Gehirn von Wirbeltieren

Das Gehirn der Wirbeltiere ist der wichtigste Teil des Zentralnervensystems. Bei Wirbeltieren (und den meisten anderen Tieren) befindet sich das Gehirn vorne, im Kopf. Es wird durch den Schädel geschützt und befindet sich in der Nähe der Hauptsinne Sehen, Hören, Gleichgewicht, Geschmack und Geruch. Wenn sich ein Tier vorwärts bewegt, sammeln seine Sinne Daten über die Umgebung, und diese Daten gehen direkt an das Gehirn.

Gehirne sind extrem komplex. Das Gehirn steuert die anderen Organe des Körpers, entweder durch die Aktivierung von Muskeln oder durch die Ausschüttung von Chemikalien wie Hormonen und Neurotransmittern. Die Muskeltätigkeit ermöglicht schnelle und koordinierte Reaktionen auf Veränderungen in der Umwelt; Hormone und das autonome Nervensystem bewirken langsamere Veränderungen im Körper. Sie ist auch ein Teil des menschlichen und tierischen Körpers. Das Gehirn eines erwachsenen Menschen wiegt etwa 1300-1400 Gramm.

Bei Wirbeltieren kann das Rückenmark von sich aus sowohl Reflexreaktionen als auch einfache Bewegungen wie Schwimmen oder Gehen hervorrufen. Für eine ausgeklügelte Verhaltenssteuerung ist jedoch ein zentralisiertes Gehirn erforderlich.

Die Struktur aller Wirbeltiergehirne ist im Grunde genommen gleich. Gleichzeitig hat sich das Gehirn der Wirbeltiere im Laufe der Evolution verändert und ist leistungsfähiger geworden. Bei den so genannten "niederen" Tieren wird die Gehirnstruktur größtenteils oder vollständig vererbt, weshalb ihr Verhalten meist instinktiv ist. Bei Säugetieren und besonders beim Menschen wird das Gehirn im Laufe des Lebens durch Lernen weiterentwickelt. Dies hat den Vorteil, dass es ihnen hilft, sich besser in ihre Umwelt einzufügen. Die Lernfähigkeit zeigt sich am besten in der Großhirnrinde.

Größe des Gehirns

Die Beziehung zwischen Hirngröße, Körpergröße und anderen Variablen wurde bei einer Vielzahl von Wirbeltierspezies untersucht. Die Hirngröße nimmt mit der Körpergröße zu, aber nicht proportional.

Säugetiere

Im Durchschnitt über alle Säugetiere folgt sie einem Potenzgesetz mit einem Exponenten von etwa 0,75. Diese Formel gilt für das Durchschnittshirn von Säugetieren, aber jede Familie weicht davon ab und reflektiert so die Differenziertheit ihres Verhaltens. Zum Beispiel haben Primaten ein Gehirn, das 5 bis 10 Mal so groß ist, wie die Formel vorhersagt. Raubtiere neigen dazu, größere Gehirne zu haben. Wenn das Säugetiergehirn an Größe zunimmt, nehmen nicht alle Teile mit der gleichen Geschwindigkeit zu. Je größer das Gehirn einer Spezies ist, desto größer ist der Anteil, den der Neokortex aufnimmt.

Hirnregionen von Wirbeltieren

Mehrere Hirnareale haben ihre Identität über das gesamte Spektrum der Wirbeltiere, vom Schleimaal bis zum Menschen, bewahrt. Hier ist eine Liste mit einigen der wichtigsten Bereiche, mit einer kurzen Beschreibung ihrer Funktionen, wie sie derzeit verstanden werden. Diese Funktionen können bis zu einem gewissen Grad noch umstritten sein. Ausgehend vom Rücken (oder, beim Menschen, vom unteren Teil) sind die Regionen:

  • Das Rückenmark (und das Rückenmark) hat viele kleine Kerne, die verschiedene autonome Funktionen übernehmen. Dazu gehören der Herzschlag und der Blutdruck, die Atmung und das Erbrechen. ch 44, 45
  • Das pons ist eine Relaisstation, die Nachrichten zwischen dem Großhirn und dem Rückenmark und dem Kleinhirn überträgt.
  • Der Hypothalamus ist eine kleine Region an der Basis des Vorderhirns. Er ist die zentrale Kontrollstation für den Schlaf-/Wachzyklus, die Steuerung von Essen und Trinken, die Steuerung der Hormonausschüttung und viele andere Funktionen. Er sitzt unmittelbar über der Hirnanhangsdrüse und sondert Hormone in die Drüse ab. Diese Hormone hemmen oder stimulieren die Hirnanhangsdrüse. Die Drüse wiederum produziert Hormone, die den Rest des Körpers beeinflussen.
  • Der Thalamus sitzt oberhalb des Hypothalamus und unterhalb der Großhirnrinde. Er ist eine Ansammlung von Kernen mit verschiedenen Funktionen. Er fungiert als Relaisstation, sammelt Sinnesinformationen aller Art (außer Geruchsinformationen) und leitet sie an die Großhirnrinde weiter. Außerdem spielt sie eine Rolle bei Bewusstsein und Schlaf.
    Es gibt Aktionssysteme für verschiedene Verhaltensweisen, darunter Essen, Trinken,
    Stuhlgang und Kopulation.
  • Das Kleinhirn passt die Leistung anderer Gehirnsysteme an, um sie präziser zu machen. Die Entfernung des Kleinhirns hindert ein Tier nicht daran, etwas Bestimmtes zu tun, aber es macht die Handlungen zögerlich und ungeschickt. Diese Präzision ist nicht eingebaut, sondern wird durch Versuch und Irrtum erlernt. Das Erlernen des Fahrradfahrens ist ein Beispiel für eine Art neuronaler Plastizität, die weitgehend innerhalb des Kleinhirns stattfinden kann. kap. 42
  • Das Tektum, oft als "optisches Tektum" bezeichnet, lenkt Aktionen auf Punkte im Raum. Seine am besten untersuchte Funktion besteht darin, Augenbewegungen zu lenken. Es lenkt auch Greifbewegungen. Es erhält starke visuelle Inputs und Inputs von anderen Sinnen, die bei der Lenkung von Handlungen nützlich sind, wie z.B. akustische Inputs bei Eulen, Inputs von den thermosensiblen Grubenorganen bei Schlangen usw. Bei einigen Fischen, wie z.B. bei Neunaugen, ist es der größte Teil des Gehirns.
  • Der Hippocampus kommt streng genommen nur bei Säugetieren vor, hat aber bei allen Wirbeltieren seine Entsprechungen. Bei Fischen, Vögeln, Reptilien und Säugetieren ist er am räumlichen Gedächtnis und an der Navigation beteiligt.
  • Die Basalganglien sind eine Gruppe von Strukturen im Vorderhirn, die stark mit der Großhirnrinde und dem Thalamus verbunden sind. Die Hauptfunktion der Basalganglien scheint die Auswahl von Handlungen zu sein. Sie senden hemmende Signale an alle Teile des Gehirns, die Aktionen auslösen können. Unter den richtigen Umständen lösen sie die Hemmung auf, so dass die handlungserzeugenden Systeme ihre Aktionen ausführen können. Belohnungen und Bestrafungen üben die wichtigsten neuronalen Wirkungen auf die Basalganglien aus.
  • Die Großhirnrinde ist eine Schicht aus grauen Zellen, die sich auf der Oberfläche des Vorderhirns befindet. Sie ist an mehreren Funktionen beteiligt, darunter Geruchssinn und räumliches Gedächtnis. Bei Säugetieren, wo sie das Gehirn dominiert, steuert sie Funktionen aus vielen subkortikalen Bereichen.
  • Der Riechkolben ist eine spezielle Struktur, die olfaktorische sensorische Signale (Gerüche) verarbeitet und ihre Ausgabe an den olfaktorischen Teil der Großhirnrinde sendet. Er ist bei vielen Wirbeltieren ein wichtiger Bestandteil des Gehirns, bei Primaten jedoch stark reduziert.
Es werden korrespondierende Hirnregionen von Mensch und Hai gezeigt. Was sich im hinteren Teil des Haihirns befindet (das Rückenmark), befindet sich im unteren Teil des menschlichen Gehirns. Das Großhirn des Hais (Telenchephalon) befindet sich vorne, das des Menschen oben.
Es werden korrespondierende Hirnregionen von Mensch und Hai gezeigt. Was sich im hinteren Teil des Haihirns befindet (das Rückenmark), befindet sich im unteren Teil des menschlichen Gehirns. Das Großhirn des Hais (Telenchephalon) befindet sich vorne, das des Menschen oben.

Drei Grundsätze

  1. Das Gehirn und das Nervensystem ist im Wesentlichen ein System, das Verbindungen herstellt. Es hat Input von Sinnesorganen und Output zu den Muskeln.
    Es ist auf verschiedene Weise mit dem
    endokrinen System, das Hormone herstellt, sowie mit dem Verdauungssystem und dem Sexualsystem
    verbunden. Hormone arbeiten langsam, so dass diese Veränderungen allmählich erfolgen.
  2. Das Gehirn ist eine Art Kaufhaus. Es hat, alle miteinander verbunden, Abteilungen, die verschiedene Dinge tun. Sie alle helfen sich gegenseitig, die Sinne zu sammeln.
  3. Vieles von dem, was der Körper tut, ist nicht bewusst. Der Mensch atmet, das Herz schlägt, der Darm verdaut, Haare wachsen, Gedanken kommen ihm in den Sinn... Einiges davon kann von einer Person wahrgenommen werden, und manches (wie die Atmung) kann bis zu einem gewissen Grad beeinflusst werden. Aber im Grunde läuft ein Großteil des Körpers automatisch, angepasst durch das autonome Nervensystem.
    Auch das Gehirn verrichtet einen Großteil seiner Arbeit, ohne dass eine Person es bemerkt. Das
    Unterbewusstsein bezieht sich auf die Gehirnaktivitäten, die selten bemerkt werden.

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