammastrahlen-Detektorring positioniert. Diese Substanzen gelangen nun über die Blutbahn auch ins Gehirn, wo sie entsprechend der spezifischen Aktivität verschiedener Hirnteile metabolisiert werden. Beim radioaktiven Zerfall werden Positronen (positiv geladene Teilchen) frei, die mit Elektronen (negativ geladene Teilchen) kollidieren und dabei Gammastrahlen aussenden. Diese Gammastrahlen werden mit dem Detektorring registriert und mit dem Computer zu farbigen Schnittbildern verarbeitet. Die Stärke dieser Verfahren liegt in der nicht-invasiven Technik, d.h. ohne chirurgische Eingriffe. Ein Nachteil dieser Verfahren ist die immer noch relativ grobe räumliche und zeitliche Auflösung. Dazu kommen die hohen Kosten für die Apparate und das technische Personal.

Durch mathematische Modellierungen werden die Ergebnisse von Hirnstrommessungen im Elektroenzephalogramm (EEG) und der Kernspintomographie aufeinander abgebildet, die Ergebnisse verglichen bzw. kombiniert, sodaß sich ein räumliches und zeitliches Abbild der Gehirntätigkeit ergibt. Um zu ermitteln, wann exakt welche Prozesse ablaufen, werden kleine systematische Spannungsschwankungen ("ereigniskorrelierte Potenziale") herangezogen. Die Testperson trägt dabei eine spezielle Haube, welche die Veränderungen der Hirnströme mit größter Genauigkeit ableitet und mißt. In einem typischen Experiment soll ein Proband z.B. alte und neue Wörter identifizieren. Hierzu werden Wortreihen semantisch ähnlicher Wörter gezeigt wie "Segeln", "Schwimmen" oder "Boxen". Nach einiger Zeit werden diese Wörter wiederholt, zusätzlich aber neue Begriffe eingefügt, die semantisch irreführen und daher Erinnerungsfehler provozieren, also vielleicht "Tennis" oder "Reiten". Die Ableitungen der Gehirnströme zeigen dann, daß die Hirnströme sich danach unterscheiden, ob der Proband mit "alten", also vorher schon genannten, oder "neuen" Wörtern konfrontiert worden ist. Schon nach knapp 300 Millisekunden unterscheiden sich Hirnströme für vorher genannte und neue Wörter. Diese technischen Methoden bringen aber auch Probleme mit sich, denn je genauer geforscht wird, desto wahrscheinlicher ist es auch, daß Wissenschaftler falsche Schlüsse ziehen.

Siehe dazu den englischen Überblicksartikel von Christopher Hess über Bildgebende Verfahren - CT und MRI

Keine Denken, kein Verhalten, keine Wahrnehmung, kein Erleben und kein Lernen ist denkbar ohne entsprechende Vorgänge im Zentralnervensystem. Dadurch wird deutlich, daß ein enger Zusammenhang zwischen hirnorganischen Prozessen auf der einen und psychischen Funktionen auf der anderen Seite besteht. Belegt wird diese Hypothese zum einen mit der Beobachtung, daß die Hirnorganik psychische Funktionen verändert, der die Hirnstruktur verändernde Einfluß von Drogen auf das Erleben und Verhalten oder die sich verändernde Persönlichkeitsstruktur von split-brain Patienten, denen zur Behandlung epileptischer Anfälle die Verbindung der beiden Hemisphären durchtrennt wurde. Zum anderen gilt auch der umgekehrte Weg als gesichert, nämlich die Veränderung der Hirnstruktur durch soziale Faktoren. Dies belegen u.a. Ergebnisse aus der Deprivationsforschung, die bei Tieren unter sozialer Isolation und Mangel an sensorischen Reizen eine Rückbildung des Nervensystems (Ausdünnung des Dendritenbaumes) beobachtet. Ein Beispiel hierfür liefert auch der Hospitalismus (Spitz), der bei Kindern beobachtet wird, die in deprivierter Umwelt und ohne Nestwärmeì aufwachsen. Häufig sind bei diesen Kindern Entwicklungsverzögerungen und psychische Schäden beobachtbar. Den Aufbau des Gehirns läßt sich am besten über das Konzept der Funktionsniveaus beschreiben: im Laufe der Evolution haben sich immer wieder neue Hirnstrukturen auf schon vorhandenen aufgebaut. Diese Überlagerungen brachten auch höher entwickelte Gehirnniveaus mit sich, die zu immer komplexeren Funktionen fähig waren.

Die drei Gehirne

Der Mensch besitzt im Grunde genommen drei Gehirne:  

Siehe dazu auch
Rechte versus linke Gehirnhälfte?

Das reptilische Gehirn

Schon unsere tierischen Vorfahren besaßen dieses Gehirn; deshalb ist es auch für alle Grundfunktionen des Lebens zuständig: Bewegung, Jagen, Pflegen, Revierabsteckung, Riten, Paarungsdrang, Gewohnheit. Das reptilische Gehirn liebt keine Veränderung. Es hat uralte Gewohnheiten und Verhaltensweisen (fast) unabänderlich gespeichert. Es lernt nur äußerst langsam und vermittelt uns das Gefühl der Routine und Sicherheit. Emotionen kennt das reptilische Gehirn nicht.
Die Archetypen nach C.G. Jung (Verhaltensweisen, die wir seit der Frühzeit an den Tag legen), sollen im reptilischen Gehirn manifestiert sein.

Das emotionale Mammalia-Gehirn

Dieses "emotionale" Gehirn hat zentrale Bedeutung für unser Gedächtnis. Dieser Hirnteil, auch Mittelhirn genannt, enthält die Hypophyse und die Zirbeldrüse. Lachen und Weinen, Spieltrieb und Sexualität, Euphorie und Depressionen sind hier verankert. Alle Informationen, die im Langzeitgedächtnis gespeichert werden sollen, passieren zuerst einmal diesen Teil des Gehirns. Rationale Kognition und Gefühl treffen hier aufeinander.

Das denkende Neomammalia-Gehirn

Es ist der jüngste Teil des Gehirns in unserer Evolutionsgeschichte und befindet sich in der Großhirnrinde, der äußeren Hülle des Gehirns. In diesem Bereich wird gedacht und gespeichert. Logisches Denken, die Bildung von Denkstrukturen, Phantasie und Schöpfergeist, die Fähigkeit zu Schlußfolgerungen und neuen Erkenntnissen sowie die Langzeitspeicherung von Informationen, ist die Hauptaufgabe des Neomammalia-Gehirn.

Das Zentralnervensystem setzt sich aus Gehirn und Rückenmark (Medulla spinalis) zusammen. Die wichtigsten Regionen des Gehirns bestehen (von unten nach oben) aus dem

• Hirnstamm mit verlängertem Mark (Medulla oblongata),
• Brücke (Pons) und
• Mittelhirn (Mesencephalon), dem
• Kleinhirn (Cerebellum),
• Zwischenhirn (Diencephalon),
• Balken (Corpus Callosum),
• dem limbischen System (Archikortex, Paleokortex) und schließlich
• dem Großhirn (Cerebrum), das von
• der Großhirnrinde (Neokortex) überdeckt wird.

Das Mittelhirn fungiert als Koordinationszentrum, welches Informationen aus verschiedenen Sinnesbereichen sowie dem Großhirn erhält. Außerdem kontrolliert es Hirnnervenreflexe (z.B. Blinzelreflex) und Bewegungen. Das Kleinhirn ist für die sensomotorische Koordination zuständig und hat wegen seiner vielen Lappen und Furchen ähnlich wie das Großhirn ein stark gewundenes Aussehen. Im Zwischenhirn liegen unter anderem der Thalamus und der Hypothalamus. Der Thalamus mit seiner großen Ansammlung von Kernen ist übergeordnete Sammel- und Umschaltstelle für die wichtigsten sensorischen Systeme. Von hier werden Erregungen aus den Sinnesorganen zum Großhirn geleitet. Der Hypothalamus besteht aus einer kleineren Gruppe von Kernregionen und steht mit vielen Gehirnregionen in Verbindung. Dabei gilt er als Zentrum für Stoffwechselfunktionen, Hormonregulation und Sexualfunktionen etc. Er ist zudem eng mit dem limbischen Systems verknüpft. Das limbische System steht mit weiteren Regionen wie dem Thalamus und dem Cortex in enger Verbindung. Seine wichtigsten Teile sind Hippocampus und Amygdala, durch dieses werden alle aus der Umwelt eintreffenden Informationen affektiv gefärbt und bewertet. Das limbische System besteht aus mehreren Untereinheiten, die entscheidend an der Verarbeitung von Emotionen sowie an Lernprozessen beteiligt sind. Es liegt größtenteils in der Mitte des Gehirns, wo es den Hirnstamm wie einen Saum (limbus) umschließt. Ein mandelförmiger Teil des limbischen Systems (Amygdala oder Mandelkern) spielt eine wichtige Rolle für Lernen, Gedächtnis und Verarbeitung von Gefühlen, insbesondere von Angst. Der Hippocampus ist die Schaltstelle zwischen Kurz- und Langzeitgedächtnis. Sind die Hippocampi in beiden Hemisphären zerstört, kann der Patient sich keine neuen Informationen einprägen (anterograde Amnesie), wobei im Hippocampus auch der menschliche Orientierungssinn sitzt.

Der Hippocampus ist einer experimentellen Analyse für Neurobiologen insofern zugänglich, als es seine neuronale Architektur erlaubt, dünne Gewebescheiben herzustellen und in Kultur zu halten, in denen die Verschaltung der wesentlichen Neuronentypen noch intakt ist. Elektrophysiologische Ableitungen haben gezeigt, daß sich in den Schaltkreisen des Hippocampus mögliche Korrelate von Kurz- und Langzeitgedächtnis nachweisen lassen. Das erste Phänomen, das dem Kurzzeitspeicher entspricht, ist auch unter dem Begriff der post-tetanische Potenzierung bekannt. Nach hochfrequenter präsynaptischer Reizung durch eine Batterie von Aktionspotentialen lösen Einzelreize im postsynaptischen Neuron für mehrere Stunden größere postsynaptische Potentiale aus als vorher. Das zweite Phänomen, die Langzeitpotenzierung, wird durch wiederholte post-tetanische Potenzierungen oder einfach durch besonders starke Tetanisierung der Präsynapse induziert. Die Langzeitpotenzierung kann noch nach Wochen und Monaten nachgewiesen werden. Beide Formen der Potentierung gehen primär auf postsynaptische Veränderungen zurück und stellen damit vermutlich Lernmechanismen dar und gehen konform mit dem von Donald Olding Hebb postulierten Konzept für assoziative Lernmechanismen ("Hebbschen Synapse").

Schließlich stellt das Großhirn bzw. die Großhirnrinde den phylogenetisch jüngsten aber auch den größten Teil dar und ist für die höheren psychischen Prozesse wie Wahrnehmung, Gedächtnis, Lernen, Denken und Sprache etc. unentbehrlich. Von seiner Lage her wölbt es sich über die anderen Gehirnabschnitte.. Die Großhirnrinde mit ca. 3mm Tiefe besteht aus vielen Falten bzw. Hirnwindungen (Gyri), wodurch die Fläche des Gehirns vergrößert wird. Sogenannte Sulci (Furchen) trennen die Hirnwindungen voneinander. So wird das Großhirn durch eine tiefe Längsfurche (Fissura longitudinalis) in zwei Hemisphären (linke - rechte) unterteilt, die alleine durch den Balken miteinander verbunden sind. Dieser macht eine effiziente Zusammenarbeit beider Hemisphären möglich. Bedeutsam dabei ist, daß er sich relativ spät entwickelt. Nur dadurch ist eine derartige Spezialisierung der linken und rechten Hälfte möglich, da eine gleichmäßige Entwicklung beider zu Leistungsminderung der ZNS führen würde. Beide Gehirnhälften lassen sich in vier Lappen unterteilen: Der Stirn- oder Frontallappen grenzt sich durch die Zentralfurche (sulcus centralis) vom dahinter liegenden Scheitel- bzw.  Parietallappen ab. Von diesem wiederum zieht sich eine Seitenfurche (sulcus lateralis) herunter, an die der Schläfen- bzw. Temporallappen angrenzt. Diese wird auch Sylvische Furche genannt. Schließlich befindet sich am hinteren unteren Teil der Hinterhaupts- oder Okzipitallappen, der vom Parietal- und Temporallappen durch die sog. Scheitel-Hinterhauptsfurche (sulcus parieto-occipitalis) getrennt ist. Die Nervenzellen der Großhirnrinde lassen sich in größere Abschnitte (Rindenfelder) zusammenfassen, die jeweils ähnliche Aufgaben inne haben.

Dass es keine Gehirn-Zentren für spezielle Funktionen wie Neugier, Angst oder Sehnsucht gibt, sondern dass diese durch Vernetzung entstehen, wird durch neueste neurologische Forschungen bestätigt. Heute glaubt kein Forscher mehr an einen modularen Aufbau des Gehirns, vielmehr hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass die Vernetzung der Hirnregionen der entscheidende Faktor für ein spezielles Persönlichkeitsmerkmal ist. Auch dürfte der Einfluss der Gene auf die Struktur des Gehirnaufbaus bzw. der Vernetzung während der Entwickung relativ hoch sein.

Die Behauptung von manchen ExpertInnen, dass Gehirnforscher schätzten, dass der Durchschnittsmensch nur etwa 10 Prozent der Gesamtkapazität seines Gehirns nutet, ist übrigens schlichter Unsinn, denn es gibt nicht einen ernstzunehmenden Neurowissenschaftler, der das in dieser Form behauptet. Seit der Nutzung bildgebender Verfahren ist bekannt, dass das gesamte menschliche Gehirn ständig in Aktion ist.

Wissenschaftler der Princeton University untersuchten die evolutionäre Entwicklung der Gehirne von Wirbeltieren, indem sie die Größenunterschiede von elf Gehirnarealen maßen und sie zueinander in Beziehung setzten. In Anlehnung an den aus der Genetik stammenden Begriff Genotyp prägten sie den Begriff des "Cerebrotyps", der die Größenverteilung der einzelnen Gehirnarreale zueinander beschreibt. Die Analyse zeigte, daß die Wirbeltiere ein breites Spektrum von Cerebrotypen aufweisen, mit den Menschen an dem einen Ende der Reihe und Insektenfressern wie Igeln am gegenüberliegenden. Mit Hilfe der Messungen entdeckten die Forscher, daß Tiere mit ähnlichen Größenverteilungen der einzelnen Gehirnregionen auch evolutionär nahe beieinander stehen. In verwandten Spezies variiert zwar manchmal die Gesamtgröße des Gehirns um 100 Prozent, aber die relative Größe der Areale bleibt im Allgemeinen konstant. Veränderungen der Cerebrotypen gehen offensichtlich mit der Entstehung neuer Arten einher. Die Arbeit bestätigte frühere Forschungsergebnisse, nach denen sich der Neocortex von allen Gehirnarrealen im Laufe der Evolution am stärksten entwickelt hatte. Während aber die Größenzunahme bei Insektenfressern nur 16 Prozent beträgt, liegt sie bei Menschen bei 80 Prozent. Dieser Gehirnbereich ist für soziale Interaktionen, Vernunft und andere kognitive Leistungen verantwortlich. Das legt die Vermutung nahe, daß die Entstehung der sozialen Intelligenz eine mächtige evolutionäre Kraft war und unterstützt die Hypothese, daß im Laufe der Evolution die Fähigkeit zur sozialen Intelligenz fürs Überleben immer wichtiger wurde.