Gehirn und Sprache

Inhaltsverzeichnis:

Prolog

1. Anatomischer Aufbau
1.1. Großhirn
1.2. Kleinhirn
1.3. Hirnstamm

2. Aphasien und deren Behandlung

3. Evolution des Gehirns

4. Aktuelle Gehirnforschung

Epilog

Quellenangaben

Prolog

Bereits um 500 vor Christus erkannte der griechische Arzt und Philosoph Alkmäon von Kroton bei Tiersektionen, dass Nervenbahnen von den Sinnesorganen zum Gehirn ziehen. Er nahm daraufhin an, dass im Gehirn das Zentrum für die Sinneswahrnehmung und das Denken liege. Allerdings hielt er das Gehirn für eine Drüse, die Gedanken absondere wie eine Tränendrüse Tränen.^[1] Dieses Beispiel veranschaulicht, dass sich Menschen rund um den Globus schon sehr früh mit dem Aufbau und der Bedeutung des Gehirns beschäftigten. Selbst heute, über 2500 Jahre nach den Erkenntnissen Alkmäons, ist das Geheimnis, das unser Denkorgan umgibt, noch nicht vollständig gelöst. Wir wissen bereits, wie das Gehirn aufgebaut ist und können anhand modernster Verfahren dem Menschen beim Denken zuschauen. Wir wissen, welche Bereiche des Gehirns beim Lernen, Sprechen oder Träumen aktiv sind und uns ist bekannt, dass das menschliche Gehirn automatisch ablaufende Prozesse wie die Verdauung, den Herzschlag und die Atmung regelt. Unser Denkorgan ist verantwortlich für Verhaltensweisen wie Lachen, Weinen, Trauer, Stolz, Langeweile, Wut, Gewalt und dient als Steuerzentrale für Bewegungen, Schlaf, Hunger, Durst und alle anderen Lebensfunktionen, ohne die der Organismus nicht existieren könnte. Die Leistung des menschlichen Gehirns steht in Beziehung zu Kultur, Bewusstsein, Sprache und Gedächtnis. Dies unterscheidet es sogar von den am höchsten entwickelten Gehirnen von Tieren auf einzigartige Weise. Dennoch birgt der „Zentralcomputer“ des Körpers - das nach heutigem Wissensstand komplizierteste Gebilde des Universums - noch einige Geheimnisse. Da Hirnfunktionsstörungen oft tief in die Persönlichkeit, die Lebensqualität und das soziale Umfeld eines Menschen eingreifen, wird die Hirnforschung das Gehirn weiterhin bis auf das Kleinste erforschen.

In meiner Hausarbeit möchte ich zunächst auf den Aufbau des Gehirns eingehen. Ich werde die Hauptbestandteile wie Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm, sowie deren Beziehung untereinander, aufführen. Da dieses Thema ein sehr ausführliches Sachgebiet darstellt, bin ich leider gezwungen, mich relativ kurz zu fassen. Anschließend werde ich mich mit Sprachstörungen, so genannten Aphasien, und deren Behandlung beschäftigen. Des Weiteren werde ich auf die Evolution des menschlichen Gehirns eingehen, ich werde mich mit der Frage auseinandersetzen, inwiefern sich unser Gehirn seit der Mutation zum Homo sapiens verändert hat. Um meine Hausarbeit abzuschließen, widme ich mich anschließend den Ergebnissen und Forschungsmethoden der aktuellen Hirnforschung.

1. Anatomischer Aufbau

Das menschliche Gehirn, der bedeutendste, hoch entwickelte Teil des Nervensystems, ist eine bei Frauen etwa 1245 Gramm bzw. bei Männern 1375 Gramm schwere Masse aus rosa-grauem Gewebe. Es macht ungefähr zwei Prozent des Körpergewichts aus, verbraucht aber zwanzig Prozent des Energieumsatzes. Mit bereits drei Jahren erreicht es seine nahezu endgültige Größe. Schon bei äußerlicher Betrachtung erkennt man, dass das Gehirn aus drei untereinander verbundenen Teilbereichen besteht: Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm. Es ist von zahlreichen Furchen durchzogen und setzt sich neben den Stützzellen (Gliazellen), die neben Stütz- und Isolationsaufgaben ebenfalls aktiv an der Informationsverarbeitung teilnehmen, aus circa hundert Milliarden Nervenzellen (Neuronen) zusammen. Das menschliche Nervensystem ist ein umfassendes Kommunikationsnetz, da jede einzelne Nervenzelle mit bis zu 10.000 weiteren Nervenzellen verknüpft ist und Verbindung zu Millionen weiterer Neuronen im ganzen Körper aufweist. Die Neuronen dienen zur Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Reizen. Durch die verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten können 2 hoch 10 Milliarden Informationen gespeichert werden. Wird eine Nervenzelle durch einen ankommenden Reiz stimuliert, verändert sie innerhalb kürzester Zeit ihren Zustand. Entweder sie wird erregt („sie feuert“) oder sie wird gehemmt. Bildquelle: www.tebonin.de/gehirn/gehirn_1_3.php?id=3

Wird die Nervenzelle erregt, so werden über Botenstoffe die dahinterliegenden Nervenzellen ebenfalls veranlasst zu feuern.^[2] Detaillierter läuft dieser Prozess folgendermaßen ab: die Oberfläche eines Neurons weist winzige Verästellungen, die Dendriten (griechisch: dendros = der Baum) auf. Da die Oberfläche des Zellkörpers durch diese feinen Verästelungen stark vergrößert ist, wird die Aufnahme von möglichst vielen Informationen ermöglicht. Nehmen die Dendriten eine Nervenerregung auf, so wird sie anhand des Axons weitergeleitet. Das Axon ist ein dünner Schlauch mit bis zu einem Meter Länge. Kalium-Ionen auf seiner Innenseite und Natrium-Ionen auf der Außenseite halten sich in einem beständigen chemischen Gleichgewicht. Wird ein Signal weitergeleitet, so lässt die Myelinscheide, eine aus Proteinen und Lipiden bestehende Isolierschicht, die unterschiedlichen Ionen passieren und Kalium- und Natrium-Ionen tauschen ihre Plätze. Dadurch entsteht ein elektrisches Signal, das anhand der Myelinscheide weitergeleitet wird. Erreicht der Impuls die Synapse, den Zwischenraum zwischen zwei Neuronen, so sondern winzige Bläschen chemische Überträgerstoffe ab, die den Impuls zur nächsten Nervenzelle weiterleiten. Die erste Nervenzelle kehrt wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück, Kalium- und Natrium-Ionen in der zweiten Nervenzelle beginnen sich zu bewegen und der Impuls wird weitergeleitet.^[3]

Anhand der folgenden Abbildung kann man erkennen, dass die Neuronen bei Neugeborenen noch kaum verknüpft sind. Die Zahl der Verknüpfungen liegt bei etwa 1000

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bildquelle: http://home.t-online/home/Stephan.Reuthner/vernetz.jpg

bis 10.000. Relativ schnell bilden sich nun Verknüpfungsmuster der Nervenzellen, wobei die Vernetzung in hohem Maße durch Stimulationen aus der Umwelt angeregt wird. Bei

dieser Entwicklung gibt es besonders im Säuglings- und frühen Kindheitsstadium sensible Phasen, in denen der Organismus auf eine bestimmte Art von Reizen ausgelegt ist. Bleibt dieser Reiz aus, so wird

die Entwicklung auf diesen Reiz bezogen gehemmt.^[4] Bis zum 7. Lebensjahr bilden sich so viele Verknüpfungen, wie im ganzen späteren Leben nicht mehr. Später verliert der Mensch bei der so genannten neuronalen Bereinigung jeden Tag zwischen 1000 und 10.000 Nervenzellen. Nimmt man an, dass ein Mensch von ursprünglich 15 Milliarden Gehirnzellen täglich 10.000 verliert, so müsste er circa 410 Jahre alt werden um nur zehn Prozent seines Gehirns zu verlieren. Dieses Beispiel macht deutlich, dass die Kapazität des Gehirns nicht an der geringer werdenden Gedächtnisleistung im Alter schuld sein kann. Die Ursache ist vielmehr, dass „der Mensch durch die Umwelt und das Arbeitsleben nicht mehr gefordert wird [, denn nur durch] geistige Aktivität wird sichergestellt, dass neue Gehirnmuster und Strukturen gebildet werden [...].“^[5]

Das menschliche Gehirn ist nicht nur durch die Schädelknochen gut geschützt, sondern wird zusätzlich von drei Hautschichten umgeben: den Hirnhäuten (Meningen). Die äußere dieser drei Schutzhüllen, Dura mater oder harte Hirnhaut genannt, ist widerstandsfähig und glänzend. Sie liegt der Innenseite der Knochen der Schädelhöhle an und besteht aus straffem Bindegewebe. Aufgrund ihrer Derbheit trägt sie zur Festigkeit des Schädels bei. Die harte Hirnhaut reicht als Hirnsichel (Fax cerebri) zwischen den beiden Hemisphären in die Tiefe und trennt in der hinteren Schädelgrube als Kleinhirnzelt (Tentorium cerebelli) das Großhirn vom Kleinhirn. Die mittlere Hautschicht (Arachnoidea oder Spinngewebshaut) umschließt das Gehirn lose, erstreckt sich aber nicht in die Furchen der Gehirnoberfläche. Die innere Membran schließlich, die weiche Hirnhaut (Pia mater), besteht vor allem aus kleinen Blutgefäßen, die mit der Gehirnoberfläche verbunden sind. Sie schmiegt sich unmittelbar der Hirnrinde an und dringt in alle Furchen ein. Zwischen Pia mater und Arachnoidea erstreckt sich der mit Nervenwasser gefüllte Subarachnoidealraum. Das Nerven- oder Hirnwasser, die Liquor cerebrospinalis, ist aber nicht nur im Subarachnoidealraum enthalten, es zirkuliert ebenfalls in den vier miteinander in Verbindung stehenden Kammern (Ventrikel). Die beiden größten dieser Kammern befinden sich seitlich im Großhirn und werden daher als Seitenventrikel bezeichnet, die dritte Kammer liegt im Zwischenhirn und die vierte im Rautenhirn. Die Gehirnflüssigkeit wird von den Adergeflechten der vier Hirnkammern und von der weichen Hirnhaut gebildet und hat die Aufgabe, das Gehirn in der Schädelhöhle schwebend zu lagern, den inneren Teil des Gehirns vor Druckschwankungen zu schützen und chemische Substanzen durch das Nervensystem zu transportieren. Die Bedeutung des Hirnwassers ist immens, da Gehirn und Rückenmark an den Nerven im Hirnwasser schwimmend aufgehängt sind. Läuft man also mit dem Kopf gegen die Wand, so bekommt man zwar eine Beule, doch schlägt das Gehirn nicht hart am Knochen an, sondern fällt in das weiche Wasserbett des Hirnwassers. Die empfindlichen Nervenzellen werden so vor Quetschungen bewahrt. Der Aufschlag muss schon sehr heftig sein, wenn die Dämpfung durch das Hirnwasser nicht mehr ausreicht und es zu einer Hirnerschütterung kommt. Die Gesamtmenge an Hirnwasser beträgt etwa 100 bis 150 Milliliter.^[6]

Die Blutversorgung des Gehirns wird von vier Schlagadern gewährleistet: den beiden inneren Kopfschlagadern und den beiden Wirbelschlagadern. Vergleichbar mit den Straßen eines Kreisverkehrs sind diese vier Schlagadern zu einem Gefäßring zusammengeschlossen. Da das Gehirn sehr empfindlich auf Störungen der Blutversorgung reagiert, ist dieser Aufbau als Sicherheitsmaßnahme zu verstehen, da der Ausfall einer Schlagader ohne Schwierigkeiten durch die Querverbindung zwischen den großen Blutgefäßen ausgeglichen werden kann.^[7]

1.1. Großhirn

Das Großhirn (Cerebrum), der entwicklungsgeschichtlich jüngste Teil unseres Gehirns, macht mit etwa 85 Prozent der gesamten Gehirnmasse den größten Teil des menschlichen Gehirns aus. Es ist der Sitz des Bewusstseins, das heißt „[...] aller bewussten Empfindungen und Handlungen, des Willens, der Kreativität und des Gedächtnisses.“^[8] Es ist für unser Denken, die Phantasie, die Langzeitspeicherung von Informationen, die Fähigkeit zu Schlussfolgerung und neuen Erkenntnissen sowie für unsere Wahrnehmung zuständig. Alle Nachrichten aus untergeordneten Hirnzentren laufen hier zur Beurteilung und Entscheidung ein. Das Großhirn liegt direkt unter der knöchernen Schädelkapsel und stülpt sich wie ein Pilz über Mittel - und Zwischenhirn. Mit seiner großen Oberfläche und der hoch entwickelten äußeren Schicht, der Großhirnrinde (Cortex cerebri), ist es dafür verantwortlich, dass der Mensch dem Tier an Intelligenz überlegen ist. Die Großhirnrinde ist eine 1,5 bis 3 Millimeter dicke Schicht, die die gesamte Gehirnoberfläche bedeckt und 70 Prozent aller Nervenzellen des Gehirns enthält. Sie entstand vor rund 200 Millionen Jahren und blieb zunächst recht einfach. Erst mit dem Aufkommen der Säugetiere vor circa 65 Millionen Jahren entwickelte sie eine komplizierte Struktur. Die Großhirnrinde ist durch zahlreiche Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci) geprägt, die die Folge der entwicklungsgeschichtlichen Größenzunahme des Hirns bei begrenztem Schädelvolumen darstellen. Infolge der zahlreichen Furchen besitzt sie eine Fläche von circa 1,5 Quadratmetern, wobei Anzahl und Ausprägung dieser Furchen das Leistungsvermögen des Gehirns bestimmen. Das heißt: je mehr Oberfläche der zerebrale Kortex besitzt, desto leistungsfähiger das Gehirn.^[9]

Unterhalb der Großhirnrinde befindet sich das Marklager oder auch die weiße Substanz, die überwiegend aus Leitungsbahnen der Nervenzellen besteht. Innerhalb dieser weißen Substanz, im Zentrum der Großhirnhemisphären, befinden sich die Basalganglien. Diese graue, lichtdurchlässige, nervenzellhaltige Substanz steht in enger Verbindung mit Strukturen im nahe gelegenen Mittelhirn, mit der motorischen Region der Hirnrinde und mit dem Rückenmark. Die Basalganglien steuern die unwillkürlich stattfindenden Bewegungen, wie beispielsweise die Stellungen der Gliedmaßen beim Sitzen, das Mitschwingen der Arme beim Gehen und die entsprechende Kopfhaltung. Liegt eine Störung der Basalganglien vor, so leidet der Patient unter Muskelsteife, Zittern oder Muskelzuckungen.^[10]

Die von vorne nach hinten verlaufende Fissura longitudinalis, die Längsfurche, teilt das Großhirn in zwei Hälften: die rechte und die linke Hemisphäre. Obwohl die beiden Gehirnhälften im Grunde symmetrisch sind, ist in den meisten Fällen die linke Hemisphäre etwas größer als die rechte. Die Hemisphären sind in der Lage, zur selben Zeit unterschiedliche Funktionen wahrzunehmen, sie sind nur in der Tiefe durch einen breiten, querverlaufenden Strang aus weißen Nervenfasern, dem Gehirnbalken (Corpus callosum), miteinander verbunden. Durch ihn werden „Informationen“ von der einen zur anderen Gehirnhälfte geleitet. So wird eine effiziente Zusammenarbeit beider Hemisphären ermöglicht. Funktional gesehen sind die beiden Gehirnhälften nicht symmetrisch. Zwar trifft dies auf das primäre motorische und das somatosensorische Rindenfeld zu, doch sind Funktionen wie das Sprachvermögen, die Langzeitspeicherung von Informationen, die Fähigkeit, Gesichter wieder zu erkennen oder musikalische und künstlerische Fähigkeiten beiden Hemisphären des Cortex oft in unterschiedlicher Weise zugeordnet. So liegen musikalische Fähigkeiten, das Vermögen, komplexe Muster zu erkennen, oder die Fähigkeit, Emotionen zu äußern und wahrzunehmen in der rechten Hälfte. Die beiden Sprachzentren hingegen sind beim Rechtshänder, also bei neunzig Prozent der Menschen, gewöhnlich in der linken, beim Linkshänder in der rechten Großhirnhälfte angesiedelt. Zwar ist auch die „nichtdominante“ Hirnhälfte in der Lage, einige sprachliche Strukturen zu verarbeiten, doch ist dies nur in einem äußerst begrenzten Maße möglich: der verstehende Wortschatz der „nichtdominanten“ Hirnhälfte erreicht nur den Umfang des Wortschatzes eines siebenjährigen Kindes. Die Fähigkeiten, grammatikalische Strukturen zu verstehen, entsprechen denen eines zwei- bis dreijährigen Kindes. Sprache produzieren kann die „nichtdominante“ Hirnhälfte überhaupt nicht, da ihr keine Möglichkeiten zur Steuerung der Artikulation gegeben sind.^[11]

[...]

^[1] vgl. www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/ GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml

^[2] vgl. www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml

^[3] vgl. Microsoft®Encarta®Enzyklopädie 2001. © 1993-2000 Microsoft Corporation

^[4] vgl. www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml Bildquelle: http://home.t-online/home/Stephan.Reuthner/vernetz.jpg

^[5] vgl. www.stangl-taller.at / ARBEITSBLAETTER / GEDAECHTNIS / GehirnAufbau.shtml

^[6] vgl. Lippert, Herbert; Urban & Schwarzenberg: Anatomie, 5. Auflage; München; 1989; S. 448

^[7] vgl. Lippert, Herbert; Urban & Schwarzenberg: Anatomie, 5. Auflage; München; 1989; S. 456

^[8] vgl. Schäffler, Arne; Schmidt Sabine; Jungjohann: Biologie, Anatomie und Physiologie für die Pflegeberufe; Neckarsulm; 1994; S. 140 f

^[9] vgl. www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml

^[10] vgl. Schäffler, Arne; Schmidt Sabine; Jungjohann: Biologie, Anatomie und Physiologie für die Pflegeberufe; Neckarsulm; 1994; S. 144

^[11] vgl. Isermann, Horst; Bonse, Martin; Kohlhammer: Neurologie und neurologische Pflege, 7. Auflage; Stuttgart; 2001; S.60