Menschliches Gehirn

Menschliches Gehirn
Menschliches Gehirn und Schädel
Obere Lappen der Gehirnhälfte: Frontallappen (rosa), Parietallappen (grün), Occipitallappen (blau)
Einzelheiten
Vorläufer	Neuralrohr
System	Zentrales Nervensystem
Arterie	Interne Karotisarterien, Wirbelarterien
Vene	Interne Hauchvene, Interne Hirnvenen; Außenvenen: (Vorgesetzter, Mitte, und Minderwertige Hirnvenen), Basalvene, und Kleinhirnadern
Kennungen
Latein	Enzephalon
griechisch	ἐγκέφαλος (Enképhalos)[1]
Gittergewebe	D001921
Ta98	A14.1.03.001
Ta2	5415
Fma	50801
Anatomische Terminologie [Bearbeiten auf Wikidata]

Das menschliches Gehirn ist der zentrale Organ des Menschen nervöses Systemund mit dem Rückenmark macht das zentrales Nervensystem. Das Gehirn besteht aus dem Großhirn, das Hirnstamm und die Kleinhirn. Es kontrolliert die meisten Aktivitäten der Karosserie, Verarbeitung, Integration und Koordination der Informationen, die sie von der erhalten Sinnesorganeund Entscheidungen über die Anweisungen zu treffen, die dem Rest des Körpers gesendet wurden. Das Gehirn ist in und geschützt durch, das Schädelknochen des Kopf.

Das Großhirn, der größte Teil des menschlichen Gehirns, besteht aus zwei Gehirnhälften. Jede Hemisphäre hat einen inneren Kern aus Weiße Substanzund eine äußere Oberfläche - die Zerebraler Kortex - zusammengesetzt aus graue Zellen. Der Kortex hat eine äußere Schicht, die Neocortexund ein inneres Allokortex. Der Neocortex besteht aus sechs Neuronale Schichten, während der Allokortex drei oder vier hat. Jede Hemisphäre ist herkömmlich in vier unterteilt Lappen - das frontal, zeitlich, parietal, und Occipitallappen. Der Frontallappen ist miteinander verbunden mit Exekutivfunktionen einschließlich Selbstkontrolle, Planung, Argumentation, und abstrakter Gedanke, während Occipitallappen ist der Vision gewidmet. Innerhalb jedes Lappen sind kortikale Bereiche mit spezifischen Funktionen verbunden, wie die sensorisch, Motor- und Verband Regionen. Obwohl die linke und rechte Hemisphäre in Form und Funktion weitgehend ähnlich sind, sind einige Funktionen mit einer Seite verbunden, wie zum Beispiel Sprache links und visuell-räumliche Fähigkeit rechts. Die Hemisphären sind durch verbunden von Commissural -Nervenstrakte, das größte ist das Corpus callosum.

Das Großhirn ist durch das Hirnstamm mit dem Rückenmark verbunden. Das Hirnstamm besteht aus dem Mittelhirn, das Pons, und die Medulla oblongata. Das Kleinhirn ist durch drei Paare von mit dem Hirnstamm verbunden Nervengebiet genannt Kleinhirnstiel. Innerhalb des Großhirns ist das Ventrikuläres Systembestehend aus vier miteinander verbundenen Ventrikel in welchem Cerebrospinalflüssigkeit wird produziert und zirkuliert. Unter dem Gehirnrinde befinden sich mehrere wichtige Strukturen, einschließlich der Thalamus, das Epithalamus, das Zirbeldrüse, das Hypothalamus, das Hypophyse, und die Subthalamus; das Limbische Strukturen, einschließlich der Amygdala und die Hippocampus; das Claustrum, die verschiedenen Kerne des Basalganglien; das Basales Vorderhirn Strukturen und die drei Zimmernde Organe. Das Zellen des Gehirns enthalten Neuronen und unterstützend Gliazellen. Es gibt mehr als 86 Milliarden Neuronen im Gehirn und eine mehr oder weniger gleiche Anzahl anderer Zellen. Die Gehirnaktivität wird durch die Zusammenhänge von Neuronen und deren Freisetzung von ermöglicht Neurotransmitter als Antwort auf Nervenimpulse. Neuronen verbinden sich mit Form Neuronale Wege, Nervenkreiseund aufwändig Netzwerksysteme. Die gesamte Schaltung wird durch den Prozess von angetrieben Neurotransmission.

Das Gehirn wird durch das geschützt Schädel, suspendiert Cerebrospinalflüssigkeitund isoliert von der Blutkreislauf bis zum Blut-Hirn-Schranke. Das Gehirn ist jedoch immer noch anfällig für Schaden, Erkrankung, und Infektion. Schaden kann durch verursacht werden durch Trauma, oder ein Blutverlust, der als a bekannt ist streicheln. Das Gehirn ist anfällig für degenerative Störungen, wie zum Beispiel Parkinson-Krankheit, dementias einschließlich Alzheimer-Krankheit, und Multiple Sklerose. Psychiatrische Bedingungen, einschließlich Schizophrenie und klinische Depressionwerden angenommen, dass sie mit Gehirnstörungen verbunden sind. Das Gehirn kann auch die Stelle von sein Tumoren, beide gutartig und maligne; diese meistens Ursprung von anderen Stellen im Körper.

Die Untersuchung der Anatomie des Gehirns ist Neuroanatomie, während die Untersuchung seiner Funktion ist Neurowissenschaften. Zahlreiche Techniken werden verwendet, um das Gehirn zu untersuchen. Exemplare von anderen Tieren, was sein kann mikroskopisch untersucht, haben traditionell viele Informationen geliefert. Medizinische Bildgebung Technologien wie Funktionelles Neuroimaging, und Elektroenzephalographie (EEG) Aufzeichnungen sind wichtig für die Untersuchung des Gehirns. Das Krankengeschichte von Menschen mit Gehirnverletzung hat Einblick in die Funktion jedes Teils des Gehirns gewährt. Die Gehirnforschung hat sich im Laufe der Zeit mit philosophischen, experimentellen und theoretischen Phasen entwickelt. Eine aufkommende Phase kann sein simulieren Gehirnaktivität.^[2]

In Kultur die Philosophie des Geistes hat seit Jahrhunderten versucht, die Frage der Natur von zu beantworten Bewusstsein und die Mind -Body -Problem. Das Pseudowissenschaften von Phrenologie versuchte, Persönlichkeitsattribute für Regionen des Kortex im 19. Jahrhundert zu lokalisieren. In Science -Fiction, Gehirntransplantationen werden in Geschichten wie dem 1942 vorgestellt Donovans Gehirn.

Struktur

Makroskopische Anatomie

Das erwachsene menschliche Gehirn wiegt im Durchschnitt etwa 1,2–1,4 kg (2,6–3,1 lb), was etwa 2% des Gesamtkörpergewichts entspricht.^[3][4] mit einem Volumen von ungefähr 1260cm³ bei Männern und 1130 cm³ bei Frauen.^[5] Es gibt erhebliche individuelle Variation,^[5] mit dem Standard Referenzbereich Für Männer, die 1.180–1.620 g (2,60–3,57 lb) sind^[6] und für Frauen 1.030–1.400 g (2,27–3,09 lb).^[7]

Das Großhirn, bestehend aus dem Gehirnhälftenbildet den größten Teil des Gehirns und überlebt die anderen Gehirnstrukturen.^[8] Die äußere Region der Hemisphäre, die Zerebraler Kortex, ist graue Zellen, bestehend aus kortikale Schichten von Neuronen. Jede Hemisphäre ist in vier Hauptstücken unterteilt Lappen - das Frontallappen, Parietallappen, Temporallappen, und Occipitallappen.^[9] Drei weitere Lappen sind von einigen Quellen enthalten, die a sind Zentrallappen, a Limbischer Lappen, und ein Insellappen.^[10] Der zentrale Lappen umfasst die Precentral Gyrus und die Postcentral Gyrus und ist enthalten, da es eine eigene funktionale Rolle bildet.^[10][11]

Das Hirnstamm, der einem Stiel ähnelt, das Großhirn zu Beginn des Mittelhirn Bereich. Das Hirnstamm umfasst das Mittelhirn, das Pons, und die Medulla oblongata. Hinter dem Hirnstamm befindet sich das Kleinhirn (Latein: little brain).^[8]

Das Cerebrum, das Hirnstamm, das Kleinhirn und das Rückenmark werden von drei Membranen bedeckt, die genannt werden Hirnhaut. Die Membranen sind die schwierigen Dura Mater; die Mitte Arachnoidal Mater und das zartere innere innere Pia Mater. Zwischen der Arachnoidalmaterial und der PIA Mater ist die Subarachnoidalraum und Subarachnoidalzisterne, die die enthalten Cerebrospinalflüssigkeit.^[12] Die äußerste Membran des Gehirnrinals ist die Basalmembran der PIA Mater, die als die genannt wird Glia limitans und ist ein wichtiger Teil der Blut-Hirn-Schranke.^[13] Das lebende Gehirn ist sehr weich und hat eine Gel-ähnliche Konsistenz wie weiche Tofu.^[14] Die kortikalen Schichten von Neuronen bilden einen Großteil des Gehirns graue Zellen, während die tieferen subkortikalen Regionen von myeliniert Axone, machen Sie die Weiße Substanz.^[8] Die weiße Substanz des Gehirns macht etwa die Hälfte des gesamten Gehirnvolumens aus.^[15]

Großhirn

Das Großhirn ist der größte Teil des Gehirns und wird in fast unterteilt symmetrisch links und rechts Hemisphäre durch eine tiefe Groove die Längsfissur.^[16] Asymmetrie zwischen den Lappen wird als a bezeichnet Blütenblatt.^[17] Die Hemisphären sind mit fünf verbunden Kommissuren Das überspannen die Längsfissur, die größte davon ist das Corpus callosum.^[8] Jede Hemisphäre ist herkömmlich in vier Hauptstücken unterteilt Lappen; das Frontallappen, Parietallappen, Temporallappen, und Occipitallappen, benannt nach dem Schädelknochen Das überlebt sie.^[9] Jeder Lappen ist mit einer oder zwei speziellen Funktionen verbunden, obwohl sich zwischen ihnen eine funktionale Überlappung befindet.^[18] Die Oberfläche des Gehirns ist gefaltet in Grate (Gyri) und Rillen (Sulci), von denen viele genannt werden, normalerweise nach ihrer Position, wie dem Frontalgyrus des Frontallappens oder der Zentral -Sulcus Trennung der zentralen Regionen der Hemisphäre. Es gibt viele kleine Variationen in den sekundären und tertiären Falten.^[19]

Der äußere Teil des Großhirns ist der Zerebraler Kortex, besteht aus graue Zellen in Schichten angeordnet. Es ist 2 bis 4 Millimeter (0,079 bis 0,157 Zoll) dick und tief gefaltet, um ein verwickeltes Aussehen zu erzielen.^[20] Unter dem Kortex befindet sich das Gehirn Weiße Substanz. Der größte Teil des Gehirnrinals ist der Neocortex, die sechs neuronale Schichten hat. Der Rest des Kortex ist von Allokortex, was drei oder vier Schichten hat.^[8]

Der Kortex ist zugeordnet durch Spaltungen in etwa fünfzig verschiedene funktionale Bereiche, die als als bezeichnet werden Brodmanns Gebiete. Diese Bereiche unterscheiden sich deutlich, wenn unter einem Mikroskop gesehen.^[21] Der Kortex ist in zwei Hauptfunktionsbereiche unterteilt - a Motorkortex und ein sensorischer Kortex.^[22] Das Primärer motorischer Kortex, was Axone nach unten schickt motorische Neuronen Im Hirnstamm und im Rückenmark befinden sich der hintere Teil des Frontallappen direkt vor dem somatosensorischen Bereich. Das Primäre sensorische Bereiche Signale von der erhalten sensorische Nerven und Traktate durch Relaiskerne in dem Thalamus. Primäre sensorische Bereiche umfassen die visueller Kortex des Occipitallappen, das Hörrinde in Teilen der Temporallappen und Inselkortex, und die Somatosensorischer Kortex in dem Parietallappen. Die verbleibenden Teile des Kortex werden als die genannt Assoziationsbereiche. Diese Bereiche erhalten Eingaben von den sensorischen Bereichen und unteren Teilen des Gehirns und sind am Komplex beteiligt kognitive Prozesse von Wahrnehmung, Gedanke, und Entscheidung fällen.^[23] Die Hauptfunktionen des Frontallappens sind zu Aufmerksamkeit kontrollieren, abstraktes Denken, Verhalten, Problemlösungsaufgaben sowie physische Reaktionen und Persönlichkeit.^[24][25] Der Occipitallappen ist der kleinste Lappen; Seine Hauptfunktionen sind visueller Empfang, visuell-räumliche Verarbeitung, Bewegung und Farberkennung.^[24][25] Es gibt ein kleineres Occipital -Lappen im Lappen, der als das bekannt ist Cuneus. Die Temporallappenkontrollen Auditorisch und visuelle Erinnerungen, Spracheund etwas Hören und Rede.^[24]

Das Cerebrum enthält das Ventrikel wo die cerebrospinale Flüssigkeit produziert und zirkuliert wird. Unter dem Corpus callosum ist das Septum pellucidum, eine Membran, die die trennt Seitenventrikel. Unter den lateralen Ventrikeln befindet sich die Thalamus und vorne und darunter ist das Hypothalamus. Der Hypothalamus führt zur Hypophyse. Auf der Rückseite des Thalamus befindet sich das Hirnstamm.^[26]

Das BasalganglienAuch Basalkerne genannt, sind eine Reihe von Strukturen tief in den Hemisphären, die an Verhaltens- und Bewegungsregulation beteiligt sind.^[27] Die größte Komponente ist die Striatum, andere sind die Globus pallidus, das Substantia Nigra und die Subthalamuskern.^[27] Das Striatum ist in ein ventrales Striatum und ein dorsales Striatum unterteilt, die auf Funktion und Verbindungen beruhen. Das ventrale Striatum besteht aus dem Nucleus accumbens und die Riechtuberkel während das dorsale Striatum aus dem besteht Caudat -Kern und die Putamen. Das Putamen und der Globus pallidus liegen von den lateralen Ventrikeln und Thalamus durch die getrennt interne Kapsel, während sich der Caudatkern umgeht und die lateralen Ventrikel auf ihren Außenseiten angrenzt.^[28] Am tiefsten Teil der lateraler Sulcus zwischen den Inselkortex und das Striatum ist ein dünnes neuronales Blech genannt Claustrum.^[29]

Unter und vor dem Striatum sind eine Reihe von einer Reihe von Basales Vorderhirn Strukturen. Dazu gehören die Nucleus Basalis, Diagonalband von Broca, Substantia Innominata, und die medialer Septumkern. Diese Strukturen sind wichtig für die Erzeugung der Neurotransmitter, Acetylcholin, was dann weit verbreitet wird. Das basale Vorderhirn, insbesondere der Nucleus basalis, gilt als der Hauptfach cholinerge Ausgabe des Zentralnervensystems an Striatum und Neocortex.^[30]

Kleinhirn

Das Kleinhirn ist in eine unterteilt Vorderlappen, a Hinterlapper, und die Flockungslappen.^[31] Die vorderen und hinteren Lappen sind in der Mitte durch die verbunden Vermis.^[32] Im Vergleich zum Hirnrinde weist das Kleinhirn einen viel dünneren äußeren Kortex auf, der eng in zahlreiche gekrümmte Querfaltungen geandet ist.^[32] Von unterhalb der beiden Lappen betrachtet befindet sich der dritte Lappen, der der flockige Lappen ist.^[33] Das Kleinhirn ruht auf der Rückseite der Schädelhöhleunter den okzipitalen Lappen und ist von diesen durch die getrennt Kleinhirnzentorium, ein Blatt Faser.^[34]

Es ist mit drei Paaren von mit dem Hirnstamm verbunden Nervengebiet genannt Kleinhirnstiel. Das Überlegenes Paar verbindet sich mit dem Mittelhirn; das Mittelpaar verbindet sich mit der Medulla und dem Minderwertiges Paar verbindet sich mit den Pons.^[32] Das Kleinhirn besteht aus einer inneren Medulla der weißen Substanz und einer äußeren Kortex aus reich gefalteten grauen Substanz.^[34] Die vorderen und hinteren Lappen des Kleinhirns scheinen eine Rolle bei der Koordination und Glättung komplexer motorischer Bewegungen und des flockigen Lappens bei der Aufrechterhaltung von zu spielen Gleichgewicht^[35] Obwohl Debatten über die kognitiven, verhaltensbezogenen und motorischen Funktionen existieren.^[36]

Hirnstamm

Das Hirnstamm liegt unter dem Großhirn und besteht aus dem Mittelhirn, Pons und Mark. Es liegt in der zurück Teil des Schädels, ruhen auf der Seite des Base bekannt als Clivusund endet am Foramen Magnum, eine große Öffnung in der Okzipitalknochen. Das Hirnstamm setzt sich darunter fort Rückenmark,^[37] geschützt durch die Wirbelsäule.

Zehn der zwölf Paare von Hirnnerven^[a] auftauchen direkt aus dem Hirnstamm.^[37] Das Hirnstamm enthält auch viele Schädelnervkernen und Kerne von perifäre Nervensowie Kerne, die an der Regulierung vieler wesentlicher Prozesse einschließlich einschließlich dessen beteiligt sind Atmung, Kontrolle von Augenbewegungen und Gleichgewicht.^[38][37] Das Netzartige Struktur, ein Netzwerk von Kernen der schlecht definierten Bildung ist innerhalb und entlang der Länge des Hirnstamms vorhanden.^[37] Viele Nervengebiet, die Informationen an und vom Gehirnrinde an den Rest des Körpers übertragen, gehen durch das Hirnstamm.^[37]

Mikroanatomie

Das menschliche Gehirn besteht in erster Linie aus Neuronen, Gliazellen, neuronale Stammzellen, und Blutgefäße. Arten von Neuronen umfassen Interneurone, Pyramidenzellen einschließlich Betzzellen, motorische Neuronen (Oberer, höher und niedrigere Motoneuronen) und Kleinhirn Purkinje -Zellen. Betzzellen sind die größten Zellen (nach Größe des Zellkörpers) im Nervensystem.^[39] Es wird geschätzt, dass das erwachsene menschliche Gehirn 86 ± 8 Milliarden Neuronen enthält, wobei ungefähr gleiche Anzahl (85 ± 10 Milliarden) nicht-neuronaler Zellen (85 ± 10 Milliarden).^[40] Von diesen Neuronen befinden sich 16 Milliarden (19%) im Gehirnrinde und 69 Milliarden (80%) im Kleinhirn.^[4][40]

Arten von Gliazellen sind Astrozyten (einschließlich Bergmann Glia), Oligodendrozyten, Ependymzellen (einschließlich Tanycytes), radiale Gliazellen, Mikrogliaund ein Subtyp von Oligodendrozyten -Vorläuferzellen. Astrozyten sind die größten Gliazellen. Sie sind Sternzellen mit vielen Prozessen, die von ihren ausstrahlen Zellkörper. Einige dieser Prozesse enden als perivaskuläres Endfuß kapillar Wände.^[41] Das Glia limitans des Kortex besteht aus Astrozytenfußprozessen, die teilweise die Zellen des Gehirns enthalten.^[13]

Mastzellen sind weiße Blutkörperchen das interagieren in der Neuroimmunsystem im Gehirn.^[42] Mastzellen im Zentralnervensystem sind in vorhanden eine Reihe von Strukturen einschließlich der Meningen;^[42] Sie vermitteln Neuroimmunreaktionen unter entzündlichen Bedingungen und tragen dazu bei, die Blut -Hirn -Schranke aufrechtzuerhalten, insbesondere in Hirnregionen, in denen die Barriere fehlt.^[42][43] Mastzellen erfüllen die gleichen allgemeinen Funktionen im Körper und im Zentralnervensystem, wie z. angeboren und adaptive Immunität, Autoimmunität, und Entzündung.^[42] Mastzellen dienen als Haupt Effektorzelle durch die Krankheitserreger die beeinflussen können Biochemische Signalübertragung zwischen dem Magen -Darm -Trakt und dem Zentralnervensystem.^[44][45]

Etwa 400 Gene werden als hirnspezifisch gezeigt. In allen Neuronen, Elavl3 wird exprimiert und in Pyramidenneuronen,, Nrgn und Reep2 werden auch ausgedrückt. GAD1 - Wesentlich für die Biosynthese des Neurotransmitters GABA - wird in Interneuronen ausgedrückt. In Gliazellen exprimierte Proteine ​​umfassen Astrozytenmarker GFAP und S100B wohingegen Myelin Basic Protein und der Transkriptionsfaktor OLIG2 werden in Oligodendrozyten ausgedrückt.^[46]

Cerebrospinalflüssigkeit

Cerebrospinalflüssigkeit ist klar, farblos Transzelluläre Flüssigkeit Das zirkuliert um das Gehirn in der Subarachnoidalraum, in dem Ventrikuläres System, und in der Zentraler Kanal des Rückenmarks. Es füllt auch einige Lücken im Subarachnoidalraum, bekannt als als Subarachnoidalzisterne.^[47] Die vier Ventrikel, zwei seitlich, a dritte, und ein viertes Ventrikelalle enthalten a Ackplexus Das erzeugt cerebrospinale Flüssigkeit.^[48] Der dritte Ventrikel liegt in der Mittellinie und Ist verbunden zu den lateralen Ventrikeln.^[47] Ein einzelnes Leitung, das zerebrales Aquädukt Zwischen den Pons und dem Kleinhirn verbindet das dritte Ventrikel mit dem vierten Ventrikel.^[49] Drei getrennte Öffnungen, die Mitte und zwei laterale Öffnungenabtropfen Sie die cerebrospinale Flüssigkeit vom vierten Ventrikel bis zur Zistora Magna Einer der Hauptzisterne. Von hier aus zirkuliert Cerebrospinalflüssigkeit um das Gehirn und das Rückenmark im Subarachnoidalraum zwischen der Arachnoidalmaterial und der Pia Mater.^[47] Zu jeder Zeit gibt es ungefähr 150 ml Cerebrospinalflüssigkeit - die meisten im Subarachnoidalraum. Es wird ständig regeneriert und absorbiert und wird etwa alle 5 bis 6 Stunden ersetzt.^[47]

A Glymphatesystem wurde beschrieben^[50][51][52] als Lymphentwässerungssystem des Gehirns. Der hirnweite Glymphatweg umfasst Entwässerungswege aus der Cerebrospinalflüssigkeit und aus der Meningeallymphgefäße Das sind mit den Duralhöhlen verbunden und laufen neben den zerebralen Blutgefäßen.^[53][54] Der Weg fließt ab Interstitielle Flüssigkeit aus dem Gewebe des Gehirns.^[54]

Blutversorgung

Das Interne Karotisarterien liefern sauerstoffreiches Blut vor dem Gehirn und der Wirbelarterien Versorgen Sie dem Hirnrücken des Gehirns.^[55] Diese beiden Zirkulationen beitreten in dem Kreis von Willis, ein Ring mit verbundenen Arterien, der in der liegt Interpeduncular Zisterne zwischen Mittelhirn und Pons.^[56]

Die internen Karotisarterien sind Zweige der Gemeinsame Karotisarterien. Sie betreten die Schädel durch die Karotiskanal, reisen durch die höhlenartiger Sinus und betreten Sie die Subarachnoidalraum.^[57] Sie betreten dann die Kreis von Willismit zwei Zweigen die Vordere Gehirnarterien entstehenden. Diese Zweige reisen nach vorne und dann nach oben entlang der Längsfissurund liefern Sie die Front- und Mittellinien -Teile des Gehirns.^[58] Ein oder mehrere kleine anterior kommunizierende Arterien Schließen Sie sich den beiden anterioren Hirnarterien kurz nach dem Auftreten als Zweige an.^[58] Die internen Karotisarterien bleiben weiter als die Mittelhirnarterien. Sie reisen seitwärts entlang der Sphenoidknochen des Augenhöhle, dann nach oben durch die Insula Cortex, wo endgültige Zweige entstehen. Die mittleren Gehirnarterien senden Zweige entlang ihrer Länge.^[57]

Die Wirbelarterien entstehen als Zweige des linken und rechts Subclavian Arteries. Sie reisen nach oben durch Quer Foramina welche Räume in der sind Halswirbel. Jede Seite tritt durch das Foramen Magnum entlang der entsprechenden Seite des Medulla in die Schädelhöhle ein.^[57] Sie geben ab Einer der drei Kleinhirnzweige. Die Wirbelarterien verbinden sich vor dem mittleren Teil der Medulla, um die größeren zu bilden Basilar -Arterie, was mehrere Zweige sendet, um die Medulla und Pons und die beiden anderen zu liefern Vordere und Überlegene Kleinhirnzweige.^[59] Schließlich teilt sich die Basilara -Arterie in zwei hintere Hirnarterien. Diese reisen nach außen, um die oberen Kleinhirnstiele und entlang der Oberseite des Kleinhirn -Tentoriums, wo sie Zweige sendet, um die zeitlichen und okzipitalen Lappen zu liefern.^[59] Jede hintere Hirnarterie sendet eine kleine hintere Kommunikationsarterie sich mit den internen Karotisarterien zusammenschließen.

Blutentwässerung

Hirnvenen Abfluss Sauerstoffarmes Blut aus dem Gehirn. Das Gehirn hat zwei Hauptnetzwerke von Venen: ein Äußeres oder Oberflächlicher Netzwerkauf der Oberfläche des Gehirns, das drei Zweige hat und eine Innennetz. Diese beiden Netzwerke kommunizieren über Anastomosen (Beitritt) Venen.^[60] Die Venen des Gehirns belassen in größere Hohlräume der Dural venöse Nebenhöhlen Normalerweise zwischen der Dura Mater und der Bedeckung des Schädels.^[61] Blut aus dem Kleinhirn- und Mittelhirnabfluss in die Große Hirnvene. Blut aus dem Medulla und Pons des Hirnstamms haben ein variables Entwässerungsmuster, entweder in die Wirbelsäulenvenen oder in benachbarte Gehirnvenen.^[60]

Das Blut in der tief Teil des Gehirns abfließt durch a Venöser Plexus in die höhlenartiger Sinus vorne und die Vorgesetzter und Minderwertige Petros -Nebenhöhlen an den Seiten und die Minderwertiger sagittaler Sinus hinten.^[61] Blut reicht vom äußeren Gehirn in den großen ab Superior Sagittal Sinus, der in der Mittellinie auf dem Gehirn ruht. Blut von hier schließt sich mit Blut aus dem zusammen Straight Sinus Bei der Zusammenfluss von Nasennebenhöhlen.^[61]

Blut von hier fließt nach links und rechts ab Querhöhlen.^[61] Diese entleeren sich dann in die Sigmoid -Nebenhöhlen, die Blut aus dem höhlenartigen Sinus und überlegener und minderwertiger Petrosal -Nasennebenhöhlen erhalten. Der Sigmoid reicht in das Große ab Interne Halsadern.^[61][60]

Die Blut -Hirn -Schranke

Die größeren Arterien im gesamten Gehirn versorgen Blut mit kleinerem Blut Kapillaren. Diese kleinsten von Blutgefäße im Gehirn sind mit Zellen ausgekleidet, verbunden von enge Übergänge und so sickern Flüssigkeiten nicht in den gleichen Maße wie in anderen Kapillaren; Dies schafft das Blut-Hirn-Schranke.^[43] Perizyten spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung der engen Kreuzungen.^[62] Die Barriere ist für größere Moleküle weniger durchlässig, aber dennoch für Wasser, Kohlendioxid, Sauerstoff und die meisten fettlöslichen Substanzen durchlässig (einschließlich Anästhetika und Alkohol).^[43] Die Blut-Gehirn-Schranke ist in der nicht vorhanden Zimmernde Organe- Die Strukturen im Gehirn sind möglicherweise auf Veränderungen der Körperflüssigkeiten reagieren - wie die Zirbeldrüse, Area -Postremaund einige Bereiche der Hypothalamus.^[43] Es gibt eine ähnliche Blut -despinale Flüssigkeitsbarriere, der den gleichen Zweck wie die Blut -Hirn -Schranke erfüllt, aber den Transport verschiedener Substanzen in das Gehirn aufgrund der unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften zwischen den beiden Barrieresystemen erleichtert.^[43][63]

Entwicklung

Zu Beginn der dritten Woche von Entwicklung, das embryonal Ektoderm bildet einen eingedickten Streifen, der den genannt wird Neuronale Platte.^[64] In der vierten Entwicklungswoche hat sich die neuronale Platte erweitert, um ein breites zu geben kephalisch Ende ein weniger breiter mittlerer Teil und ein schmales kaudales Ende. Diese Schwellungen sind als die bekannt Primäre Gehirnvesikel und repräsentieren die Anfänge der Vorderhirn (ProSencephalon), Mittelhirn (Mesencephalon) und Hinterbrain (Rhombencephalon).^[65]

Nervenkammzellen (abgeleitet vom Ektoderm) die lateralen Kanten der Platte an der Platte besiegen neuronale Falten. In der vierten Woche - Neurulationsstadium-das Neuronale Falten schließen um die zu bilden Neuralrohrdie Nervenkammzellen an der zusammenbringen Neuralleiste.^[66] Das Nervenkamm läuft über die Länge des Rohrs mit Schädel -Nervenkammzellen am cephalischen Ende und kaudalen Nervenkammzellen am Schwanz. Zellen lösen sich vom Wappen und Wandern in einer Craniocaudal (Kopf zum Schwanz) im Röhrchen.^[66] Zellen am cephalischen Ende führen zum Gehirn und Zellen am kaudalen Ende führen zum Rückenmark.^[67]

Das Rohr Flexe Wenn es wächst, bilden Sie die halbmondförmigen Gehirnhälfte am Kopf. Die Gehirnhemisphäre erscheinen zunächst am Tag 32.^[68] Zu Beginn der vierten Woche biegt sich der kephalische Teil stark in a kephalische Biegung.^[66] Dieser gebogene Teil wird zum Vorderhirn (Prosensecphalon); Der angrenzende geschwungene Teil wird zum Mittelhirn (Mesencephalon) und der Teil kaudal zur Biegung zum Hinterhirn (Rhombencephalon). Diese Bereiche werden als Schwellungen gebildet, die als drei bezeichnet werden Primäre Gehirnvesikel. In der fünften Entwicklungswoche fünf sekundäre Gehirnvesikel gebildet haben.^[69] Das Vorderhirn trennt sich in zwei Vesikel - einen Vorderhirn Telencephalon und ein hinteres Diencephalon. Der Telencephalon führt zu den Gehirnrinde, Basalganglien und verwandten Strukturen. Das Diencephalon führt zu dem Thalamus und dem Hypothalamus. Der Hinterhirn teilt sich auch in zwei Bereiche auf - die Messenphalon und die Myelencephalon. Die Messencephalon führt zu dem Kleinhirn und den Pons. Der Myelencephalon bringt die Medulla oblongata hervor.^[70] Auch in der fünften Woche unterteilt sich das Gehirn in Wiederholungssegmente genannt Neuromere.^[65][71] In dem Hinterbrain Diese sind bekannt als als Rhombomere.^[72]

Ein Merkmal des Gehirns ist die kortikale Faltung als bekannt als als Gyrifizierung. Für etwas mehr als fünf Monate von Pränatale Entwicklung Der Kortex ist glatt. Im Schwangerschaftsalter von 24 Wochen ist die faltige Morphologie, die die Risse zeigt, die anfangen, die Lappen des Gehirns zu markieren, offensichtlich.^[73] Warum der Kortexfalten und Falten nicht gut verstanden, aber die Gyrifizierung wurde mit Intelligenz und verbunden Neurologische Störungen, und ein Anzahl der Gyrifizierungstheorien wurde vorgeschlagen.^[73] Diese Theorien beinhalten diejenigen, auf die basierend auf mechanisches Knicken,^[74][18] Axonale Spannung,^[75] und Differentielle tangentiale Expansion.^[74] Es ist klar, dass die Gyrifizierung kein zufälliger Prozess ist, sondern ein komplexer entwicklungsbesteitter Prozess, der Mustern von Falten erzeugt, die zwischen Individuen und den meisten Arten konsistent sind.^[74][76]

Die erste Rille, die im vierten Monat erscheint, ist die laterale Gehirnfossa.^[68] Das expandierende kaudale Ende der Hemisphäre muss sich in eine Vorwärtsrichtung krümmen, um in den eingeschränkten Raum zu passen. Dies deckt die Fossa ab und verwandelt sie in einen viel tieferen Kamm, der als die bekannt ist lateraler Sulcus Und das markiert den Temporallappen.^[68] Bis zum sechsten Monat haben andere Sulci gebildet, die die frontalen, parietalen und okzipitalen Lappen abgrenzen.^[68] Ein Gen, das im menschlichen Genom vorhanden ist (ARHGAP11B) kann eine wichtige Rolle bei der Gyrifizierung und Enzephalisierung spielen.^[77]

Funktion

Motorsteuerung

Der Frontallappen ist an Argumentation, motorischer Kontrolle, Emotion und Sprache beteiligt. Es enthält die Motorkortex, was an der Planung und Koordinierung der Bewegung beteiligt ist; das präfrontaler Kortex, was für die kognitive Funktionen auf höherer Ebene verantwortlich ist; und Brocas Platz, was für die Sprachproduktion unerlässlich ist.^[78] Das Motorsystem des Gehirns ist verantwortlich für die Generation und Kontrolle von Bewegung.^[79] Erzeugte Bewegungen gehen vom Gehirn durch Nerven zu motorische Neuronen im Körper, die die Wirkung von kontrollieren Muskeln. Das Corticospinaltrakt trägt Bewegungen aus dem Gehirn, durch die Rückenmark, an den Oberkörper und die Gliedmaßen.^[80] Das Hirnnerven Tragen Sie Bewegungen mit Augen, Mund und Gesicht.

Grobe Bewegung - wie z. Fortbewegung und die Bewegung von Armen und Beinen - wird in der erzeugt Motorkortex, unterteilt in drei Teile: die Primärer motorischer Kortex, gefunden in der Precentral Gyrus und hat Abschnitte, die der Bewegung verschiedener Körperteile gewidmet sind. Diese Bewegungen werden von zwei anderen Bereichen unterstützt und reguliert Vordere zum primären Motorkortex: die Prämotorbereich und die ergänzender Motorbereich.^[81] Die Hände und der Mund haben einen viel größeren Bereich, der ihnen gewidmet ist als andere Körperteile, was eine feinere Bewegung ermöglicht. Dies wurde in a visualisiert Motor Homunculus.^[81] Impulse, die aus dem Motorkortex erzeugt werden, fahren entlang der Corticospinaltrakt entlang der Vorderseite der Medulla und überqueren (überkreuzen (dekussat) Bei der Medullärpyramiden. Diese reisen dann die entlang des Rückenmarkmit den meisten verbinden sich mit Interneurone, wiederum an Verbindung mit einer Verbindung zu niedrigere Motoneuronen innerhalb der graue Zellen Das überträgt dann den Impuls, sich selbst in die Muskeln zu bewegen.^[80] Das Kleinhirn und Basalganglienspielen eine Rolle in feinen, komplexen und koordinierten Muskelbewegungen.^[82] Verbindungen zwischen dem Kortex und dem Basalganglien -Kontroll -Muskeltonus, der Haltung und der Bewegungsinitiation und werden als die bezeichnet Extrapyramidensystem.^[83]

Sensorisch

Das sensorisches Nervensystem ist an der Rezeption und Verarbeitung von beteiligt sensorische Informationen. Diese Informationen werden durch die Hirnnerven, durch Gebiet im Rückenmark und direkt in Zentren des Gehirns empfangen, die dem Blut ausgesetzt sind.^[84] Das Gehirn empfängt und interpretiert auch Informationen von der besondere Sinne von Vision, Geruch, Hören, und Geschmack. Gemischte motorische und sensorische Signale sind auch integriert.^[84]

Von der Haut erhält das Gehirn Informationen darüber schöne Berührung, Druck, Schmerzen, Vibration und Temperatur. Aus den Gelenken erhält das Gehirn Informationen darüber gemeinsame Position.^[85] Das sensorischer Kortex befindet sich direkt in der Nähe des Motorkortex und hat wie der Motorkortex Bereiche im Zusammenhang mit dem Gefühl aus verschiedenen Körperteilen. Empfindung von a gesammelt sensorischer Empfänger Auf der Haut wird in ein Nervensignal geändert, das eine Reihe von Neuronen durch Traktate im Rückenmark übergeben wird. Das Rückensäule -medialer Lemniscus -Weg Enthält Informationen über feine Berührung, Schwingung und Position der Gelenke. Die Pfadfasern wandern den hinteren Teil des Rückenmarks zum hinteren Teil der Medulla, wo sie sich miteinander verbinden Neuronen zweiter Ordnung das sofort Senden Sie Fasern in die Mittellinie. Diese Fasern reisen dann nach oben in die ventrrobasaler Komplex im Thalamus, wo sie sich mit verbinden Neuronen dritter Ordnung die Fasern an den sensorischen Kortex senden.^[85] Das spinothalamischer Trakt trägt Informationen über Schmerzen, Temperatur und grobe Berührung. Die Pfadfasern wandern das Rückenmark hinauf und verbinden sich mit Neuronen zweiter Ordnung in der Netzartige Struktur des Hirnstamms für Schmerzen und Temperatur und enden auch am ventrobasalen Komplex des Thalamus für grobe Berührung.^[86]

Vision wird durch Licht erzeugt, das die trifft Retina des Auges. Photorezeptoren in der Netzhaut Transducuce der sensorische Reiz von hell in eine Elektrik Nervensignal das wird an die gesendet visueller Kortex im Occipitallappen. Visuelle Signale lassen die Retinas durch die Sehnerven. Sehnervenfasern aus den Nasenhälften der Retinas zu den gegenüberliegenden Seiten kreuzen Verbinden Sie die Fasern von den zeitlichen Hälften der gegenüberliegenden Retinas, um die zu bilden Optikstreifen. Die Anordnungen der Optik der Augen und die visuellen Pfade bedeuten das Sehen von links Sichtfeld wird von der rechten Hälfte jeder Netzhaut empfangen, wird vom richtigen visuellen Kortex verarbeitet und umgekehrt. Die optischen Traktfasern erreichen das Gehirn am Lateraler Genikulatkernund reisen durch die Optische Strahlung den visuellen Kortex erreichen.^[87]

Hören und Gleichgewicht werden beide in der generiert Innenohr. Ton führt zu Vibrationen der Ossikeln die weiterhin weiterhin weiterhin das Hörorganund Veränderung des Gleichgewichts führt zur Bewegung von Flüssigkeiten im Innenohr. Dies erzeugt ein Nervenssignal, das durch das fließt Vestibulocochlear -Nerv. Von hier aus übergeht es bis zum Cochlea -Kerne, das Überlegener Olivary -Kern, das medialer Genikulatkernund schließlich die Hörstrahlung zum Hörrinde.^[88]

Der Sinn von Geruch wird erzeugt von Rezeptorzellen in dem Epithel des Riechschleimhaut in dem Nasenhöhle. Diese Informationen erfolgen über die Geruchsnerv was in den Schädel durchläuft ein relativ durchlässiger Teil. Dieser Nerv überträgt sich auf die neuronalen Schaltkreise der Geruchsbirne von wo Informationen an die übergeben werden olfaktorischer Kortex.^[89][90] Geschmack wird erzeugt von Rezeptoren auf der Zunge und gab die weiter Gesichts- und Glossopharyngealnerven in die Einzelkern im Hirnstamm. Einige Geschmacksinformationen werden auch vom Pharynx über die in diesen Bereich übergeben Vagusnerv. Informationen werden dann von hier durch den Thalamus in die übergeben Gustatory Cortex.^[91]

Verordnung

Autonom Funktionen des Gehirns umfassen die Regulierung oder Rhythmische Kontrolle des Pulsschlag und Atemfrequenzund pflegen Homöostase.

Blutdruck und Pulsschlag werden von der beeinflusst Vasomotor -Zentrum der Medulla, die dazu führt, dass Arterien und Venen in Ruhe etwas verengt werden. Dies geschieht, indem es die beeinflusst sympathisch und parasympathische Nervensysteme über die Vagusnerv.^[92] Informationen über den Blutdruck werden durch erzeugt Barorezeptoren in Aortenkörper in dem Aortenbogenund ging am Gehirn entlang der Afferente Fasern des Vagusnervs. Informationen über die Druckänderungen in der Carotissinus kommt von Karotiskörper befindet sich in der Nähe des Halsschlagader und dies wird über a übergeben Nerv Mit dem zusammenarbeiten Glossopharyngealnerv. Diese Informationen reisen auf die Einzelkern in der Medulla. Signale von hier beeinflussen das vasomotorische Zentrum, um die Venen- und Arterienverengung entsprechend anzupassen.^[93]

Das Gehirn steuert die Atemfrequenzhauptsächlich von Atemzentren in der Medulla und Pons.^[94] Die Atemzentren kontrollieren Atmungdurch Erzeugen von motorischen Signalen, die das Rückenmark entlang der Rückenmark weitergegeben werden Phrenic -Nerv zum Membran und andere Atmungsmuskeln. Das ist ein gemischter Nerv Das führt sensorische Informationen zurück in die Zentren. Es gibt vier Atemzentren, drei mit einer klar definierten Funktion und ein apneuchisches Zentrum mit weniger klarer Funktion. In der Medulla verursacht eine dorsale Atemgruppe den Wunsch danach Einatmen und empfängt sensorische Informationen direkt aus dem Körper. Auch in der Medulla beeinflusst die ventrale Atmungsgruppe Ausatmen während der Anstrengung. In den Pons die Pneumotaxic Center beeinflusst die Dauer jedes Atemzugs,^[94] und die apneuchisches Zentrum scheint einen Einfluss auf das Inhalation zu haben. Die Atmungszentren erkennen direkt Blut Kohlendioxid und pH. Informationen über Blut Sauerstoff, Kohlendioxid und pH -Werte werden auch an den Wänden von Arterien in der festgestellt periphere Chemorezeptoren der Aorten- und Karotiskörper. Diese Informationen werden über die Vagus- und Glossopharyngealnerven an die Atemzentren weitergegeben. Hoher Kohlendioxid, ein saurer pH oder niedriger Sauerstoff stimulieren die Atemzentren.^[94] Der Wunsch zu atmen wird ebenfalls beeinflusst von Lungenrezeptoren In den Lungen, die beim Aktivieren die Lunge daran hindern, über den Vagusnerv an die Atmungszentren zu übertragen.^[94]

Das Hypothalamus in dem Diencephalon, ist an der Regulierung vieler Funktionen des Körpers beteiligt. Funktionen umfassen Neuroendokrin Regulierung, Regulierung der zirkadianer Rhythmus, Kontrolle über die vegetatives Nervensystemund die Regulierung von Flüssigkeit und Nahrungsaufnahme. Der zirkadiane Rhythmus wird von zwei Hauptzellgruppen im Hypothalamus kontrolliert. Der vordere Hypothalamus umfasst die suprachiasmatischen Nucleus und die ventrolateraler präoptischer Kern Was durch Genexpressionszyklen ungefähr 24 Stunden erzeugt zirkadiane Uhr. In dem zirkadianer Tag ein Ultradianer Rhythmus Kontrolle über das Schlafmuster. Schlafen ist eine wesentliche Voraussetzung für Körper und Gehirn und ermöglicht das Schließen und Ruhe der Körpersysteme. Es gibt auch Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass der tägliche Aufbau von Toxinen im Gehirn im Schlaf entfernt wird.^[95] Das Gehirn verbraucht zwar ein Fünftel des gesamten Energiebedarfs des Körpers. Schlafen Reduziert diese Verwendung notwendigerweise und gibt Zeit für die Wiederherstellung des Energiegesprächs ATP. Die Effekte von Schlafentzug Zeigen Sie das absolute Schlaf.^[96]

Das lateraler Hypothalamus enthält orexinerge Neuronen, die kontrollieren Appetit und Erregung durch ihre Projektionen an die Aufsteigendes retikuläres Aktivierungssystem.^[97][98] Der Hypothalamus kontrolliert die Hypophyse durch die Freisetzung von Peptiden wie z. Oxytocin, und Vasopressin, ebenso gut wie Dopamin in die Median Eminenz. Durch die autonomen Projektionen ist der Hypothalamus an der Regulierung von Funktionen wie Blutdruck, Herzfrequenz, Atmung, Schwitzen und anderen homöostatischen Mechanismen beteiligt.^[99] Der Hypothalamus spielt auch eine Rolle bei der thermischen Regulation und ist, wenn sie vom Immunsystem stimuliert, in der Lage, a zu erzeugen Fieber. Der Hypothalamus wird von den Nieren beeinflusst: Wenn der Blutdruck fällt, der, der Renin Von den Nieren freigesetzt von den Nieren stimuliert das Trinken. Der Hypothalamus reguliert auch die Nahrungsaufnahme durch autonome Signale und die Hormonfreisetzung durch das Verdauungssystem.^[100]

Sprache

Während die Sprachfunktionen traditionell als lokalisiert angesehen wurden, um zu lokalisiert zu werden Wernickes Gebiet und Brocas Platz,^[101] Es ist jetzt meistens akzeptiert, dass ein breiteres Netzwerk von kortikal Regionen tragen zu Sprachfunktionen bei.^{[102][103][104]}

Die Studie darüber, wie Sprache dargestellt, verarbeitet und verarbeitet und erworben durch das Gehirn wird genannt Neurolinguistik, das ist eine große multidisziplinäre Feldzeichnung aus Kognitive Neurowissenschaften, Kognitive Linguistik, und Psycholinguistik.^[105]

Lateralisierung

Das Cerebrum hat a kontralaterale Organisation Mit jeder Hemisphäre des Gehirns interagiert hauptsächlich mit einer Hälfte des Körpers: Die linke Seite des Gehirns interagiert mit der rechten Seite des Körpers und umgekehrt. Die Entwicklungsursache dafür ist ungewiss.^[106] Motorische Verbindungen vom Gehirn zum Rückenmark und sensorische Verbindungen vom Rückenmark zum Gehirn, beide Kreuzseite im Hirnstamm. Die visuelle Eingabe folgt einer komplexeren Regel: Die optischen Nerven aus den beiden Augen kommen an einem Punkt, der als der namens die Optische Chiasmusund die Hälfte der Fasern von jedem Nerv, um sich dem anderen anzuschließen.^[107] Das Ergebnis ist, dass Verbindungen von der linken Hälfte der Netzhaut in beiden Augen auf die linke Seite des Gehirns gehen, während Verbindungen von der rechten Hälfte der Netzhaut zur rechten Seite des Gehirns gehen.^[108] Da jede Hälfte der Netzhaut Licht erhält, die von der gegenüberliegenden Hälfte des Gesichtsfeldes stammt, ist die funktionale Konsequenz, dass die visuelle Eingabe von der linken Seite der Welt auf die rechte Seite des Gehirns geht und umgekehrt.^[106] Somit erhält die rechte Seite des Gehirns eine somatosensorische Eingabe von der linken Körperseite und die visuelle Eingabe von der linken Seite des Gesichtsfeldes.^[109][110]

Die linken und rechten Seiten des Gehirns erscheinen symmetrisch, funktionieren jedoch asymmetrisch.^[111] Zum Beispiel ist das Gegenstück zum linken Hemisphäre-Motorbereich, der die rechte Hand steuert, der rechte Hemisphärebereich, der die linke Hand steuert. Es gibt jedoch mehrere wichtige Ausnahmen, die Sprache und räumliche Wahrnehmung betreffen. Der linke Frontallappen dominiert für die Sprache. Wenn ein wichtiger Sprachbereich in der linken Hemisphäre beschädigt ist, kann das Opfer nicht sprechen oder verstehen.^[111] Während äquivalente Schäden an der richtigen Hemisphäre nur geringfügige Beeinträchtigungen für die Sprachkenntnisse verursachen würden.

Ein wesentlicher Teil des aktuellen Verständnisses der Wechselwirkungen zwischen den beiden Hemisphären stammt aus der Untersuchung von "geteiltes Gehirn Patienten " - Menschen, die sich einer chirurgischen Transektion des Corpus callosum unterzogen, um die Schwere der epileptischen Anfälle zu verringern.^[112] Diese Patienten zeigen kein ungewöhnliches Verhalten, das sofort offensichtlich ist, aber in einigen Fällen können sich fast wie zwei verschiedene Menschen im selben Körper verhalten, wobei die rechte Hand eine Aktion ergreifen und dann die linke Hand sie rückgängig machen.^[112][113] Diese Patienten können es kurz ein Bild auf der rechten Seite des visuellen Fixierpunkts zeigten, können es mündlich beschreiben, aber wenn das Bild links angezeigt wird, können es es nicht beschreiben, können aber möglicherweise einen Hinweis geben mit der linken Hand der Art des gezeigten Objekts.^[113][114]

Emotion

Emotionen werden im Allgemeinen als zweistufige Mehrkomponentenprozesse definiert Auslöser, gefolgt von psychologischen Gefühlen, Bewertung, Ausdruck, autonomen Reaktionen und Handlungsneigung.^[115] Versuche, grundlegende Emotionen für bestimmte Gehirnregionen zu lokalisieren, waren umstritten; Einige Untersuchungen fanden keine Beweise für bestimmte Orte, die Emotionen entsprechen, sondern stellten stattdessen fest, dass die Schaltkreise für allgemeine emotionale Prozesse beteiligt waren. Das Amygdala, Orbitofrontaler Kortex, mitten und anterior Insula Cortex und lateral präfrontaler Kortex, schienen an der Erzeugung der Emotionen beteiligt zu sein, während schwächere Beweise für die gefunden wurden Ventraler Tegmentalgebiet, ventrales Pallidum und Nucleus accumbens in Anreiz Salience.^[116] Andere haben jedoch Hinweise auf die Aktivierung spezifischer Regionen wie die gefunden Basalganglien im Glück die Subkallosal Cingulate Cortex in Traurigkeit und Amygdala in Furcht.^[117]

Erkenntnis

Das Gehirn ist verantwortlich für Erkenntnis,^[118][119] welche durch zahlreiche Funktionen funktioniert Prozesse und Exekutivfunktionen.^{[119][120][121]} Zu den Exekutivfunktionen gehören die Fähigkeit, Informationen zu filtern und irrelevante Reize auszuschalten Aufmerksamkeitskontrolle und kognitive Hemmung, Die Fähigkeit, Informationen zu verarbeiten und zu manipulieren Arbeitsgedächtnisdie Fähigkeit, gleichzeitig über mehrere Konzepte nachzudenken und Aufgaben wechseln mit Kognitive Flexibilität, die Fähigkeit zu hemmen Impulse und Präpotenteilungen mit Hemmkontrolleund die Fähigkeit, die Relevanz von Informationen oder Angemessenheit einer Handlung zu bestimmen.^[120][121] Ausführungsfunktionen höherer Ordnung erfordern die gleichzeitige Verwendung mehrerer grundlegender Führungsfunktionen Planung, Prospektion und fließende Intelligenz (d. h., Argumentation und Probleme lösen).^[121]

Das präfrontaler Kortex spielt eine wichtige Rolle bei der Vermittlung von Führungsfunktionen.^{[119][121][122]} Die Planung beinhaltet die Aktivierung der Dorsolateraler präfrontaler Kortex (DLPFC), Vorderer cingulärer Kortex, angularer präfrontaler Kortex, rechter präfrontaler Kortex und Supramarginaler Gyrus.^[122] Arbeitsgedächtnismanipulation beinhaltet die DLPFC, Minderwertiger Frontalgyrusund Bereiche der Parietalrinde.^[119][122] Inhibitory control beinhaltet mehrere Bereiche des präfrontalen Kortex sowie der Caudat -Kern und Subthalamuskern.^{[121][122][123]}

Physiologie

Neurotransmission

Die Gehirnaktivität wird durch die Zusammenhänge von ermöglicht Neuronen die miteinander verbunden sind, um ihre Ziele zu erreichen.^[124] Ein Neuron besteht aus a Zellkörper, Axon, und Dendriten. Dendriten sind häufig umfangreiche Zweige, die Informationen in Form von Signalen aus den Axonterminals anderer Neuronen erhalten. Die erhaltenen Signale können dazu führen, dass das Neuron eine initiiert Aktionspotential (Ein elektrochemisches Signal oder Nervenimpuls), das entlang seines Axons an den Axonterminal geschickt wird, um mit den Dendriten oder mit dem Zellkörper eines anderen Neurons zu verbinden. Ein Aktionspotential wird am initiiert Anfangssegment eines Axons, der einen spezialisierten Proteinekomplex enthält.^[125] Wenn ein Aktionspotential das Axonterminal erreicht, löst es die Freisetzung von a aus Neurotransmitter an einer Synapse Das verbreitet ein Signal, das auf die Zielzelle wirkt.^[126] Diese chemischen Neurotransmitter umfassen Dopamin, Serotonin, GABA, Glutamat, und Acetylcholin.^[127] GABA ist der Haupthemmneurotransmitter im Gehirn, und Glutamat ist der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter.^[128] Neuronen verknüpfen bei Synapsen zu Form Neuronale Wege, Nervenkreise, und große aufwändige Netzwerksysteme so wie die Salience -Netzwerk und die Standardmodus -Netzwerkund die Aktivität zwischen ihnen wird durch den Prozess von angetrieben Neurotransmission.

Stoffwechsel

Das Gehirn verbraucht bis zu 20% der Energie, die der menschliche Körper verbraucht hat, mehr als jedes andere Organ.^[129] In Menschen, Blutzucker ist die primäre Energiequelle für die meisten Zellen und ist für die normale Funktion in einer Reihe von Geweben, einschließlich des Gehirns, entscheidend.^[130] Das menschliche Gehirn verbraucht ungefähr 60% des Blutzuckers bei nüchternen, sitzenden Individuen.^[130] Gehirn Stoffwechsel Normalerweise stützt sich auf Blut Glucose als Energiequelle, aber in Zeiten niedriger Glukose (wie z. Fasten, Ausdauerübung, oder begrenzt Kohlenhydrat Einnahme), das Gehirn verwendet Ketonkörper für Kraftstoff mit einem geringeren Bedarf an Glukose. Das Gehirn kann auch nutzen Laktat während des Trainings.^[131] Das Gehirn speichert Glukose in Form von Glykogen, wenn auch in deutlich kleineren Mengen als in der gefundenen Leber oder Skelettmuskulatur.^[132] Langkettige Fettsäuren kann das nicht überqueren Blut-Hirn-SchrankeAber die Leber kann diese nach unten brechen, um Ketonkörper zu produzieren. Jedoch, kurzkettige Fettsäuren (z.B., Buttersäure, Propionsäure, und Essigsäure) und die Mittelkettiger Fettsäuren, Oktansäure und Heptansäurekann die Blut -Hirn -Schranke überqueren und durch metabolisiert werden Gehirnzellen.^{[133][134][135]}

Obwohl das menschliche Gehirn nur 2% des Körpergewichts ausmacht, erhält es 15% des Herzzeitvolumens, 20% des Gesamtkörper -Sauerstoffverbrauchs und 25% des Gesamtkörpers Glucose Nutzung.^[136] Das Gehirn verwendet hauptsächlich Glukose für Energie und Entbehrung von Glukose, wie es in der Fall ist Hypoglykämie, kann zu Bewusstseinsverlust führen.^[137] Der Energieverbrauch des Gehirns variiert im Laufe der Zeit nicht stark, sondern aktive Regionen des Kortex verbrauchen etwas mehr Energie als inaktive Regionen, was die Grundlage für die bildet Funktionelles Neuroimaging Methoden von HAUSTIER und fmri.^[138] Diese Techniken bieten ein dreidimensionales Bild der Stoffwechselaktivität.^[139] Eine vorläufige Studie zeigte, dass der Hirnstoffwechsel beim Menschen im Alter von etwa fünf Jahren ihren Höhepunkt erreicht.^[140]

Die Funktion von schlafen ist nicht vollständig verstanden; Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass der Schlaf die Freigabe von metabolischen Abfallprodukten verbessert, von denen einige potenziell sind neurotoxisch, aus dem Gehirn und kann auch Reparatur zulassen.^{[52][141][142]} Es gibt Hinweise darauf, dass die erhöhte Clearance des Stoffwechsels im Schlaf durch erhöhte Funktionsweise des Glymphatesystem.^[52] Der Schlaf kann sich auch auf die kognitive Funktion auswirken, indem unnötige Verbindungen geschwächt werden.^[143]

Forschung

Das Gehirn ist nicht vollständig verstanden und die Forschung ist noch nicht abgeschlossen.^[144] NeurowissenschaftlerZusammen mit Forschern aus alliierten Disziplinen untersuchen Sie, wie das menschliche Gehirn funktioniert. Die Grenzen zwischen den Spezialitäten von Neurowissenschaften, Neurologie und andere Disziplinen wie Psychiatrie haben verblasst, wie sie alle von beeinflusst werden von Grundlagenforschung in Neurowissenschaften.

Die Neurowissenschaftsforschung hat in den letzten Jahrzehnten erheblich gewachsen. Das "Jahrzehnt des Gehirns"Eine Initiative der Regierung der Vereinigten Staaten in den neunziger Jahren soll einen Großteil dieser Forschungszunahme ausgezeichnet haben.^[145] und wurde 2013 von der verfolgt Gehirninitiative.^[146] Das Human Connectome -Projekt War eine fünfjährige Studie, die 2009 gestartet wurde, um die anatomischen und funktionellen Verbindungen von Teilen des Gehirns zu analysieren, und lieferte viele Daten.^[144]

Methoden

Informationen über die Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns stammen aus einer Vielzahl von experimentellen Methoden, einschließlich Tieren und Menschen. Informationen über Gehirntrauma und Schlaganfall haben Informationen über die Funktion von Teilen des Gehirns und die Auswirkungen von geliefert Gehirnschaden. Neuroimaging wird verwendet, um das Gehirn zu visualisieren und die Gehirnaktivität aufzuzeichnen. Elektrophysiologie wird verwendet, um die elektrische Aktivität des Kortex zu messen, aufzunehmen und zu überwachen. Messungen können von sein Lokale Feldpotentiale von kortikalen Bereichen oder der Aktivität eines einzelnen Neurons. Ein Elektroenzephalogramm kann die elektrische Aktivität des Kortex mithilfe der Aufzeichnung verwenden Elektroden nicht invasiv auf dem platziert Kopfhaut.^[147][148]

Invasive Maßnahmen umfassen Elektrokortikographie, die Elektroden verwendet, die direkt auf der freiliegenden Oberfläche des Gehirns platziert sind. Diese Methode wird in verwendet kortikale Stimulationskartierung, verwendet bei der Untersuchung der Beziehung zwischen kortikalen Bereichen und ihrer systemischen Funktion.^[149] Durch viel kleiner Mikroelektroden, Einzeleinheitenaufnahmen Kann aus einem einzigen Neuron hergestellt werden, das ein Hoch liefert räumliche Auflösung und hoch zeitliche Auflösung. Dies hat die Verknüpfung der Gehirnaktivität mit Verhalten und die Erzeugung neuronaler Karten ermöglicht.^[150]

Die Entwicklung von zerebrale Organoide hat Wege zur Untersuchung des Wachstums des Gehirns und des Kortex und zum Verständnis der Krankheitsentwicklung geöffnet und weitere Auswirkungen auf therapeutische Anwendungen anbietet.^[151][152]

Bildgebung

Funktionelles Neuroimaging Techniken zeigen Veränderungen der Gehirnaktivität, die sich auf die Funktion bestimmter Gehirnbereiche beziehen. Eine Technik ist funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), der die Vorteile gegenüber früheren Methoden von hat SPECT und HAUSTIER nicht die Verwendung von Gebrauch von brauchen radioaktive Materialien und eine höhere Auflösung anzubieten.^[153] Eine andere Technik ist Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie. Diese Methoden stützen sich auf die hämodynamische Reaktion Dies zeigt Veränderungen in der Gehirnaktivität in Bezug auf Veränderungen in Blutkreislauf, nützlich in Kartierung von Funktionen zu Gehirnbereichen.^[154] Ruhestatus fmri Betrachtet die Wechselwirkung von Gehirnregionen, während das Gehirn keine bestimmte Aufgabe ausführt.^[155] Dies wird auch verwendet, um die zu zeigen Standardmodus -Netzwerk.

Jeder elektrische Strom erzeugt ein Magnetfeld; neuronale Schwingungen induzieren schwache Magnetfelder und in funktionaler Magnetoenzephalographie Der produzierte Strom kann eine lokalisierte Gehirnfunktion in hoher Auflösung zeigen.^[156] Traktographie Verwendet MRT und Bildanalyse erschaffen 3D -Bilder des Nervengebiet des Gehirns. Connectogramme Geben Sie eine grafische Darstellung der neuronale Verbindungen des Gehirns.^[157]

Unterschiede in Gehirnstruktur kann gemessen werden Bei einigen Störungen, insbesondere bei Schizophrenie und Demenz. Unterschiedliche biologische Ansätze, die Bildgebung verwenden, haben beispielsweise mehr Einblicke in die Störungen von gegeben Depression und Zwangsstörung. Eine wichtige Informationsquelle über die Funktion von Gehirnregionen ist die Auswirkungen von Schäden auf sie.^[158]

Fortschritte in der Neuroimaging haben objektive Einblicke in psychische Störungen ermöglicht, was zu einer schnelleren Diagnose, einer genaueren Prognose und einer besseren Überwachung führte.^[159]

Gen- und Proteinexpression

Bioinformatik ist ein Studienbereich, der die Erstellung und Weiterentwicklung von Datenbanken sowie rechnerische und statistische Techniken umfasst, die in Studien des menschlichen Gehirns, insbesondere in den Bereichen von Gen- und Proteinexpression. Bioinformatik und Studien in Genomik, und Funktionelle Genomik, erzeugte die Notwendigkeit DNA -Annotation, a Transkriptom -TechnologieIdentifizierung Gene, ihre Standorte und Funktionen.^{[160][161][162]} Genekards ist eine Hauptdatenbank.

Ab 2017^{[aktualisieren]}, knapp 20.000 Protein-kodierende Gene werden im Menschen ausgedrückt, ausgedrückt,^[160] und rund 400 dieser Gene sind hirnspezifisch.^[163][164] Die Daten, die angeliefert wurden Genexpression Im Gehirn hat weitere Erforschung einer Reihe von Störungen angeheizt. Die langfristige Verwendung von Alkohol hat beispielsweise eine veränderte Genexpression im Gehirn und spezifische Veränderungen vom Typ Zell gezeigt Alkoholkonsumstörung.^[165] Diese Änderungen wurden in der festgestellt synaptisch Transkriptom im präfrontalen Kortex und werden als Faktor angesehen, der den Antrieb zur Alkoholabhängigkeit und auch für andere verursacht Substanz Missbräuche.^[166]

Andere verwandte Studien haben auch Hinweise auf synaptische Veränderungen und deren Verlust in der gezeigt Alternder Gehirn. Veränderungen der Genexpression verändern die Proteinespiegel in verschiedenen neuronalen Wegen, und dies hat sich gezeigt, dass dies bei synaptischer Kontaktfunktionsstörung oder -verlust ersichtlich ist. Es wurde festgestellt, dass diese Dysfunktion viele Strukturen des Gehirns beeinflusst und auf hemmende Neuronen einen deutlichen Effekt hat, was zu einem verringerten Neurotransmissionsniveau und einem anschließenden kognitiven Rückgang und Krankheiten führt.^[167][168]

Klinische Bedeutung

Verletzung

Hirnverletzung kann sich in vielerlei Hinsicht manifestieren. Schädel-Hirn-Trauma, zum Beispiel empfangen in Kontaktsport, nach einer Herbst, oder ein Verkehr oder Arbeitsunfall, kann sowohl mit unmittelbaren als auch längerfristigen Problemen in Verbindung gebracht werden. Sofortige Probleme können einschließen Blutungen im GehirnDies kann das Gehirngewebe komprimieren oder seine Blutversorgung beschädigen. Blutergüsse Für das Gehirn kann auftreten. Blutergüsse kann weit verbreitete Schäden an den Nervengebieten verursachen, die zu einem Zustand von führen können diffuse axonale Verletzung.^[169] A gebrochener Schädel, Verletzung eines bestimmten Gebiets, Taubheit, und Gehirnerschütterung sind auch mögliche sofortige Entwicklungen. Zusätzlich zum Verletzungsort kann die gegenüberliegende Seite des Gehirns betroffen sein, als a als a Verhütung Verletzung. Langfristige Probleme, die sich entwickeln können, umfassen Posttraumatische Belastungsstörung, und Hydrozephalus. Chronische traumatische Enzephalopathie kann sich nach mehreren entwickeln Kopfverletzungen.^[170]

Erkrankung

Neurodegenerative Krankheiten führen zu fortschreitenden Schäden an verschiedenen Teilen der Funktion des Gehirns und sich mit dem Alter verschlechtern. Häufige Beispiele sind Demenz wie zum Beispiel Alzheimer-Krankheit, Alkoholische Demenz oder vaskuläre Demenz; Parkinson-Krankheit; und andere seltenere ansteckende, genetisch bedingte oder metabolische Ursachen wie z. Huntington-Krankheit, Motoneuronerkrankungen, HIV -Demenz, Syphilis-bedingte Demenz und Wilson -Krankheit. Neurodegenerative Erkrankungen können verschiedene Teile des Gehirns beeinflussen und die Bewegung beeinflussen. Erinnerungund Kognition.^[171]

Das Gehirn kann zwar durch die Blut -Hirn -Schranke geschützt, kann durch Infektionen einschließlich einschließlich Infektionen beeinflusst werden Viren, Bakterien und Pilze. Infektion kann von der sein Hirnhaut (Meningitis), die Gehirnsache (Enzephalitis) oder innerhalb der Gehirnsache (wie a zerebraler Abszess).^[172] Selten Prionkrankheiten einschließlich Creutzfeldt-Jakob-Krankheit und sein Variante, und Kuru kann auch das Gehirn beeinflussen.^[172]

Tumoren

Hirntumoren Kann beides sein gutartig oder krebsartig. Die meisten bösartigen Tumoren entstehen aus einem anderen Körperteil, am häufigsten von der Lunge, Brust und Haut.^[173] Krebs des Gehirngewebes kann ebenfalls auftreten und stammen aus jedem Gewebe im und um das Gehirn. Meningiom, Krebs der Meningen im Gehirn, ist häufiger als Krebs des Gehirngewebes.^[173] Krebserkrankungen im Gehirn können Symptome im Zusammenhang mit ihrer Größe oder Position verursachen, mit Symptomen wie Kopfschmerzen und Übelkeit oder der allmählichen Entwicklung fokaler Symptome wie allmählicher Schwierigkeiten beim Sehen, Schlucken, Sprechen oder als Stimmungsänderung.^[173] Krebserkrankungen werden im Allgemeinen durch die Verwendung von CT -Scans und MRT -Scans untersucht. Eine Vielzahl anderer Tests, einschließlich Blutuntersuchungen und Lumbalpunktion Bühne des Krebses.^[173] Das Kortikosteroid Dexamethason wird oft gegeben, um die zu verringern Schwellung von Gehirngewebe um einen Tumor. Eine Operation kann jedoch berücksichtigt werden, angesichts der Komplexität vieler Tumoren oder basierend auf dem Tumorstadium oder auf dem Typ. Strahlentherapie oder Chemotherapie kann als geeigneter angesehen werden.^[173]

Psychische Störungen

Psychische Störungen, wie zum Beispiel Depression, Schizophrenie, bipolare Störung, Posttraumatische Belastungsstörung, Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung, Zwangsstörung, Tourette Syndrom, und SuchtEs ist bekannt, dass sie sich auf die Funktionsweise des Gehirns beziehen.^{[123][127][174]} Die Behandlung von psychischen Störungen kann einschließen Psychotherapie, Psychiatrie, soziale Intervention und persönlich Wiederherstellung Arbeit oder kognitive Verhaltenstherapie; Die zugrunde liegenden Probleme und die damit verbundenen Prognosen variieren signifikant zwischen Individuen.^[175]

Epilepsie

Epileptische Anfälle werden angenommen, dass sie sich auf abnormale elektrische Aktivität beziehen.^[176] Anfallsaktivität kann sich als manifestieren Abwesenheit von Bewusstsein, Fokus Effekte wie Gliedmaßenbewegungen oder Hindernisse der Sprache oder sein verallgemeinert in der Natur.^[176] Status epilepticus Bezieht sich auf einen Anfall oder eine Reihe von Anfällen, die nicht innerhalb von 5 Minuten gekündigt wurden.^[177] Anfälle haben eine große Anzahl von Ursachen, jedoch treten viele Anfälle auf, ohne dass eine endgültige Ursache gefunden wird. In einer Person mit Epilepsie, Risikofaktoren für weitere Anfälle können Schlaflosigkeit, Drogen- und Alkoholkonsum und Stress umfassen. Anfälle können untersucht werden Bluttests, EEG und verschiedene medizinische Bildgebung Techniken basierend auf dem Krankengeschichte und ärztliche Untersuchung Ergebnisse.^[176] Zusätzlich zur Behandlung einer zugrunde liegenden Ursache und zur Verringerung der Exposition gegenüber Risikofaktoren, Antikonvulsant Medikamente können eine Rolle bei der Verhinderung weiterer Anfälle spielen.^[176]

Angeboren

Einige Gehirnstörungen wie Tay-Sachs-Krankheit^[178] sind angeboren,^[179] und verbunden mit genetisch und Chromosomal Mutationen.^[179] Eine seltene Gruppe von angeborenen ephalische Störungen bekannt als Lissenzephalie ist gekennzeichnet durch das Fehlen oder Unzulänglichkeit von kortikaler Faltung.^[180] Normal Entwicklung des Gehirns kann während der Betroffenheit während Schwangerschaft durch Ernährungsmangel,^[181] Teratogene,^[182] Infektionskrankheiten,^[183] und durch die Verwendung von Freizeitdrogen, einschließlich Alkohol (was dazu führen kann Störungen des fetalen Alkoholspektrums).^[181][184]

Streicheln

A streicheln ist ein Abnahme der Blutversorgung zu einem Bereich des Gehirns verursacht Zelltod und Gehirnverletzung. Dies kann zu einer breiten Palette von führen Symptome, einschließlich der "SCHNELL"Symptome von Gesichtsanfall, Armschwäche und Sprachschwierigkeiten (einschließlich mit Sprechen und Wörter finden oder Sätze bilden).^[185] Die Symptome beziehen sich auf die Funktion des betroffenen Bereichs des Gehirns und können auf die wahrscheinliche Stelle und die Ursache des Schlaganfalls hinweisen. Schwierigkeiten mit Bewegung, Sprache oder Sicht beziehen sich normalerweise auf das Großhirn, während Ungleichgewicht, Doppelte Vision, Schwindel und Symptome, die mehr als eine Körperseite beeinflussen, beziehen sich normalerweise auf das Hirnstamm oder Kleinhirn.^[186]

Die meisten Schlaganfälle resultieren aus dem Verlust der Blutversorgung, typischerweise aufgrund eines Embolus, Bruch eines Fettplaque Ursache Thrombus, oder Verengung kleiner Arterien. Schlaganfälle können auch von resultieren Blutungen im Gehirn.^[187] Vorübergehende ischämische Angriffe (TIAs) sind Schlaganfälle, in denen sich die Symptome innerhalb von 24 Stunden lösen.^[187] Die Untersuchung des Schlaganfalls wird a beinhalten ärztliche Untersuchung (einschließlich eines neurologische Untersuchung) und die Annahme von a KrankengeschichteKonzentration auf die Dauer der Symptome und Risikofaktoren (einschließlich hoher Blutdruck, Vorhofflimmern, und Rauchen).^[188] Weitere Untersuchungen sind bei jüngeren Patienten erforderlich.^[189] Ein EKG und Biotelemetrie kann durchgeführt werden, um sich zu identifizieren Vorhofflimmern; ein Ultraschall kann untersuchen Verengung des Halsschlagader; ein Echokardiogramm kann verwendet werden, um nach Gerinnseln im Herzen zu suchen, Krankheiten der Herzklappen oder die Anwesenheit von a Patent Foramen Ovale.^[189] Bluttests werden routinemäßig als Teil der Aufarbeitung einschließlich Diabetes -Tests und ein Lipidprofil.^[189]

Einige Behandlungen für Schlaganfall sind zeitkritisch. Diese beinhalten Gerinnselauflösung oder chirurgische Entfernung eines Gerinnsels zum ischämische Schlaganfälle, und Dekompression zum hämorrhagische Schlaganfälle.^[190][191] Als Schlaganfall ist zeitkritisch,^[192] Krankenhäuser und sogar die Versorgung des Schlaganfalls vor dem Krankenhaus beinhalten beschleunigte Untersuchungen-normalerweise a CT-Scan Untersuchung eines hämorrhagischen Schlaganfalls und a Ct oder Herr Angiogramm Bewertung von Arterien, die das Gehirn versorgen.^[189] MRT -Scans, nicht als weit verbreitet, kann möglicherweise den betroffenen Bereich des Gehirns genauer nachweisen, insbesondere mit ischämischem Schlaganfall.^[189]

Nach einem Schlaganfall kann eine Person zu einem zugelassen werden Schlaganfall Abteilungund Behandlungen können als gerichtet werden als verhindern Zukünftige Striche, einschließlich fortlaufender Antikoagulation (wie zum Beispiel Aspirin oder Clopidogrel), Antihypertensiva, und lipidsenkende Drogen.^[190] A Multidisziplinäres Team einschließlich Sprachpathologen, Physiotherapeuten, Ergotherapeuten, und Psychologen spielt eine große Rolle bei der Unterstützung einer Person, die von einem Schlaganfall betroffen ist und ihre Rehabilitation.^[193][189] Eine Schlaganfallanamente erhöht das Risiko einer Demenz um rund 70%und der jüngste Schlaganfall das Risiko um rund 120%.^[194]

Gehirn tod

Der Hirntod bezieht sich auf einen irreversiblen Totalverlust der Gehirnfunktion.^[195][196] Dies ist gekennzeichnet durch Koma, Verlust von Reflexe, und Apnoe,^[195] Die Erklärung des Hirntodes variiert jedoch geografisch und wird nicht immer akzeptiert.^[196] In einigen Ländern gibt es auch ein definiertes Syndrom von Hirnstamm Tod.^[197] Erklärung des Todes des Gehirns kann tiefgreifende Auswirkungen als Erklärung nach dem Prinzip von haben medizinische Sinnlosigkeit, wird mit dem Rückzug der Lebenserhaltung verbunden sein,^[198] und wie diejenigen mit Gehirntod oft Organe haben, die für geeignet sind Organspende.^[196][199] Der Prozess wird durch schlechte Kommunikation mit den Familien der Patienten oft erschwert.^[200]

Wenn der Hirntod vermutet wird, reversibel Differentialdiagnosen wie Elektrolyt, neurologische und medikamentenbedingte kognitive Unterdrückung müssen ausgeschlossen werden.^[195][198] Testen auf Reflexe^[b] kann bei der Entscheidung hilfreich sein, ebenso wie das Fehlen von Reaktion und Atmung.^[198] Klinische Beobachtungen, einschließlich eines völligen Mangels an Reaktionsfähigkeit, bekannter Diagnose und neuronale Bildgebung Beweise können eine Rolle bei der Entscheidung spielen, den Tod des Gehirns auszusprechen.^[195]

Gesellschaft und Kultur

Neuroanthropologie ist die Untersuchung der Beziehung zwischen Kultur und Gehirn. Es untersucht, wie das Gehirn zu Kultur führt und wie die Kultur die Gehirnentwicklung beeinflusst.^[201] Kulturelle Unterschiede und ihre Beziehung zur Entwicklung und Struktur des Gehirns werden in verschiedenen Bereichen erforscht.^[202]

Der Verstand

Das Philosophie des Geistes Studien Probleme wie das Problem des Verständnisses Bewusstsein und die Mind -Body -Problem. Die Beziehung zwischen dem Gehirn und dem Geist ist eine bedeutende Herausforderung sowohl philosophisch als auch wissenschaftlich. Dies liegt daran Synapsen, oder nach einer anderen Art von physikalischem Mechanismus. Diese Schwierigkeit wurde von ausgedrückt von Gottfried Leibniz in der Analogie bekannt als Leibniz's Mühle:

Man ist verpflichtet zuzugeben, dass die Wahrnehmung und das, was davon abhängt, für mechanische Prinzipien, dh nach Zahlen und Bewegungen, unerklärlich ist. Wenn man sich vorstellt, dass es eine Maschine gibt, deren Konstruktion sie ermöglichen würde, zu denken, zu erkennen und Wahrnehmung zu haben, könnte man sie vorstellen, während sie die gleichen Proportionen beibehält, damit man sie in eine Windmühle eindringen kann. Angenommen, dies sollte, wenn man darin besucht, nur Teile finden, die sich gegenseitig schieben, und niemals etwas, nach dem man eine Wahrnehmung erklären kann.

- Leibniz, Monadologie^[204]

Zweifel über die Möglichkeit einer mechanistischen Erklärung des Denkens trieb René Descartesund die meisten anderen Philosophen zusammen mit ihm, zu Dualismus: Der Glaube, dass der Geist in gewissem Maße unabhängig vom Gehirn ist.^[205] Es gab jedoch immer ein starkes Argument in die entgegengesetzte Richtung. Es gibt klare empirische Beweise dafür, dass physikalische Manipulationen oder Verletzungen des Gehirns (zum Beispiel durch Drogen bzw. durch Läsionen) den Geist auf wirksame und intime Weise beeinflussen können.^[206][207] Im 19. Jahrhundert der Fall von Phineas GageEin Eisenbahnarbeiter, der durch einen kräftigen Eisenstab verletzt wurde, der durch sein Gehirn fuhr, überzeugte sowohl Forscher als auch die Öffentlichkeit, dass kognitive Funktionen im Gehirn lokalisiert waren.^[203] Nach dieser Denkweise hat ein großer Teil empirischer Beweise für eine enge Beziehung zwischen Gehirnaktivität und geistiger Aktivität die meisten Neurowissenschaftler und zeitgenössischen Philosophen dazu geführt Materialistenund glauben, dass mentale Phänomene letztendlich das Ergebnis von physikalischen Phänomenen sind oder reduzierbar sind.^[208]

Gehirngröße

Die Größe des Gehirns und eines Menschen Intelligenz sind nicht stark verwandt.^[209] Studien neigen dazu, kleine bis moderate zu zeigen Korrelationen (Mittelwert von 0,3 bis 0,4) zwischen dem Gehirnvolumen und Iq.^[210] Die beständigsten Assoziationen werden innerhalb der frontalen, zeitlichen und parietalen Lappen, des Hippocampi und des Kleinhirns beobachtet, aber diese machen nur eine relativ geringe Varianz im IQ, die selbst nur eine teilweise Beziehung zu allgemeiner Intelligenz und Realität hat. Weltleistung.^[211][212]

Andere Tiere, einschließlich Wale und Elefanten, haben größere Gehirne als Menschen. Aber wenn die Massenverhältnis von Gehirn zu Körper berücksichtigt, das menschliche Gehirn ist fast doppelt so groß wie das von a Engpassdelphinund dreimal so groß wie das von a Schimpanse. Ein hohes Verhältnis zeigt jedoch nicht an sich Intelligenz: Sehr kleine Tiere haben hohe Verhältnisse und die Treeshew hat den größten Quotienten eines Säugetiers.^[213]

In der Populärkultur

Frühere Vorstellungen über die relative Bedeutung der verschiedenen Organe des menschlichen Körpers manchmal betonte das Herz.^[214] Im Gegensatz dazu haben moderne westliche populäre Konzepte zunehmend den Fokus auf die Gehirn.^[215]

Forschung hat einige gemeinsame widerlegt Missverständnisse über das Gehirn. Dazu gehören sowohl alte als auch moderne Mythen. Es ist nicht wahr (zum Beispiel), dass Neuronen nach dem zweiten Alter nicht ersetzt werden; noch dass normale Menschen nur benutzen Zehn Prozent des Gehirns.^[216] Die Populärkultur hat auch zu vereinfacht Lateralisierung des Gehirns Indem Sie darauf hinweisen, dass Funktionen für die eine oder andere Seite des Gehirns vollständig spezifisch sind. Akio Mori prägte den Begriff "Game Brain"Für die unruhig unterstützte Theorie, dass lange Zeiten mit langem Perioden verbracht werden Videospiele schadete die vorrontale Region des Gehirns und beeinträchtigte den Ausdruck von Emotionen und Kreativität.^[217]

Historisch gesehen, insbesondere im frühen 19. Jahrhundert, war das Gehirn in der Populärkultur durch Phrenologie, a Pseudowissenschaften Diese zugewiesenen Persönlichkeitsattribute an verschiedene Regionen des Kortex. Der Kortex bleibt in der Populärkultur wichtig, wie sie in Büchern und Satire bedeckt sind.^[218][219]

Das menschliche Gehirn kann sich in einem Science-Fiction, mit Themen wie z. Gehirntransplantationen und Cyborgs (Wesen mit Funktionen wie teilweise künstliches Gehirn).^[220] Das Science-Fiction-Buch von 1942 (dreimal für das Kino angepasst) Donovans Gehirn erzählt die Geschichte eines isoliertes Gehirn am Leben gehalten in vitroallmählich die Persönlichkeit des Protagonisten des Buches übernehmen.^[221]

Geschichte

Frühe Geschichte

Das Edwin Smith Papyrus, ein Antike Ägypter medizinische Abhandlung Im 17. Jahrhundert v. Chr. Geschrieben, enthält der früheste aufgezeichnete Verweis auf das Gehirn. Das Hieroglyphe Für das Gehirn, das achtmal in diesem Papyrus auftritt, beschreibt die Symptome, die Diagnose und die Prognose von zwei traumatischen Verletzungen am Kopf. Der Papyrus erwähnt die äußere Oberfläche des Gehirns, die Auswirkungen von Verletzungen (einschließlich Anfällen und Aphasie), die Meninges und Cerebrospinalflüssigkeit.^[222][223]

Im fünften Jahrhundert v. Chr., Alcmaeon von Croton in Magna Grecia, betrachtete das Gehirn zuerst als das Sitz des Geistes.^[223] Auch in der fünfte Jahrhundert v. Chr. In Athen, der unbekannte Autor von Auf die heilige Krankheit, eine medizinische Abhandlung, die Teil der ist Hippokratischer Korpus und traditionell zugeschrieben auf Hippokratesglaubte, dass das Gehirn der Sitz der Intelligenz war. Aristoteles, in seinem Biologie anfangs glaubte, dass das Herz der Sitz von von Intelligenzund sah das Gehirn als Kühlmechanismus für das Blut. Er argumentierte, dass Menschen rationaler sind als die Bestien, weil sie unter anderem ein größeres Gehirn haben, um ihre heiße Blutlichkeit abzukühlen.^[224] Aristoteles beschrieben die Meningen und unterschieden zwischen Cerebrum und Kleinhirn.^[225]

Herophilus von Chalcedon Im vierten und dritten Jahrhundert, das BC das Großhirn und das Kleinhirn unterschieden und die erste klare Beschreibung des Ventrikel; und mit Erasistratus von CEOs experimentiert mit lebendem Gehirn. Ihre Werke sind jetzt größtenteils verloren, und wir wissen über ihre Erfolge, die hauptsächlich auf sekundäre Quellen zurückzuführen sind. Einige ihrer Entdeckungen mussten nach ihrem Tod ein Jahrtausend neu entdeckt werden.^[223] Anatomistischer Arzt Galen im zweiten Jahrhundert n. Chr. Während der Zeit der Römisches Reichsezierte das Gehirn von Schafen, Affen, Hunden und Schweinen. Er kam zu dem Schluss, dass das Kleinhirn dichter als das Gehirn war, es die kontrollieren muss MuskelnWährend das Großhirn weich war, muss es dort sein, wo die Sinne verarbeitet wurden. Galen theoretisierte weiter, dass das Gehirn durch die Bewegung von tierischen Geistern durch die Ventrikel funktionierte.^[223][224]

Renaissance

1316, Mondino de Luzzi's Anathomie begann die moderne Untersuchung der Gehirnanatomie.^[226] Niccolò Massa 1536 entdeckt, dass die Ventrikel mit Flüssigkeit gefüllt waren.^[227] Erzenangelo Piccolomini von Rom war der erste, der zwischen dem Cerebrum und dem Gehirnrinde unterscheidet.^[228] 1543 Andreas Vesalius veröffentlichte sein siebenbändiges De Humani Corporis Fabrica.^{[228][229][230]} Das siebte Buch bedeckte Gehirn und Auge mit detaillierten Bildern der Ventrikel, Hirnnerven, Hypophyse, Meninges, Strukturen der Auge, die Gefäßversorgung des Gehirns und des Rückenmarks und ein Bild der peripheren Nerven.^[231] Vesalius lehnte die gemeinsame Überzeugung ab, dass die Ventrikel für die Gehirnfunktion verantwortlich waren, und argumentierten, dass viele Tiere ein ähnliches ventrikuläres System für den Menschen haben, aber keine wahre Intelligenz.^[228]

René Descartes schlug die Theorie von vor Dualismus das Problem der Beziehung des Gehirns zum Geist anzugehen. Er schlug vor, dass das Zirbeldrüse wo der Geist mit dem Körper interagierte und als Sitz der Seele und als Verbindung diente Tiergeister Vom Blut in das Gehirn überging.^[227] Dieser Dualismus lieferte wahrscheinlich später Anatomisten Impuls, die Beziehung zwischen den anatomischen und funktionellen Aspekten der Gehirnanatomie weiter zu untersuchen.^[232]

Thomas Willis wird als zweiter Pionier in der Untersuchung der Neurologie und der Gehirnwissenschaft angesehen. Er schrieb Cerebri -Anatom (Latein: Anatomy of the brain)^[c] 1664 gefolgt von Zerebrale Pathologie 1667 beschrieb er die Struktur des Kleinhirns, der Ventrikel, der Gehirnhälfte, des Hirnstamms und der Hirnnerven, seine Blutversorgung; und vorgeschlagene Funktionen, die mit verschiedenen Bereichen des Gehirns verbunden sind.^[228] Der Kreis von Willis wurde nach seinen Untersuchungen zur Blutversorgung des Gehirns benannt, und er war der erste, der das Wort "Neurologie" verwendete.^[233] Willis entfernte das Gehirn beim Untersuchung aus dem Körper und lehnte die allgemein besetzte Ansicht ab, dass der Kortex nur aus Blutgefäßen bestand, und die Ansicht der letzten zwei Jahrtausenden, dass der Kortex nur übrigens wichtig war.^[228]

Mitte des 19. Jahrhunderts Emil du Bois-Reymond und Hermann von Helmholtz konnten a verwenden Galvanometer um zu zeigen, dass elektrische Impulse mit messbaren Geschwindigkeiten entlang der Nerven vorbeikamen und die Sicht ihres Lehrers widerlegt Johannes Peter Müller dass der Nervenimpuls eine wichtige Funktion war, die nicht gemessen werden konnte.^{[234][235][236]} Richard Caton 1875 zeigten elektrische Impulse in der Gehirnhälfte von Kaninchen und Affen.^[237] In den 1820er Jahren, Jean Pierre Flourens Pionierarbeit in der experimentellen Methode zur Beschädigung bestimmter Teile von tierischen Gehirnen, die die Auswirkungen auf Bewegung und Verhalten beschreiben.^[238]

Moderne Periode

Studien des Gehirns wurden durch den Einsatz des Mikroskop und die Entwicklung von a Silberfärbung Methode durch Camillo Golgi in den 1880er Jahren. Dies war in der Lage, die komplizierten Strukturen einzelner Neuronen zu zeigen.^[239] Dies wurde von verwendet von Santiago Ramón y Cajal und führte zur Bildung der NeuronlehreDie damals revolutionäre Hypothese, dass das Neuron die funktionelle Einheit des Gehirns ist. Er verwendete die Mikroskopie, um viele Zelltypen aufzudecken, und schlug Funktionen für die von ihm gesehenen Zellen vor.^[239] Dazu gelten Golgi und Cajal als die Gründer von Neurowissenschaften des 20. Jahrhundertsbeide teilen die Nobelpreis 1906 für ihre Studien und Entdeckungen in diesem Bereich.^[239]

Charles Sherrington veröffentlichte seine einflussreiche Arbeit von 1906 Die integrative Wirkung des Nervensystems Untersuchung der Funktion von Reflexen, der evolutionären Entwicklung des Nervensystems, der funktionellen Spezialisierung des Gehirns, der Layout und der zellulären Funktion des Zentralnervensystems.^[240] 1942 prägte er den Begriff Verzaubertes Webstuhl als Metapher für das Gehirn. John Farquhar Fulton, gründete die Journal of Neurophysiology und veröffentlichte 1938 das erste umfassende Lehrbuch zur Physiologie des Nervensystems.^[241] Neurowissenschaften im zwanzigsten Jahrhundert begann als eindeutige einheitliche akademische Disziplin anerkannt zu werden, mit David Rioch, Francis O. Schmitt, und Stephen Kuffler Kritische Rolle bei der Festlegung des Feldes spielen.^[242] Rioch stammte aus der Integration der anatomischen und physiologischen Forschung mit klinischer Psychiatrie in der Walter Reed Army Institute of Researchab den 1950er Jahren.^[243] Im gleichen Zeitraum stellte Schmitt das fest Neurowissenschaftsforschungsprogramm, eine Interuniversität und internationale Organisation, die Biologie, Medizin, psychologische und Verhaltenswissenschaften zusammenbringt. Das Wort Neurowissenschaften selbst ergibt sich aus diesem Programm.^[244]

Paul Broca damit verbundene Regionen des Gehirns mit spezifischen Funktionen, insbesondere der Sprache in Brocas Platznach Arbeit an hirngeschädigten Patienten.^[245] John Hughlings Jackson beschrieben die Funktion der Motorkortex durch Beobachten des Fortschritts von epileptische Anfälle durch den Körper. Carl Wernicke beschrieben eine Region im Zusammenhang mit dem Sprachverständnis und der Produktion. Korbinianer Brodmann geteilte Regionen des Gehirns basierend auf dem Auftreten von Zellen.^[245] Bis 1950 Sherrington, Papez, und Maclean hatte viele der Hirnstamm- und limbischen Systemfunktionen identifiziert.^[246][247] Die Fähigkeit des Gehirns, sich mit dem Alter neu zu organisieren und zu verändern, und eine anerkannte kritische Entwicklungsperiode wurden auf die Weise zurückgeführt Neuroplastizität, Pionierarbeit von Margaret Kennard, der in den 1930-40er Jahren an Affen experimentierte.^[248]

Harvey Cushing (1869–1939) wird als erster kompetent anerkannt Gehirnchirurg in der Welt.^[249] 1937, Walter Dandy begann die Praxis des Gefäßes Neurochirurgie durch Durchführung des ersten chirurgischen Ausschnitts von einem intrakranielles Aneurysma.^[250]

Vergleichende anatomie

Das menschliche Gehirn hat viele Eigenschaften, die allen gemeinsam sind Wirbeltier Gehirn.^[251] Viele seiner Merkmale sind allen gemeinsam Säugetier- Gehirn, Gehirn^[252] Vor allem ein sechsschichtiger Gehirnrinde und eine Reihe von zugehörigen Strukturen,^[253] einschließlich des Hippocampus und Amygdala.^[254] Der Kortex ist beim Menschen proportional größer als bei vielen anderen Säugetieren.^[255] Menschen haben mehr Assoziationskortex, sensorische und motorische Teile als kleinere Säugetiere wie die Ratte und die Katze.^[256]

Als ein Primas Gehirn, das menschliche Gehirn hat einen viel größeren Hirnrinde im Verhältnis zur Körpergröße als die meisten Säugetiere.^[254] und ein hoch entwickeltes visuelles System.^[257][258]

Als ein Hominid Gehirn, das menschliche Gehirn ist im Vergleich zum Gehirn eines typischen Affen im Wesentlichen erweitert. Die Abfolge von menschliche Evolution aus Australopithecus (vor vier Millionen Jahren) zu Homo sapiens (moderne Menschen) war durch einen stetigen Anstieg der Gehirngröße gekennzeichnet.^[259][260] Mit zunehmender Gehirngröße veränderte dies die Größe und Form des Schädels,^[261] von ungefähr 600 cm³ in Homo Habilis bis durchschnittlich etwa 1520 cm³ in Homo Neanderthalensis.^[262] Unterschiede in DNA, Genexpression, und Gen -Umwelt -Wechselwirkungen Erklären Sie die Unterschiede zwischen der Funktion des menschlichen Gehirns und anderer Primaten.^[263]

Siehe auch

• Zerebrale Atrophie
• Kortikale Verbreitung von Depressionen
• Entwicklung der menschlichen Intelligenz
• Große Gehirnnetzwerke
• Umriss der Neurowissenschaften
• Oberflächliche Venen des Gehirns

Verweise

Literaturverzeichnis

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Anmerkungen

Externe Links

• Fakten und Figuren des Gehirns