Grobe Einteilung in Regionen
1) Medulla oblongata (verlängertes Mark)
Oberer Ausläufer des Rückenmarks.
2) Pons (Brücke)
Über die Brücke werden dem Kleinhirn die motorischen Bewegungsimpulse aus der Großhirnrinde zugeleitet.
3) Cerebellum (Kleinhirn)
Das Cerebellum ist für das Gleichgewicht, die Koordination der Muskelbewegungen und für regelmäßig wiederholte Muskelaktionen (z.B. Atmung) zuständig.
4) Hypophyse (Hirnanhangdrüse)
Die Hypophyse reguliert gemeinsam mit dem Hypothalamus die Abgabe von Hormonen.
5) Thalamus und Hypothalamus (gehören zum Zwischenhirn)
Hier erfolgt die Steuerung des Stoffwechsels, die Temperaturregulation und die Regulierung von vegatativen Funktionen. Weiters ist der Hypothalamus Teil des Limbischen Systems, das die Sinneseindrücke (Informationen) mit Lust und Unlustgefühlen belädt. Hier entstehen Angst, Wut, Glück und Trauer.
6) Nucleus caudatus (Schweifkern)
7) Putamen (Schalenkörper)
Nucleus caudatus und Putamen werden gemeinsam Streifenkörper oder Basalganglien genannt und sind für die Koordination, den Antrieb und die Bremsung von Körperbewegungen zuständig.
8) Corpus geniculatum laterale (seitlicher Kniekörper)
Hier entspringt der Sehnerv.
9) Chiasma
Die beiden Sehnerven kreuzen sich beim Chiasma.
10) Riechkolben
Primäre Zentren für die Verarbeitung von Geruchseindrücken.
11) Corpus callosum (Balken)
Verbindung der beiden Großhirnhälften.
12) Großhirnhemisphären
Im Cortex ist die Hauptmasse der Nervenzellen konzentriert. Hier entspringt die Fähigkeit des Menschen zum abstrakten und synthetischen Denken.
Signalverarbeitung
(...) der eigentliche Kern der visuellen Wahrnehmung ist der Schluß von der Struktur eines Bildes auf die Struktur der realen Welt draußen. Die Theorie des Sehens ist nichts anderes als die Theorie darüber, wie das geschieht, und ihr zentrales Anliegen sind die physikalischen Beschränkungen und Annahmen, die diesen Schluß ermöglichen. David Marr
Das Licht reizt stäbchenförmige Sinneszellen in der Netzhaut, die ihrerseits mit Nervenzellen verbunden sind. Diese Nervenzellen verlaufen zunächst als Ganglienzellen zu Strukturen an der der Rückseite des Hirnstamms, die als Kniekörper (Corpora geniculata) bezeichnet werden. Erst von dieser Zwischenstation ziehen Nerven weiter in das primäre Sehfeld der Großhirnrinde. Das arbeitsteilige Gehirn
Die hohe Parallelität, die hohe Vernetzung, die niedrige Verarbeitungsgeschwindigkeit, die hohe Anpassungsfähigkeit und Redundanz und der asynchrone Betrieb sind typische Merkmale des menschlichen Gehirns. Wenn man das Aussprechen eines gelesenen Textes oder Wortes und das Verstehen eines Inhaltes auf einem Rechner simulieren möchte, steht man nicht unerheblichen Problemen gegenüber.
Wie funktioniert dies nun beim Menschen?
1) Das gelesene Wort wird auf die Netzhaut projiziert.
2) Die abgetasteten Buchstaben (Signale) werden über den Sehnerv, dem Chiasma und den Kniekörper über das primäre Sehfeld weitergeleitet.
3) Der "Sinneseindruck" wird nun zum Lesezentrum weitergeleitet. Dort bekommt das Wort einen "lautlichen" Wert.
4) Im sensorischen Sprachzentrum geschieht die weitere Verarbeitung und das Ergebnis gelangt dann in das motorische Sprachzentrum.
5) Vom benachbarten motorischen Rindenfeld wird nun das Aussprechen des Wortes veranlasst.Diese Vorgänge geschehen innerhalb von Sekundenbruchteilen.
Aufbau eines Neurons
Die Theorie der neuronalen Netze schafft die Grundlagen für die Konstruktion lernender Computer. Ähnlich wie das Gehirn, das logische Schlüsse zieht und aus Erfahrungen lernt, sollen Computer Informationen erfassen, speichern und auswerten.
Aufbau eines Neurons und ihrer Verbindungen untereinander
Über die Dendriten erfolgt die Eingabe der Signale, die dann an der Oberfläche (Membran) des Zellkörpers (Soma) verarbeitet werden. Das Axon stellt den Ausgang dar. Durch Kollaterale (Verzweigungen) können die Impulse auf andere Neuronen weitergeben werden. Die Übergangsstellen werden als Synapsen bezeichnet. Das Neuron kann ein exzitatorisch oder inhibitorisches Verhalten haben.
Bedenkt man, daß ein Mensch eine Person auf einem Jugendfoto wiedererkennen kann, obwohl zum Beispiel dazwischen 40 Jahren liegen, oder daß ein Mensch wie Johann Sebastian Bach ein Fugenthema (6 Stimmen) aus dem Stehgreif auszuführen vermochte, so wird der Leistungsunterschied und die Komplexität zwischen dem menschlichen Gehirn und dem Computer versteh- und begreifbar.
Kommunikation zwischen Neuronen
In der äußeren Membran einer Nervenzelle befinden sich molekulare Pumpen aus Eiweiß-Molekülen, mit denen Natrium-, Kalium- und Kalzium-Ionen ins Zell-Innere geschleust und wieder hinausbefördert werden können. Die Trennung von Natrium- und Kalium-Ionen hält die Nervenzelle in der Lage, eine Nachricht anzunehmen und weiterzutransportieren. Neben diesen unselektiv arbeitenden Pumpen-Proteinen in der Zellmembran existieren auch solche, die entweder nur Natrium- oder nur Kalium-Ionen befördern: die Kanal-Proteine. Der Natrium-Kanal reagiert am schnellsten. In der nicht aktiven Nervenzelle ist er geschlossen; erst wenn in seiner Nähe genügend Natrium-Ionen in die Zelle einströmen, öffnet er sich und beginnt, Natrium in die Zelle zu pumpen. Ein benachbarter Kalium-Kanal reagiert darauf und schleust Kalium-Ionen nach draußen - und so weiter. Diese Verschiebung der elektrisch geladenen Ionen polarisiert die Nervenzellmembran, und als Aktionspotential läuft der bioelektrische Impuls an der Membran entlang. Das ist der Strom, der im Gehirn fließt. Am Ende eines signal-leitenden Axon, das durch eine fetthaltige Myelinscheide nach außen hin isoliert ist, liegt eine Verdickung. Zusammen mit der Membran der nachgeschalteten, nächsten Nervenzelle und dem dazwischenliegenden synaptischen Spalt bildet sie die "Synapse". In zahlreichen Bläschen (Vesikel) ist ein chemischer Neurotransmitter gespeichert. Verdichtungen regeln die Botenstoff-Freigabe. Trifft ein Aktionspotential an der präsynaptischen Membran ein, aktiviert es Kalzium-Pumpen, die Kalzium- Ionen in die Zelle einströmen lassen; daraufhin verschmelzen Vesikel mit der präsynaptischen Membran und schleusen Azetylcholin aus. An der angrenzenden Nervenzelle liegen Natrium- Pumpen mit Azetylcholin- Anlegestellen, die normalerweise geschlossen sind, aber auf den Azetylcholin- Kontakt anspringen. Von da an läuft das Signal an der membran der Nachbarzelle weiter, das von der "Sender"- Zelle abgegebene Azetylcholin wird durch ein Enzym (Esterase) zerlegt.
Aktionspotential
Das Aktionpotential h Paralleles System h 1000 - 10000 Nervenverbindungen h Niedrige Datenverarbeitung (msec) h Hohe Anpassungsfähigkeit und Redundanz. Es sterben sehr viele Nervenzellen pro Tag ab. h Asynchrones System
