Hirnrinde: Schichten, Zellen und Funktionen (mit Bildern)

Die Großhirnrinde oder Großhirnrinde ist das Nervengewebe, das die Oberfläche der Gehirnhälften bedeckt. Diese andere Form bildet die überlegenste Region des Gehirns.

Diese Gehirnstruktur erreicht ihre maximale Entwicklung bei Primaten, ist bei anderen Tieren weniger entwickelt und hängt mit der Entwicklung komplexerer kognitiver und intellektueller Aktivitäten zusammen.

Die Großhirnrinde ist ein grundlegender Gehirnbereich für die Funktionsweise des Menschen. In dieser Region werden Funktionen wie Wahrnehmung, Vorstellungskraft, Denken, Urteilen oder Entscheiden ausgeführt.

Anatomisch besteht es aus einer Reihe dünner Schichten aus grauer Substanz, die sich über einer breiten Sammlung von Bahnen weißer Substanz befinden.

Die Großhirnrinde nimmt eine gewundene Form an, und wenn sie sich ausdehnen würde, hätte sie eine sehr große Masse. Insbesondere legen Untersuchungen nahe, dass die Gesamtfläche der Großhirnrinde etwa 2500 Quadratzentimeter betragen könnte.

Ebenso ist diese große Gehirnmasse dadurch gekennzeichnet, dass sie eine große Anzahl von Neuronen in ihrem Inneren enthält. Im Allgemeinen wird postuliert, dass es in der Großhirnrinde etwa 10 Milliarden Neuronen gibt, was etwa 50 Billionen Synapsen ergeben würde.

Die Hauptmerkmale der Großhirnrinde werden nachstehend erläutert. Sie spezifizieren ihre Schichten, ihre Neuronen und ihre funktionale Organisation und überprüfen die Funktionen, die in dieser Region des Gehirns ausgeführt werden.

Merkmale der Großhirnrinde

Die Großhirnrinde von Säugetieren wird durch eine Schicht grauer Substanz dargestellt, die die beiden Gehirnhälften bedeckt.

Es besteht aus einer sehr komplexen Struktur, in der verschiedene Sinnesorgane in bestimmten Bereichen oder Bereichen, die als primäre Sinnesbereiche bezeichnet werden, dargestellt werden.

Jeder der fünf Sinne, die der Mensch besitzt (Sehen, Anfassen, Riechen, Schmecken und Anfassen), entwickelt sich in einer bestimmten Region der Hirnrinde. Das heißt, jede sensorische Modalität hat ein abgegrenztes Gebiet innerhalb der Großhirnrinde.

Neben den sensorischen Regionen weist die Großhirnrinde mehrere sekundäre somatische, assoziative und motorische Regionen auf. In diesen Bereichen werden kortikale und assoziationsafferente Systeme entwickelt, die zu Lernen, Gedächtnis und Verhalten führen.

In diesem Sinne wird die Großhirnrinde als besonders relevante Region bei der Entwicklung der überlegenen Aktivitäten des menschlichen Gehirns angesehen.

Die fortschrittlichsten und aufwändigsten Prozesse des Menschen wie Denken, Planen, Organisieren oder Assoziieren finden in verschiedenen Bereichen der Großhirnrinde statt.

Aus diesem Grund stellt die Großhirnrinde eine Struktur dar, die aus menschlicher Sicht ein Maximum an Komplexität erreicht. Die Großhirnrinde ist das Ergebnis eines langsamen Evolutionsprozesses, der möglicherweise vor mehr als 150 Millionen Jahren begonnen hat.

Schichten

Das Hauptmerkmal der Großhirnrinde ist, dass sie aus verschiedenen Schichten grauer Substanz besteht. Diese Schichten bilden die Struktur des Kortex und definieren dessen strukturelle und funktionale Organisation.

Darüber hinaus zeichnen sich die Schichten der Großhirnrinde nicht nur strukturell, sondern auch phylogenetisch aus.

Das heißt, jede der Schichten der Großhirnrinde entspricht einem anderen evolutionären Moment. Zu Beginn der menschlichen Spezies war das Gehirn weniger entwickelt und der Kortex hatte weniger Schichten.

Durch die Evolution der Spezies haben diese Schichten zugenommen, eine Tatsache, die mit der Zunahme der kognitiven und intellektuellen Fähigkeiten von Menschen im Laufe der Zeit zusammenhängt.

Molekulare Schicht

Die molekulare Schicht, die auch als plexiforme Schicht bezeichnet wird, ist die oberflächlichste Region der Großhirnrinde und daher der jüngste Beginn.

Es besteht aus einem dichten Netzwerk tangential ausgerichteter Nervenfasern. Diese Fasern stammen aus Dendriten pyramidenförmiger und fusiformer Zellen, den Axonen der Sternzellen und Martinotti.

Afferente Fasern, die aus dem Thalamus, der Assoziation und den Kommissuren stammen, können auch in der Molekülschicht gefunden werden. Als oberflächlichste Region des Kortex wird in der Molekülschicht eine große Anzahl von Synapsen zwischen verschiedenen Neuronen hergestellt.

Äußere Körnerschicht

Die äußere körnige Schicht ist die zweitoberflächlichste Region der Kortikalis und liegt unterhalb der molekularen Schicht. Es enthält eine große Anzahl kleiner Pyramiden- und Sternzellen.

Die Dendriten der Zellen der äußeren Körnerschicht enden in der Molekülschicht und die Axone dringen in tiefere Schichten der Großhirnrinde ein. Aus diesem Grund ist die äußere Körnerschicht mit den verschiedenen Regionen der Kortikalis verbunden.

Äußere Pyramidenschicht

Die äußere Pyramidenschicht besteht, wie der Name schon sagt, aus Pyramidenzellen. Es zeichnet sich durch eine unregelmäßige Form aus, dh die Größe der Schicht nimmt von der Oberflächengrenze bis zur tiefsten Grenze zu.

Die Dendriten der Neuronen der Pyramidenschicht wandern zur Molekülschicht und die Axone wandern als Projektions-, Assoziations- oder Kommissurfasern zur weißen Substanz, die sich zwischen den Schichten der Großhirnrinde befindet.

Interne körnige Schicht

Die innere Körnerschicht besteht aus Sternzellen, die sehr kompakt angeordnet sind. Es hat eine hohe Konzentration von Fasern, die horizontal angeordnet sind und als das äußere Band von Baillarger bekannt sind.

Ganglion Schicht

Die Ganglienschicht oder innere Pyramidenschicht enthält sehr große und mittelgroße Pyramidenzellen. Ebenso enthalten sie eine große Anzahl horizontal angeordneter Fasern, die das innere Band von Baillarger bilden.

Multiform Schicht

Schließlich enthält die vielgestaltige Schicht, die auch als polymorphe Zellschicht bekannt ist, im Wesentlichen fusiforme Zellen. Ebenso enthält es modifizierte Pyramidenzellen, die einen dreieckigen oder eiförmigen Zellkörper enthalten.

Viele der Nervenfasern der vielgestaltigen Schicht treten in die darunter liegende weiße Substanz ein und verbinden die Schicht mit den Zwischenbereichen.

Funktionale Organisation

Die Großhirnrinde kann auch nach den in den einzelnen Regionen durchgeführten Aktivitäten organisiert werden. In diesem Sinne verarbeiten bestimmte Bereiche der Großhirnrinde spezifische sensorische, motorische und assoziative Signale.

Sensible Bereiche

Die sensiblen Bereiche sind Regionen der Großhirnrinde, die sensible Informationen erhalten und in engem Zusammenhang mit der Wahrnehmung stehen.

Die Informationen greifen hauptsächlich über die hintere Hälfte beider Gehirnhälften auf die Großhirnrinde zu. Die primären Bereiche enthalten die direktesten Verbindungen mit den peripheren sensorischen Rezeptoren.

Andererseits grenzen sekundäre sensorische und Assoziationsbereiche gewöhnlich an die primären Bereiche an. Im Allgemeinen erhalten sie Informationen sowohl aus den primären Assoziationsbereichen als auch aus den unteren Regionen des Gehirns.

Die Hauptaufgabe der Assoziations- und Nebenzonen besteht darin, sensible Erfahrungen zu integrieren, um Muster von Anerkennung und Verhalten zu erzeugen. Die wichtigsten sensiblen Regionen der Großhirnrinde sind:

1. Der primäre somatosensorische Bereich (Bereiche 1, 2 und 3).
2. Der primäre visuelle Bereich (Bereich 17).
3. Der primäre Hörbereich (Bereich 41 und 42).
4. Der primäre Geschmacksbereich (Bereich 43).
5. Der primäre Geruchsbereich (Bereich 28).

Motorflächen

Die motorischen Bereiche befinden sich im vorderen Teil der Hemisphären. Sie sind dafür verantwortlich, bewegungsbedingte Gehirnprozesse auszulösen und solche Aktivitäten auszulösen.

Die wichtigsten Bewegungsbereiche sind:

1. Der primäre Motorbereich (Bereich 4).
2. Der Bereich der Drill-Sprache (Bereich 44 und 45).

Assoziationsbereiche

Die Assoziationsbereiche der Großhirnrinde korrelieren mit den komplexeren Integrationsfunktionen. Diese Regionen führen Aktivitäten wie Gedächtnis- und Erkenntnisprozesse, das Management von Emotionen und die Entwicklung von Überlegungen, Willen oder Urteilsvermögen aus.

Ebenso spielen die Assoziationsbereiche eine besonders wichtige Rolle bei der Entwicklung der Persönlichkeits- und Charakterzüge von Menschen. Ebenso ist es eine Gehirnregion, die für die Bestimmung der Intelligenz unerlässlich ist.

Die Assoziationsbereiche umfassen bestimmte motorische Bereiche sowie bestimmte sensorische Regionen.

Nervenzellen

Die Großhirnrinde enthält eine Vielzahl von Zellen. Speziell wurden in dieser Region des Gehirns fünf verschiedene Arten von Neuronen spezifiziert.

Pyramidenzellen

Pyramidenzellen sind Neuronen, die durch eine Pyramidenform gekennzeichnet sind. Die meisten dieser Zellen haben einen Durchmesser zwischen 10 und 50 Mikrometern.

Es gibt jedoch auch große Pyramidenzellen. Diese werden als Betz-Zellen bezeichnet und können einen Durchmesser von bis zu 120 Mikrometern haben.

Sowohl die kleinen Pyramidenzellen als auch die großen Pyramidenzellen befinden sich in der vorzentralen motorischen Zirkulation und üben hauptsächlich bewegungsbezogene Aktivitäten aus.

Stellate Zellen

Stellate Zellen, auch Granulosazellen genannt, sind kleine Neuronen. Sie haben üblicherweise einen Durchmesser von etwa 8 Mikrometern und eine polygonale Form.

Spindelzellen

Fusiforme Zellen sind Neuronen, deren vertikale Längsachse auf der Oberfläche liegt. Sie konzentrieren sich hauptsächlich in den tieferen kortikalen Schichten des Gehirns.

Das Axon dieser Neuronen stammt aus dem unteren Teil des Zellkörpers und ist als Projektion, Assoziation oder Kommissurfaser auf die weiße Substanz gerichtet.

Cajal horizontale Zellen

Die horizontalen Zellen von Cajal sind kleine fusiforme Zellen, die horizontal ausgerichtet sind. Sie befinden sich in den oberflächlichsten Schichten der Großhirnrinde und spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung dieser Gehirnregion.

Diese Art von Neuronen wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Ramón y Cajal entdeckt und beschrieben, und spätere Forschungen zeigten, wie essentielle Zellen die neuronale Aktivität koordinieren können.

Um ihre Position in der Großhirnrinde zu erreichen, müssen die horizontalen Zellen von Cajal während der Embryogenese des Gehirns koordiniert wandern. Das heißt, diese Neuronen wandern von ihrem Geburtsort zur Oberfläche der Großhirnrinde.

Bezüglich des molekularen Musters dieser Neuronen zeigten Victor Borrell und Óscar Marín vom Institut für Neurowissenschaften in Alicante, dass die horizontalen Zellen von Cajal während der Embryonalentwicklung eine Ausrichtung der neuronalen Schichten der Kortikalis aufweisen.

Tatsächlich entsteht die Dispersion dieser Zellen in den Anfangsstadien der Embryonalentwicklung. Die Zellen werden in verschiedenen Regionen des Gehirns geboren und wandern zur Oberfläche des Gehirns, um es vollständig zu bedecken.

Zuletzt wurde gezeigt, dass die Hirnhautmembranen andere Funktionen als die ursprünglich angenommenen Schutzfunktionen haben. Die Meningen dienen als Substrat oder Pfad für die horizontalen Zellen von Cajal für ihre tangentiale Wanderung entlang der Oberfläche der Kruste.

Martinotti-Zellen

Die letzten Neuronen, die die neuronale Aktivität der Großhirnrinde ausmachen, sind die bekannten Martinotti-Zellen. Sie bestehen aus kleinen vielgestaltigen Neuronen, die auf allen Ebenen der Großhirnrinde vorhanden sind.

Diese Neuronen verdanken ihren Namen Carlo Martinotti, einem Forscher von Camilo Golgi, der die Existenz dieser Zellen der Großhirnrinde entdeckte.

Martinotti-Zellen zeichnen sich durch multipolare Neuronen mit kurzen arboreszierenden Dendriten aus. Sie verbreiten sich durch mehrere Schichten der Großhirnrinde und senden ihre Axone zur molekularen Schicht, wo sich axonale Arborizierungen bilden.

Jüngste Untersuchungen an diesen Neuronen haben gezeigt, dass Martinotti-Zellen am Hemmungsmechanismus des Gehirns beteiligt sind.

Insbesondere wenn ein pyramidenförmiges Neuron (der häufigste Neuronentyp in der Hirnrinde) zu übererregen beginnt, beginnen Martinotti-Zellen, inhibitorische Signale an die umgebenden Nervenzellen zu übertragen.

In diesem Sinne wird der Schluss gezogen, dass Epilepsie stark mit einem Defizit an Martinotti-Zellen oder einem Mangel an Aktivität dieser Neuronen assoziiert sein könnte. In diesen Momenten wird die Nervenübertragung des Gehirns nicht mehr von diesen Zellen reguliert, was zu einem Ungleichgewicht in der Funktion der Hirnrinde führt.