Sensorische Bereiche

Sensorische Bereiche des Gehirns empfangen und verarbeiten sensorische Informationen, einschließlich Sehen, Berühren, Schmecken, Riechen und Hören.

Sensorische Bereiche sind die Bereiche des Gehirns, die sensorische Informationen empfangen und verarbeiten. Die Großhirnrinde ist mit verschiedenen subkortikalen Strukturen wie dem Thalamus und den Basalganglien verbunden. Die meisten sensorischen Informationen werden über den Thalamus an die Großhirnrinde weitergeleitet. Die olfaktorische Information gelangt jedoch über den Riechkolben zum Riechkortex und umgeht den Thalamus. Der Kortex besteht üblicherweise aus drei Teilen: sensorischen, motorischen und Assoziationsbereichen. Teile des Kortex, die sensorische Eingaben vom Thalamus erhalten, werden als primäre sensorische Bereiche bezeichnet. Jeder der fünf Sinne bezieht sich auf bestimmte Gruppen von Gehirnzellen, die sensorische Informationen kategorisieren und integrieren.

Die fünf sensorischen Modalitäten

Die fünf allgemein anerkannten sensorischen Modalitäten, einschließlich Sehen, Hören, Schmecken , Berührung und Geruch werden wie folgt verarbeitet:

Somatosensorisches System

Der primäre somatosensorische Kortex, der sich über dem zentralen Sulkus und hinter dem primären motorischen Kortex befindet, ist so konfiguriert, dass er im Allgemeinen mit diesem korrespondiert die Anordnung benachbarter Motorzellen in Bezug auf bestimmte Körperteile.

Geschmack

Der primäre Geschmacksbereich befindet sich in der Nähe der Gesichtsdarstellung innerhalb des postzentralen Gyrus.

Olfaction

Der Riechkortex befindet sich im Uncus entlang der ventralen Oberfläche des Temporallappens. Olfaction ist das einzige sensorische System, das nicht durch den Thalamus geleitet wird.

Vision

Der visuelle Bereich befindet sich auf dem Calcarine Sulcus tief in den inneren Falten des Okzipitallappens.

Hören

Der primäre auditive Kortex befindet sich auf den Quergyri, die auf der Rückseite der oberen zeitlichen Faltung der Temporallappen liegen.

Organisation sensorischer Karten

Im Allgemeinen empfängt jede Gehirnhälfte Informationen von der gegenüberliegenden Körperseite. Beispielsweise empfängt der rechte primäre somatosensorische Kortex Informationen von den linken Gliedmaßen und der rechte visuelle Kortex Informationen vom linken Auge. Die Organisation der Sinneskarten im Kortex spiegelt die des entsprechenden Sinnesorgans in einer sogenannten topografischen Karte wider. Beispielsweise entsprechen benachbarte Punkte im primären visuellen Kortex benachbarten Punkten in der Netzhaut. Diese topografische Karte wird als Retinotopenkarte bezeichnet.

In ähnlicher Weise gibt es eine Tonotopenkarte im primären auditorischen Kortex und eine somatotopische Karte im primären sensorischen Kortex. Diese somatotopische Karte wurde allgemein als deformierte menschliche Repräsentation dargestellt, der somatosensorische Homunkulus, bei dem die Größe verschiedener Körperteile die relative Dichte ihrer Innervation widerspiegelt.

Ein kortikaler Homunkulus ist eine physische Repräsentation des Menschen Körper im Gehirn. Diese neurologische Karte der anatomischen Teilungen des Körpers zeigt den Teil des menschlichen Gehirns, der direkt mit der Aktivität eines bestimmten Körperteils verbunden ist. Einfach ausgedrückt ist es die Ansicht des Körpers aus der Perspektive des Gehirns. Bereiche mit viel sensorischer Innervation, wie die Fingerspitzen und die Lippen, erfordern mehr kortikale Bereiche, um ein feineres Gefühl zu verarbeiten.

Motorbereiche

Die Motorbereiche, die wie ein Kopfhörer über beide Kortexhalbkugeln angeordnet sind, sind an der Steuerung beteiligt von freiwilligen Bewegungen.

Die motorischen Bereiche des Gehirns befinden sich in beiden Hemisphären des Kortex. Sie sind wie Kopfhörer positioniert, die sich von Ohr zu Ohr erstrecken. Die motorischen Bereiche sind sehr eng mit der Steuerung freiwilliger Bewegungen verbunden, insbesondere feiner Bewegungen, die von der Hand ausgeführt werden. Die rechte Hälfte des Motorbereichs steuert die linke Körperseite und die linke Hälfte des Motorbereichs die rechte Körperseite.

Motor Cortex Divisions

Der motorische Kortex ist in drei Bereiche unterteilt:

1. Primärer motorischer Kortex: Hauptverantwortlicher für die Erzeugung neuronaler Impulse, die die Ausführung der Bewegung steuern.
2. Prämotorischer Kortex: Befindet sich vor dem primären motorischen Kortex und ist für einige Aspekte der motorischen Steuerung verantwortlich.
3. Zusätzlicher Motor Bereich (SMA): Zu den Funktionen gehören die intern generierte Bewegungsplanung, die Planung von Bewegungsabläufen und die Koordination der beiden Körperseiten. Es befindet sich auf der Mittellinienoberfläche der Hemisphäre vor dem primären motorischen Kortex.

motorische Kortexfunktionen

Motorische Funktionen werden auch durch diese zusätzlichen Strukturen gesteuert:

• Hinterer parietaler Kortex: Leitet geplante Bewegungen, räumliches Denken und Aufmerksamkeit.
• Dorsolateraler präfrontaler Kortex: Wichtig für exekutive Funktionen, einschließlich Arbeitsgedächtnis, kognitive Flexibilität und abstraktes Denken.

Tief in der weißen Substanz der Großhirnrinde sind miteinander verbundene subkortikale Massen von grauer Hirnsubstanz vergraben, die als Basalkerne (oder Basalganglien) bezeichnet werden und an der motorischen Kontrolle beteiligt sind. Die Basalkerne erhalten Input von der Substantia nigra des Mittelhirns und der motorischen Bereiche der Großhirnrinde und senden Signale an diese beiden Stellen zurück.

Motorkortexkarte

Die Mehrheit der Neuronen im motorischen Kortex Projekt zur Rückenmarksynapse auf Interneuron-Schaltkreisen im Rückenmark. Die Ansicht, dass jeder Punkt im motorischen Kortex einen Muskel oder einen begrenzten Satz verwandter Muskeln kontrolliert, wurde diskutiert. Verschiedene Experimente, die die Motorkortexkarte untersuchten, zeigten, dass jeder Punkt im Motorkortex eine Reihe von Muskeln und Gelenken beeinflusst, was auf eine signifikante Überlappung in der Karte hinweist.

Assoziationsbereiche

Assoziationsbereiche von Der Kortex integriert aktuelle Zustände mit früheren Zuständen, um anhand von Stimulusgruppen die richtigen Reaktionen vorherzusagen.

Assoziationsbereiche erzeugen eine sinnvolle Wahrnehmungserfahrung der Welt, ermöglichen uns effektiv zu interagieren und abstraktes Denken und Sprache zu unterstützen. Die Parietal-, Temporal- und Occipitallappen, die sich alle im hinteren Teil des Kortex befinden, organisieren sensorische Informationen zu einem kohärenten Wahrnehmungsmodell unserer Umgebung, das sich auf unser Körperbild konzentriert. Der Frontallappen oder der präfrontale Assoziationskomplex ist an der Planung von Aktionen und Bewegungen sowie am abstrakten Denken beteiligt.

Sprachfähigkeiten sind auf der linken Hemisphäre in Brocas Gebiet für den Sprachausdruck und in Wernickes Gebiet für den Sprachempfang lokalisiert. Die Assoziationsbereiche sind als verteilte Netzwerke organisiert, und jedes Netzwerk verbindet Bereiche, die über weit auseinander liegende Regionen des Kortex verteilt sind. Unterschiedliche Netzwerke sind nebeneinander positioniert, was eine komplexe Reihe von miteinander verwobenen Netzwerken ergibt. Beim Menschen sind Assoziationsnetzwerke für die Sprachfunktion besonders wichtig.

Die Prozesse des Ausdrucks und der Rezeption von Sprachen finden in anderen Bereichen als nur den perisylvianischen Strukturen statt, wie dem präfrontalen Lappen, den Basalganglien, dem Kleinhirn, den Pons und dem Nucleus caudatus , und andere. Die Assoziationsbereiche integrieren Informationen von verschiedenen Rezeptoren oder sensorischen Bereichen und beziehen die Informationen auf vergangene Erfahrungen. Dann trifft das Gehirn eine Entscheidung und sendet Nervenimpulse an die motorischen Bereiche, um Reaktionen hervorzurufen.

Methoden der Gehirnfunktionsanalyse

Verhaltens- und neurowissenschaftliche Methoden werden verwendet, um ein besseres Verständnis dafür zu erhalten, wie Unser Gehirn beeinflusst die Art und Weise, wie wir denken, fühlen und handeln. Viele verschiedene Methoden helfen uns, das Gehirn zu analysieren und einen Überblick über die Beziehung zwischen Gehirn und Verhalten zu geben. Dies fördert das Verständnis der Art und Weise, wie Assoziationen von mehreren Gehirnregionen hergestellt werden, wodurch die entsprechenden Reaktionen in einer bestimmten Situation auftreten können. Bekannte Techniken sind das EEG (Elektroenzephalographie), das die elektrische Aktivität des Gehirns aufzeichnet, und das fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie), das mehr über die Gehirnfunktionen aussagt. Andere Methoden, wie die Läsionsmethode, sind nicht so bekannt, aber in der modernen neurowissenschaftlichen Forschung immer noch sehr einflussreich.

Bei der Läsionsmethode werden Patienten mit Hirnschäden untersucht, um festzustellen, welche Gehirnstrukturen vorhanden sind beschädigt wurden und inwieweit dies das Verhalten des Patienten beeinflusst. Das Konzept der Läsionsmethode basiert auf der Idee, eine Korrelation zwischen einem bestimmten Gehirnbereich und einem auftretenden Verhalten zu finden. Aus Erfahrungen und Forschungsbeobachtungen kann geschlossen werden, dass eine Schädigung eines Teils des Gehirns Verhaltensänderungen verursacht oder die Ausführung einer bestimmten Aufgabe beeinträchtigt.

Zum Beispiel ein Patient mit einer Läsion im parietal-temporal-occipital Der Assoziationsbereich weist eine Agraphie auf, was bedeutet, dass er nicht schreiben kann, obwohl er keine motorischen Defizite aufweist. Folglich schließen die Forscher, dass, wenn die Struktur X beschädigt ist und Verhaltensänderungen Y auftreten, X eine Beziehung zu Y hat.

Hemisphärische Lateralisierung

Das menschliche Gehirn besteht aus einem Recht und einem linke Hemisphäre, und jeder ist an verschiedenen Aspekten der Gehirnfunktion beteiligt.

Eine Längsfissur trennt das menschliche Gehirn in zwei verschiedene Gehirnhälften, die durch den Corpus Callosum verbunden sind. Die beiden Seiten ähneln sich und die Struktur jeder Hemisphäre wird im Allgemeinen von der anderen Seite gespiegelt. Trotz der starken anatomischen Ähnlichkeiten sind die Funktionen jeder kortikalen Hemisphäre unterschiedlich.

In der populären Psychologie werden häufig breite Verallgemeinerungen über eine Hemisphäre mit einer breiten Bezeichnung vorgenommen, wie „logisch“ für die linke Seite oder “ kreativ “für das Recht. Obwohl eine messbare laterale Dominanz auftritt, sind die meisten Funktionen in beiden Hemisphären vorhanden. Das Ausmaß der Spezialisierung nach Hemisphäre wird noch untersucht. Wenn eine bestimmte Region des Gehirns oder sogar eine ganze Hemisphäre verletzt oder zerstört wird, können ihre Funktionen manchmal von einer benachbarten Region sogar in der gegenüberliegenden Hemisphäre übernommen werden, abhängig von der beschädigten Region und dem Alter des Patienten. Wenn eine Verletzung die Wege von einem Bereich zum anderen stört, können sich trotz der Ineffizienzen alternative (indirekte) Verbindungen entwickeln, um Informationen mit getrennten Bereichen zu kommunizieren.

Während viele Funktionen lateralisiert sind, ist dies nur eine Tendenz. Die Implementierung einer bestimmten Gehirnfunktion variiert individuell erheblich. Die Bereiche, in denen dieser kausale oder effektive Unterschied einer bestimmten Gehirnfunktion untersucht wird, umfassen die Bruttoanatomie, die dendritische Struktur und die Neurotransmitterverteilung. Die strukturelle und chemische Varianz einer bestimmten Gehirnfunktion zwischen den beiden Hemisphären eines Gehirns oder zwischen derselben Hemisphäre zweier verschiedener Gehirne wird noch untersucht. Ohne eine Hemisphärektomie (Entfernung einer Gehirnhälfte) ist niemand eine Person „nur für die linke Gehirnhälfte“ oder „nur für die rechte Gehirnhälfte“.

Lateralisierung und Händigkeit

Gehirn Funktionslateralisierung zeigt sich in den Phänomenen der Rechts- oder Linkshändigkeit, aber die bevorzugte Hand einer Person ist kein klarer Hinweis auf den Ort der Gehirnfunktion. Obwohl 95% der Rechtshänder eine Dominanz der linken Hemisphäre für die Sprache haben, haben 18,8% der Linkshänder eine Dominanz der rechten Hemisphäre für die Sprachfunktion. Zusätzlich haben 19,8% der Linkshänder bilaterale Sprachfunktionen. Selbst innerhalb verschiedener Sprachfunktionen (z. B. Semantik, Syntax, Prosodie) können Grad und sogar Hemisphäre der Dominanz unterschiedlich sein.

Sprachfunktionen wie Grammatik, Vokabular und wörtliche Bedeutung sind typischerweise auf die linke Hemisphäre beschränkt bei Rechtshändern. Während die Sprachproduktion bei bis zu 90% der Rechtshänder linkslateralisiert ist, ist sie bei etwa 50% der Linkshänder bilateraler oder sogar rechtslateralisiert. Im Gegensatz dazu werden prosodische Sprachfunktionen wie Intonation und Akzentuierung häufig zur rechten Gehirnhälfte lateralisiert.

Weitere laterale Unterscheidungen

Die Verarbeitung visueller und auditorischer Reize, räumlich Manipulation, Gesichtswahrnehmung und künstlerische Fähigkeiten werden bilateral dargestellt, können jedoch die Dominanz der rechten Hemisphäre zeigen. Die numerische Schätzung, der Vergleich und die Online-Berechnung hängen von den bilateralen parietalen Regionen ab. Genaue Berechnungen und das Abrufen von Fakten sind mit linken parietalen Regionen verbunden, möglicherweise aufgrund ihrer Verbindung zur sprachlichen Verarbeitung. Dyskalkulie ist ein neurologisches Syndrom, das mit einer Schädigung des linken temporoparietalen Übergangs verbunden ist. Dieses Syndrom ist mit einer schlechten numerischen Manipulation, einer schlechten mentalen Rechenfähigkeit und der Unfähigkeit verbunden, mathematische Konzepte zu verstehen oder anzuwenden.

Lateralisierung und Evolution

Die Spezialisierung der beiden Hemisphären ist bei Wirbeltieren allgemein Dazu gehören Fische, Frösche, Reptilien, Vögel und Säugetiere. Die linke Hemisphäre ist darauf spezialisiert, Informationen zu kategorisieren und das Routineverhalten zu kontrollieren. Die rechte Hemisphäre ist verantwortlich für Reaktionen auf neuartige Ereignisse und Verhaltensweisen in Notfällen, einschließlich des Ausdrucks intensiver Emotionen.Das Füttern ist ein Beispiel für ein routinemäßiges Verhalten der linken Hemisphäre, während die Flucht vor Raubtieren ein Beispiel für ein Verhalten der rechten Hemisphäre ist. Dies legt nahe, dass der evolutionäre Vorteil der Lateralisierung in der Fähigkeit liegt, separate parallele Aufgaben in jeder Gehirnhälfte auszuführen.

Split-Brain-Phänomen

Patienten mit Split-Brain sind Individuen, die haben sich einer Corpus Callosotomie unterzogen, einer Durchtrennung eines großen Teils des Corpus Callosum (normalerweise zur Behandlung von schwerer Epilepsie). Der Corpus Callosum verbindet die beiden Gehirnhälften und ermöglicht ihnen die Kommunikation. Wenn diese Verbindungen unterbrochen werden, haben die beiden Gehirnhälften eine verringerte Kommunikationsfähigkeit miteinander.

Die weit verbreitete Lateralisierung vieler Wirbeltiere zeigt einen evolutionären Vorteil, der mit der Spezialisierung jeder Hemisphäre verbunden ist. Der evolutionäre Vorteil der Lateralisierung beruht auf der Fähigkeit, separate parallele Aufgaben in jeder Gehirnhälfte auszuführen. In einer 2011 im Journal of Brain Behavioral Research veröffentlichten Studie wurde die Lateralisierung einiger spezifischer Funktionen im Gegensatz zur gesamten Gehirnlateralisierung mit der Effizienz paralleler Aufgaben korreliert.