Das menschliche Gehirn ist etwas mehr als ein Kilogramm schwer und füllt den oberen Teil des Kopfes aus. Die Unterseite des Gehirns liegt im vorderen Kopfteil in Höhe der Augenbrauen, reicht weiter hinten bis zur Mitte der Ohren und setzt sich in einer stielartigen Form nach unten in den Hohlraum der Wirbelsäule fort. Dieser Abschnitt des Nervensystems1 wird als Rückenmark bezeichnet, er reicht von den Ohren bis auf die Höhe der untersten Rippe. Die Begrenzung auf den oberen Bereich des Körpers ist auch der Grund, warum Brüche des oberen Teils der Wirbelsäule zu einer Querschnittslähmung2 führen können, während dies bei Brüchen der Wirbelsäule unterhalb der Rippen nur sehr selten der Fall ist.

Aus diesem komplexesten Teil des Nervensystems3 gehen von der Unterseite des Gehirns und in regelmäßigen Abständen aus dem Rückenmark4 die Nerven5 hervor, die fadenartig erscheinen und die, je weiter sie vom Rückenmark oder Gehirn entfernt sind, immer verzweigter und dünner werden. So ist der dickste Nerv, der bei Bandscheibenproblemen oft betroffene Ischiasnerv6, in der Nähe der Wirbelsäule daumendick, während die dünnsten Nerven weitaus dünner als ein Haar sind.

! Das Gehirn wird von drei großen Gehirnteilen gebildet.

Von außen fallen drei Teile des Gehirns auf:

Erstens ein durch unregelmäßige Furchungen charakterisierter Bereich, der den ganzen oberen Teil des Gehirns bildet und aufgrund seiner Größe als Großhirn7 bezeichnet wird. Im Großhirn laufen die meisten und vor allem die höchsten geistigen Leistungen des Menschen ab.

Vom Großhirn abgesetzt, an seiner Unterseite und etwa im Bereich hinter den Ohren, liegt ein stärker regelmäßig und feiner gefurchter Teil des Gehirns, der beim Menschen kleiner als das Großhirn ist und demgemäß als Kleinhirn8,9 bezeichnet wird. Dieser Bereich hat vor allem Aufgaben bei der Steuerung der Muskeln10. Bei Vögeln, die beim Fliegen sehr viel komplexere Bewegungen ausführen müssen als wir Menschen, die wir uns beim Gehen nur auf einer Ebene bewegen, ist das Kleinhirn daher im Verhältnis zum Großhirn auch viel größer.

Als dritter und letzter Teil ist dann noch der ebenfalls an der Unterseite des Gehirns liegende, baumstammartige Bereich des Gehirns zu nennen, der in das Rückenmark übergeht und Hirnstamm11 heißt. Dieser Teil ist Leitungsbahn oder Umschaltstation zwischen Gehirn und Rückenmark und enthält daneben noch Bereiche, die lebenswichtige Funktionen wie Schlafen12 und Atmen steuern. Da sie leicht zum Tod führen können, sind Verletzungen im Hirnstamm von Ärzten besonders gefürchtet.

! Das Gehirn hat zwei Hälften.

Wenn man das Gehirn von vorne und oben betrachtet, sieht man vor allem die Masse des Großhirns, die in der Mitte von einer großen Furche, etwa von der Höhe der Nasenwurzel nach hinten laufend, in zwei gleich große Abschnitte geteilt wird. Die beiden Abschnitte erinnern grob an zwei Halbkugeln und werden dementsprechend auch als Hemisphären13 des Großhirns bezeichnet. Diese Teilung spiegelt den symmetrischen Aufbau unseres Körpers wider, also dass wir zwei Arme, zwei Beine, zwei Augen haben. Jede Hemisphäre ist dabei grundsätzlich für eine Körperseite zuständig, jedoch in gekreuzter Weise, sodass die linke Hirnhälfte den rechten Arm steuert und die rechte den linken Arm. Deshalb zeigen zum Beispiel Lähmungen der rechten Körperseite dem Arzt an, dass die Hirnschädigung in der linken Großhirnhemisphäre liegt.

a Gehirn, b Rückenmark, c Nerven, d Großhirn, e Kleinhirn, f Hirnstamm

Neben dieser grundsätzlichen symmetrischen Zuständigkeit gibt es aber auch Funktionen, die ganz oder weitestgehend nur von einer Großhirnhälfte übernommen werden,14 zum Beispiel die Sprache15, die in der Regel im linken Teil des Großhirns lokalisiert ist. Und es gibt Funktionen, die das Zusammenwirken beider Hirnhälften erfordern, beispielsweise das Abschätzen von Entfernungen oder das räumliche Sehen, das über die Verrechnung der Bildinformationen beider Augen erfolgt. Für diese Aufgaben sind die beiden Hirnhälften miteinander verbunden.16

! Das Gehirn hat graue und weiße Anteile.

Um eine Innenansicht des Gehirns zu bekommen, kann man sich vorstellen, das Großhirn an einer Stelle ganz durchzuschneiden, etwa wie man beim Essen einen Blumenkohl auf dem Teller halbiert. Wenn man dann auf die Schnittfläche sieht, fällt zunächst auf, dass das Gehirn bis auf wenige Hohlräume massiv ist. Diese Hohlräume17 sind mit einer besonderen Flüssigkeit18,19 gefüllt, die auch den Raum zwischen der Oberfläche des Gehirns und der Schädelinnenseite ausfüllt.

Bei den massiven Teilen des Gehirns ist die außen liegende, wenige Millimeter dicke Schicht grau, was ihr den Namen «graue Substanz» eingetragen hat. Da die graue Substanz20 wie die Rinde eines Baumes das Gehirn umhüllt, wird diese Schicht als Hirnrinde21,22 bezeichnet. Die Hirnrinde ist der eigentliche Ort der Informationsverarbeitung und der höchsten menschlichen Leistungen; sie ist beim Menschen größer als bei fast allen Tieren. Erreicht wird dies durch die Faltung der Hirnrinde, die von außen als Furchung des Großhirns erscheint, so wie man ein großes Stück Stoff nur in eine kleine Schachtel bekommt, indem man den Stoff faltet oder zusammenknüllt. Wäre die Hirnrinde ungefaltet, müsste unser Kopf so groß wie der eines Elefanten sein. Er wäre dann nicht nur ziemlich schwer, sondern die Informationswege innerhalb des Gehirns würden auch zu lang.

Unter der Hirnrinde liegt eine sehr viel hellere Gehirnmasse, die als weiße Substanz23 bezeichnet wird. Ihre Farbe kommt vor allem durch den hohen Fettanteil zustande, so wie auch Butter und Bratfett nahezu weiß sind. Die weiße Substanz hat Leitungs- und Verbindungsfunktion innerhalb des Gehirns. In der weißen Substanz im Innern des Gehirns liegen inselartig eingebettet andere Teile grauer Substanz,24,25 deren Aufgabe in spezialisierten, nicht bewusst wahrgenommenen Funktionen liegt.

! Die Nervenzellen sind die Bausteine des Gehirns.

Wenn man ein Stückchen des Gehirns, vielleicht einen fingernagelgroßen Teil, auf die Ausmaße eines Einfamilienhauses vergrößern würde, könnte man erkennen, dass das Gehirn aus kleinen Bausteinen besteht, den Nervenzellen.26 Grundsätzlich handelt es sich um winzige, flüssigkeitsgefüllte Säckchen mit Ausstülpungen. Die Größe des Körpers27 einer Nervenzelle beträgt etwa ein hundertstel Millimeter; in unserem gedanklichen Vergrößerungsbeispiel wäre jede Nervenzelle in etwa so groß wie ein Würfelzuckerstück – verglichen mit einem Haus also sehr klein.

Nervenzellen sind also offensichtlich winzig, und es muss eine ganze Menge davon in unserem Gehirn geben. Bisher gibt es zur Zahl der Nervenzellen im Gehirn nur Schätzungen, die sich zwischen zehn und hundert Milliarden bewegen. Auch diese Zahl ist zu groß, um sie sich vorstellen zu können. Für unsere Belange reicht der sogar noch untertreibende Vergleich, dass es in jedem Gehirn so viele Nervenzellen gibt wie Menschen auf der gesamten Erde, also ein paar hunderttausend gefüllte Fußballstadien, ausverkaufte Rockkonzerte oder Städte.

! Das Aussehen der Nervenzellen ist durch ihre Fortsätze bestimmt.

Neben ihrer Winzigkeit und ungeheuer großen Anzahl verfügen die Nervenzellen noch über andere charakteristische Merkmale: So haben sie besondere Formen, die je nach Hirnteil sehr unterschiedlich sind und die sich vor allem durch sehr dünne und lange Ausstülpungen auszeichnen, durch die Fortsätze der Nervenzellen.28,29 Diese sind ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt und lassen sich daher eher als winzige Schläuche betrachten. Nervenzellfortsätze können beim Menschen bis zu zwei Meter lang sein und haben eine Dicke von wenigen bis zu einem tausendstel Millimeter. Würde man einen Nervenzellfortsatz auf die Höhe eines Hochhauses vergrößern, wäre er immer noch weit dünner als ein Haar.

Zudem sind die Nervenzellfortsätze in der Regel sehr stark verzweigt, sodass Nervenzellen primär aus Fortsätzen zu bestehen scheinen und manchmal Verzweigungen wie beim Astwerk eines Baumes bilden. Stellen wir uns einen Augenblick vor, eine Nervenzelle des Kleinhirns30 hätte die Ausmaße unseres Körpers; dann hätte sie etwa fünfzig Arme mit einer Länge von hundert Metern, wobei an jedem Arm durchschnittlich fünfzig Hände säßen.

! Die Nervenzellen werden durch Gliazellen31 gestützt und versorgt.

Es ist klar, dass ein System aus derart dünnen und verzweigten, schlauchartigen Nervenfortsätzen sofort in sich zusammenfiele, würde es nicht gestützt. Im Gehirn übernimmt diese Stützfunktion ein anderer Typ flüssigkeitsgefüllter Säckchen. Sie füllen die...