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1 Wie funktioniert das Gehirn?

NEURONEN UND INFORMATIONSÜBERTRAGUNG

Das Nervensystem besteht aus mehreren Dutzend Milliarden Zellen, die verschiedenen Funktionen zugrundeliegen. Bestimmte dieser Zellen, die Neuronen genannt werden, analysieren die eingegangenen Informationen, übertragen sie an andere Neuronen, speichern sie im Gedächtnis und leiten Reaktionen ein, die an die Situation oder an die Wünsche der Person angepasst sind. Die sensorischen Neuronen übertragen die sensorischen Informationen des Tast-, des Seh-, des Gehör-, des Geschmack- und des Geruchssinns an das Gehirn. Die motorischen Neuronen übertragen die vom Gehirn ausgegebenen Befehle an die Muskeln. Im Innern des Gehirns integrieren zahlreiche Systeme sensorische Informationen und entscheiden über die Motorik. Außerdem gibt es Netze von Neuronen, die mit sehr hoch entwickelten Funktionen befasst sind: Gedächtnis, Sprache, Konzentration, Organisation komplexer Bewegungen (Zeichnen, einen Krawattenknoten binden), hoch entwickelte Erkennung verschiedener Gegenstände (Gesichter, Töne …), Denken, Problemlösen, Stimmungen, Verhalten etc. Diese Netze entsprechen den kognitiven und Verhaltensfunktionen, die auf spezifische Weise von der Alzheimer-Krankheit betroffen sind, während die motorischen und sensorischen Neuronen von ihr verschont bleiben.

Jedes Neuron besteht aus einem Zellkörper und aus Fortsätzen, den so genannten Dendriten oder Axonen. Das Axon ist ein einzelner Fortsatz, der aus dem Zellkörper hervorgeht und mit den Dendriten anderer Neuronen verbunden ist. Die Verbindung zwischen den Fortsätzen findet an einer kleinen Verdickung statt, der sogenannten Synapse. Auf diese Weise sind die Neuronen miteinander durch Tausende synaptischer Verbindungen vereint. Die Regionen des Gehirns, in denen die Zellkörper konzentriert sind, stellen die graue Substanz dar und diejenigen, in denen sich die Axone befinden, machen die weiße Substanz aus.

Die Neuronen erzeugen, empfangen und übertragen ein elektrisches Signal, das so genannte Aktionspotential. Auf der Ebene der Synapsen geschieht die Informationsübertragung von einem Neuron zu einem anderen mittels der Freisetzung eines chemischen Moleküls, dem so genannten Neurotransmitter. Mehr als 100 Neurotransmitter wurden im Gehirn identifiziert. Im Hinblick auf die Gedächtnissysteme sind die am häufigsten verwendeten Neurotransmitter Glutamat, GABA und vor allem Azetylcholin, das insbesondere bei der Alzheimer-Krankheit fehlt.

DIE ORGANISATION DES GEHIRNS: EMPFINDUNGEN UND HANDLUNGEN

Die Hemisphären

Das Gehirn ist in zwei Gehirnhemisphären unterteilt, eine rechte und eine linke. Jede Hemisphäre empfängt Tastempfindungen und steuert die Bewegungen der gegenüberliegenden Körperhälfte. Außerdem spielt jede eine Rolle bei bestimmten, sehr spezialisierten Verhaltensweisen: Die linke Hemisphäre ist zum Beispiel ausschlaggebend für die Sprache, während die rechte Hemisphäre bei der Analyse des Raumes stärker zum Einsatz kommt. Die Hirnrinde entspricht einer dünnen Schicht grauer Substanz auf der Oberfläche des Gehirns. In der Tiefe der Hemisphären befinden sich auch Gruppen von Neuronenzellkörpern, die graue Kerne genannt werden. Die graue Substanz ist der Ort, an dem elementare sensorische Prozesse (Sehen, Hören, Tasten, Schmecken, Riechen) und motorische (sich bewegen) gesteuert werden, sowie höher entwickelte geistige Prozesse, die sogenannten kognitiven Funktionen (wiedererkennen, sich erinnern, denken, schöpferisch tätig sein, sprechen …).

Die Gehirnlappen

Die Oberfläche jeder Gehirnhemisphäre ist von zahlreichen Windungen ausgebeult, die durch Furchen voneinander getrennt sind (Abb. 1). Die Windungen gruppieren sich in fünf Hauptregionen oder Lappen: Okzipital-, Parietal-, Temporal-, Frontallappen und die Insula. Die Okzipital-, Parietal- und Temporallappen bilden den hinteren Teil der Gehirnhemisphären. Jeder dieser drei Lappen ist auf eine oder mehrere sensorische Funktionen spezialisiert: der Okzipitallappen auf das Sehen, der Parietallappen auf das Tasten und schließlich der Temporallappen auf das Hören, Schmecken und Riechen. Der linke Temporallappen spielt eine wichtige Rolle bei der Sprache. Der linke Parietallappen spielt eine bedeutende Rolle beim Schreiben und der Organisation von Bewegungen. Der rechte Parietallappen ist für die Bewegung im Raum wichtig.

Abbildung 1: Organisation des Gehirns

Natürlich gestatten Verbindungen zwischen diesen verschiedenen Lappen den Austausch, den Vergleich und die Modifikation ihrer jeweiligen Informationen. Im vorderen Teil der Gehirnhemisphären befasst sich der Frontallappen, der 40 % des gesamten Gehirns ausmacht, mit allen möglichen Formen des Handelns. Tatsächlich sind diese Frontalregionen Gebiete, die besonders auf hoch entwickelte Verhaltensweisen ausgerichtet sind: Sie steuern die Persönlichkeit, den Charakter, die Kreativität und die hoch entwickelten kognitiven Operationen wie zum Beispiel Planung, Strategie, Organisation und Antizipation. In jedem Temporallappen befindet sich ein Gebiet, das Hippocampus genannt wird und dem Input des Gedächtnisschaltkreises für neue Informationen entspricht. Bei fortschreitender Alzheimer-Krankheit sind die Hippocampi zuerst betroffen. Anschließend breitet sich die Krankheit in andere kognitive und verhaltensbezogene Regionen des Gehirns aus.