Das Gehirn ist das Zentrum des Nervensystems im ganzen Wirbeltier und den meisten wirbellosen Tieren — nur einige wirbellose Tiere wie Schwämme, Qualle, erwachsene Seespritzen und Seestern haben ein nicht, selbst wenn weitschweifiges Nervengewebe da ist. Es wird im Kopf, gewöhnlich in der Nähe von den primären Sinnesorganen für solche Sinne wie Vision, das Hören, das Gleichgewicht, der Geschmack und der Geruch gelegen. Das Gehirn eines Wirbeltiers ist das kompliziertste Organ seines Körpers. In einem typischen Menschen, wie man schätzt, enthält der Kortex (der größte Teil) 15-33 Milliarden Neurone, jeder, der durch Synapsen mit mehreren tausend anderen Neuronen verbunden ist. Diese Neurone kommunizieren miteinander mittels genannter axons der langen protoplasmic Fasern, die Züge von Signalpulsen genannt Handlungspotenziale zu entfernten Teilen des Gehirns oder Körpers tragen, der spezifische Empfänger-Zellen ins Visier nimmt.

Aus einem entwicklungsbiologischen Gesichtspunkt ist die Funktion des Gehirns, zentralisierte Kontrolle über die anderen Organe des Körpers auszuüben. Das Gehirn folgt dem Rest des Körpers entweder durch das Erzeugen von Mustern der Muskeltätigkeit oder durch das Fahren der Sekretion von Chemikalien genannt Hormone. Diese zentralisierte Kontrolle erlaubt schnelle und koordinierte Antworten auf Änderungen in der Umgebung. Einige grundlegende Typen der Ansprechbarkeit wie Reflexe können durch das Rückenmark oder peripherischen ganglia vermittelt werden, aber die hoch entwickelte zweckmäßige Kontrolle des auf dem komplizierten Sinneseingang gestützten Verhaltens verlangt die Information integrierenden Fähigkeiten zu einem zentralisierten Gehirn.

Aus einem philosophischen Gesichtspunkt, was das Gehirn speziell im Vergleich mit anderen Organen macht, ist, dass es die physische Struktur bildet, die die Meinung erzeugt. Als Hippocrates gesagt hat: "Männer sollten wissen, dass von nichts anderem außer dem Gehirn Heiterkeit, Freuden, Gelächter und Sportarten, und Kummer, Kummer, Verzweiflung und Wehklagen kommt." Im frühen Teil der Psychologie, wie man dachte, war die Meinung vom Gehirn getrennt. Jedoch, nachdem frühe Wissenschaftler Experimente durchgeführt haben, wurde es beschlossen, dass die Meinung ein Bestandteil eines fungierenden Gehirns war, das bestimmte Handlungsweisen ausgedrückt hat, die auf der Außenumgebung und der Entwicklung des Organismus gestützt sind. Die Mechanismen, durch die Gehirntätigkeit Bewusstsein und Gedanken verursacht, sind sehr schwierig gewesen, um zu verstehen: Trotz des schnellen wissenschaftlichen Fortschritts, viel darüber, wie die Gehirnarbeiten ein Mysterium bleiben. Die Operationen von individuellen Gehirnzellen werden jetzt im beträchtlichen Detail verstanden, aber die Weise, wie sie in Ensembles von Millionen zusammenarbeiten, ist sehr schwierig gewesen zu entziffern. Die viel versprechendsten Annäherungen behandeln das Gehirn als ein biologischer Computer, der im Mechanismus von elektronischen Computern sehr verschieden ist, aber ähnlich im Sinn, dass es Information von der Umgebungswelt, Läden es erwirbt, und bearbeitet es in einer Vielfalt von Wegen.

Dieser Artikel vergleicht die Eigenschaften des Verstands über die komplette Reihe der Tierarten mit der größten Aufmerksamkeit auf Wirbeltiere. Es befasst sich mit dem menschlichen Gehirn, insofern als es die Eigenschaften anderen Verstands teilt. Die Wege, auf die sich das menschliche Gehirn von anderem Verstand unterscheidet, werden im menschlichen Gehirnartikel bedeckt. Mehrere Themen, die hier bedeckt werden könnten, werden stattdessen dort behandelt, weil viel mehr über sie in einem menschlichen Zusammenhang gesagt werden kann. Das wichtigste ist Gehirnkrankheit und die Effekten des Gehirnschadens, der im menschlichen Gehirnartikel bedeckt ist, weil die allgemeinsten Krankheiten des menschlichen Gehirns, das irgendein in anderen Arten nicht heraufführt, oder sich unterschiedlich äußern.

Anatomie

Die Gestalt und Größe des Verstands der verschiedenen Arten ändern sich außerordentlich, und gemeinsame Merkmale identifizierend, ist häufig schwierig. Dennoch gibt es mehrere Grundsätze der Gehirnarchitektur, die über eine breite Reihe der Arten gelten. Einige Aspekte der Gehirnstruktur sind für fast die komplette Reihe der Tierarten üblich; andere unterscheiden "fortgeschrittenen" Verstand von primitiveren, oder unterscheiden Wirbeltiere von wirbellosen Tieren.

Die einfachste Weise, Information über die Gehirnanatomie zu gewinnen, ist durch die Sichtprüfung, aber viele hoch entwickeltere Techniken sind entwickelt worden. Das Gehirngewebe in seinem natürlichen Staat ist zu weich, um damit zu arbeiten, aber es kann durch die Immersion in Alkohol oder anderem fixatives gehärtet, und dann einzeln für die Überprüfung des Interieurs aufgeschnitten werden. Visuell besteht das Interieur des Gehirns aus Gebieten der so genannten grauen Sache mit einer dunklen Farbe, die durch Gebiete der weißen Sache mit einer leichteren Farbe getrennt ist. Weitere Information kann durch die Färbung von Scheiben des Gehirngewebes mit einer Vielfalt von Chemikalien gewonnen werden, die Gebiete herausbringen, wo spezifische Typen von Molekülen in hohen Konzentrationen da sind. Es ist auch möglich, die Mikrostruktur des Gehirngewebes mit einem Mikroskop zu untersuchen, und das Muster von Verbindungen von einem Gehirngebiet bis einen anderen zu verfolgen.

Zellstruktur

Der Verstand aller Arten wird in erster Linie zwei breiter Klassen von Zellen zusammengesetzt: Neurone und glial Zellen. Zellen von Glial (auch bekannt als glia oder neuroglia) kommen in mehreren Typen, und führen mehrere kritische Funktionen, einschließlich Strukturunterstützung, metabolischer Unterstützung, Isolierung und Leitung der Entwicklung durch. Neurone werden gewöhnlich jedoch als die wichtigsten Zellen im Gehirn betrachtet.

Das Eigentum, das Neurone einzigartig macht, ist ihre Fähigkeit, Signale zu spezifischen Zielzellen über lange Entfernungen zu senden. Sie senden diese Signale mittels eines axon, der eine dünne protoplasmic Faser ist, die sich vom Zellkörper und den Projekten, gewöhnlich mit zahlreichen Zweigen, zu anderen Gebieten, manchmal in der Nähe, manchmal in entfernten Teilen des Gehirns oder Körpers ausstreckt. Die Länge eines axon kann außergewöhnlich sein: Zum Beispiel, wenn eine pyramidale Zelle des Kortex vergrößert würde, so dass sein Zellkörper die Größe eines menschlichen Körpers geworden ist, würde sein axon, ebenso vergrößert, ein Kabel einige Zentimeter im Durchmesser werden, mehr als einen Kilometer erweiternd. Diese axons übersenden Signale in der Form von elektrochemischen Pulsen genannt Handlungspotenziale, die weniger als ein Tausendstel einer Sekunde und Reisens entlang dem axon mit Geschwindigkeiten von 1-100 Metern pro Sekunde dauern. Einige Neurone strahlen Handlungspotenziale ständig, an Raten 10-100 pro Sekunde gewöhnlich in unregelmäßigen Mustern aus; andere Neurone sind den größten Teil der Zeit ruhig, aber strahlen gelegentlich einen Ausbruch von Handlungspotenzialen aus.

Axons übersenden Signale zu anderen Neuronen mittels Spezialverbindungspunkte genannt Synapsen. Ein einzelner axon kann nicht weniger als mehrere tausend synaptic Verbindungen mit anderen Zellen machen. Wenn ein Handlungspotenzial, entlang einem axon reisend, eine Synapse erreicht, verursacht es eine Chemikalie, hat einen zu veröffentlichenden neurotransmitter genannt. Der neurotransmitter bindet zu Empfänger-Molekülen in der Membran der Zielzelle.

Synapsen sind der Schlüssel funktionelle Elemente des Gehirns. Die wesentliche Funktion des Gehirns ist Zelle-zu-Zelle-Kommunikation, und Synapsen sind die Punkte, an denen Kommunikation vorkommt. Wie man geschätzt hat, hat das menschliche Gehirn etwa 100 Trillionen Synapsen enthalten; sogar das Gehirn einer Taufliege enthält mehrere Millionen. Die Funktionen dieser Synapsen sind sehr verschieden: Einige sind excitatory (erregen Sie die Zielzelle); andere sind hemmend; andere arbeiten durch das Aktivieren der zweiten Bote-Systeme, die die innere Chemie ihrer Zielzellen auf komplizierte Weisen ändern. Ein großer Bruchteil von Synapsen ist dynamisch modifizierbar; d. h. sie sind zur sich ändernden Kraft in einem Weg fähig, der von den Mustern von Signalen kontrolliert wird, die sie durchführen. Es wird weit geglaubt, dass die von der Tätigkeit abhängige Modifizierung von Synapsen der primäre Mechanismus des Gehirns für das Lernen und Gedächtnis ist.

Der grösste Teil des Raums im Gehirn wird durch axons aufgenommen, die häufig zusammengeschlossener im Bündel darin sind, was Nervenfaser-Flächen genannt wird. Viele axons werden in dicke Scheiden genannten myelin einer Fettsubstanz gewickelt, der dient, um die Geschwindigkeit der Signalfortpflanzung außerordentlich zu vergrößern. Myelin ist weiß, so erscheinen Teile des Gehirns gefüllt exklusiv mit Nervenfasern als hellweiße Sache im Gegensatz zur dunkleren grauen Sache, die Gebiete mit hohen Speicherdichten von Neuron-Zellkörpern kennzeichnet.

Das allgemeine bilaterian Nervensystem

Abgesehen von einigen primitiven Typen wie Schwämme (die kein Nervensystem haben) und Qualle (die ein Nervensystem haben, das aus einem weitschweifigen Nervennetz besteht) sind alle lebenden Tiere bilaterians, Tiere mit einer bilateral symmetrischen Körpergestalt vorhabend (d. h. verlassen und richtige Seiten, die ungefähre Spiegelimages von einander sind). Wie man denkt, sind alle bilaterians von einem gemeinsamen Ahnen hinuntergestiegen, der früh in der walisischen Periode vor 550-600 Millionen Jahren geschienen ist, der die Gestalt eines einfachen tubeworm mit einem segmentierten Körper hatte. An einem schematischen Niveau, dass grundlegende Wurm-Gestalt fortsetzt, im Körper und der Nervensystem-Architektur des ganzen modernen bilaterians einschließlich Wirbeltiere widerspiegelt zu werden. Die grundsätzliche bilaterale Körperform ist eine Tube mit einer hohlen Eingeweide-Höhle, die vom Mund bis den After und einer Ganglienkette mit einer Vergrößerung (ein Nervenknoten) für jedes Körpersegment, mit einem besonders großen Nervenknoten an der Vorderseite, genannt das Gehirn läuft. Das Gehirn ist klein und in einigen Arten wie Fadenwurm-Würmer einfach; in anderen Arten, einschließlich Wirbeltiere, ist es das kompliziertste Organ im Körper. Einige Typen von Würmern, wie Blutegel, haben auch einen vergrößerten Nervenknoten am Zurückende der Ganglienkette, die als ein "Schwanz-Gehirn" bekannt ist.

Es gibt einige Typen von vorhandenen bilaterians, die an einem erkennbaren Gehirn, einschließlich Echinodermen, tunicates, und einer Gruppe von primitiven Plattwürmern genannt Acoelomorpha Mangel haben. Es ist nicht endgültig gegründet worden, ob die Existenz dieser hirnlosen Arten anzeigt, dass der frühste bilaterians an einem Gehirn Mangel gehabt hat, oder ob sich ihre Vorfahren in einem Weg entwickelt haben, der zum Verschwinden einer vorher vorhandenen Gehirnstruktur geführt hat.

Wirbellose Tiere

Diese Kategorie schließt arthropods, Mollusken und zahlreiche Typen von Würmern ein. Die Ungleichheit von wirbellosen Körperplänen wird durch eine gleiche Ungleichheit in Gehirnstrukturen verglichen.

Zwei Gruppen von wirbellosen Tieren haben namentlich komplizierten Verstand: arthropods (Kerbtiere, Krebstiere, Spinnentiere und andere), und cephalopods (Kraken, Tintenfische und ähnliche Mollusken). Der Verstand von arthropods und cephalopods entsteht aus Zwillingsparallele-Ganglienketten, die sich durch den Körper des Tieres ausstrecken. Arthropods haben ein Hauptgehirn mit drei Abteilungen und großen optischen Lappen hinter jedem Auge für die Sehverarbeitung. Cephalopods wie die Krake und der Tintenfisch haben den größten Verstand irgendwelcher wirbellosen Tiere.

Es gibt mehrere wirbellose Arten, deren Verstand intensiv studiert worden ist, weil sie Eigenschaften haben, die sie günstig für die experimentelle Arbeit machen:

• Taufliegen (Taufliege), wegen der großen Reihe von Techniken, die verfügbar sind, um ihre Genetik zu studieren, sind ein natürliches Thema gewesen, für die Rolle von Genen in der Gehirnentwicklung zu studieren. Trotz der großen Entwicklungsentfernung zwischen Kerbtieren und Säugetieren haben sich viele Aspekte der Taufliege neurogenetics erwiesen, für Menschen wichtig zu sein. Die ersten biologischen Uhr-Gene wurden zum Beispiel durch das Überprüfen von Taufliege-Mutanten identifiziert, die gestörte tägliche Tätigkeitszyklen gezeigt haben. Eine Suche in den Genomen von Wirbeltieren hat eine Reihe analoger Gene nach oben gedreht, die, wie man fand, ähnliche Rollen in der Maus biologische Uhr — und deshalb fast sicher in der menschlichen biologischen Uhr ebenso gespielt haben.
• Der Fadenwurm Wurm Caenorhabditis elegans, wie Taufliege, ist größtenteils wegen seiner Wichtigkeit in der Genetik studiert worden. Am Anfang der 1970er Jahre hat Sydney Brenner es als ein Mustersystem gewählt, für die Weise zu studieren, wie Gene Entwicklung kontrollieren. Einer der Vorteile des Arbeitens mit diesem Wurm ist, dass der Körperplan sehr schablonenhaft ist: Das Nervensystem des Zwitters morph enthält genau 302 Neurone immer in denselben Plätzen, identische synaptic Verbindungen in jedem Wurm machend. Die Mannschaft von Brenner hat Würmer in Tausende von ultradünnen Abteilungen aufgeschnitten und hat jede Abteilung unter einem Elektronmikroskop, dann visuell verglichene Fasern von der Abteilung bis Abteilung fotografiert, um jedes Neuron und Synapse im kompletten Körper auszuarbeiten. Nichts, sich diesem Niveau des Details nähernd, ist für jeden anderen Organismus verfügbar, und die Information ist verwendet worden, um eine Menge von Studien zu ermöglichen, die ohne es nicht möglich gewesen wären.
• Die Seenacktschnecke Aplysia wurde von Nobel Preisgekrönter neurophysiologist Eric Kandel als ein Modell gewählt, für die Zellbasis des Lernens und Gedächtnisses, wegen der Einfachheit und Zugänglichkeit seines Nervensystems zu studieren, und ist es in Hunderten von Experimenten untersucht worden.

Wirbeltiere

Die ersten Wirbeltiere sind vor mehr als 500 Millionen Jahren (Mya) während der walisischen Periode erschienen, und können dem modernen hagfish in der Form geähnelt haben. Haie sind ungefähr 450 Mya, Amphibien ungefähr 400 Mya, Reptilien ungefähr 350 Mya und Säugetiere ungefähr 200 Mya erschienen. Keine modernen Arten sollten als "primitiver" beschrieben werden als andere genau genommen, da jeder eine ebenso lange Entwicklungsgeschichte — aber der Verstand von modernem hagfishes, Neunaugen, Haien, Amphibien, Reptilien hat, und Säugetiere einen Anstieg der Größe und Kompliziertheit zeigen, die grob der Entwicklungsfolge folgt. Ganzer dieser Verstand enthält denselben Satz von grundlegenden anatomischen Bestandteilen, aber viele sind im hagfish rudimentär, wohingegen in Säugetieren der erste Teil (der telencephalon) außerordentlich sorgfältig ausgearbeitet und ausgebreitet wird.

Verstand wird am einfachsten in Bezug auf ihre Größe verglichen. Die Beziehung zwischen der Gehirngröße, der Körpergröße und den anderen Variablen ist über eine breite Reihe der Wirbelarten studiert worden. In der Regel nimmt Gehirngröße mit der Körpergröße, aber nicht in einem einfachen geradlinigen Verhältnis zu. Im Allgemeinen neigen kleinere Tiere dazu, größeren Verstand, gemessen als ein Bruchteil der Körpergröße zu haben: Das Tier mit der größten Gehirngröße, um Größe-Verhältnis zu verkörpern, ist der Kolibri. Für Säugetiere, die Beziehung zwischen Gehirnvolumen und Körpermasse folgt im Wesentlichen einem Macht-Gesetz mit einer Hochzahl von ungefähr 0.75. Diese Formel beschreibt die Haupttendenz, aber jede Familie von Säugetieren weicht davon zu einem gewissen Grad in einem Weg ab, der teilweise die Kompliziertheit ihres Verhaltens widerspiegelt. Zum Beispiel haben Primate 5 bis 10mal größeren Verstand, als die Formel voraussagt. Raubfische neigen dazu, größeren Verstand zu haben, als ihre Beute hinsichtlich der Körpergröße.

Der ganze Wirbelverstand teilt eine allgemeine zu Grunde liegende Form, die am klarsten während früher Stufen der embryonischen Entwicklung erscheint. In seiner frühsten Form erscheint das Gehirn als drei Schwellungen am Vorderende der Nerventube; diese Schwellungen werden schließlich der forebrain, midbrain, und hindbrain (der prosencephalon, mesencephalon, und rhombencephalon, beziehungsweise). In den frühsten Stufen der Gehirnentwicklung sind die drei Gebiete in der Größe grob gleich. In vielen Klassen von Wirbeltieren, wie Fisch und Amphibien, bleiben die drei Teile ähnlich in der Größe im Erwachsenen, aber in Säugetieren wird der forebrain viel größer als die anderen Teile, und der midbrain wird sehr klein.

Der Verstand von Wirbeltieren wird aus dem sehr weichen Gewebe gemacht. Lebendes Gehirngewebe ist auf der Außenseite rötlich und auf dem Inneren mit feinen Schwankungen in der Farbe größtenteils weiß. Wirbelverstand wird durch ein System von genannten meninges von Membranen des Bindegewebes umgeben, die den Schädel vom Gehirn trennen. Geäder geht ins Zentralnervensystem durch Löcher in den meningeal Schichten ein. Die Zellen in den Blutgefäß-Wänden werden dicht mit einander angeschlossen, die so genannte Blutgehirnbarriere bildend, die das Gehirn vor Toxinen schützt, die durch den Blutstrom hereingehen könnten.

Neuroanatomists teilen gewöhnlich das Wirbelgehirn in sechs Hauptgebiete: der telencephalon (Gehirnhalbkugeln), diencephalon (thalamus und hypothalamus), mesencephalon (midbrain), Kleinhirn, pons, und Knochenmark oblongata. Jedes dieser Gebiete hat eine komplizierte innere Struktur. Einige Teile, wie der Kortex und das Kleinhirn, bestehen aus Schichten, die gefaltet oder spiralig werden, um innerhalb des verfügbaren Raums zu passen. Andere Teile, wie der thalamus und hypothalamus, bestehen aus Trauben von vielen kleinen Kernen. Tausende von unterscheidbaren Gebieten können innerhalb des Wirbelgehirns identifiziert werden, das auf feinen Unterscheidungen der Nervenstruktur, Chemie und Konnektivität gestützt ist.

Obwohl dieselben grundlegenden Bestandteile im ganzen Wirbelverstand da sind, haben einige Zweige der Wirbelevolution zu wesentlichen Verzerrungen der Gehirngeometrie besonders im forebrain Gebiet geführt. Das Gehirn eines Hais zeigt die grundlegenden Bestandteile auf eine aufrichtige Weise, aber auf Teleost-Fische (die große Mehrheit der vorhandenen Fischarten) ist der forebrain "everted", wie eine Socke gedreht das Innere nach außen geworden. In Vögeln gibt es auch Hauptänderungen in der forebrain Struktur. Diese Verzerrungen können es schwierig machen, Gehirnbestandteile von einer Art mit denjenigen einer anderen Art zu vergleichen.

Hier ist eine Liste von einigen der wichtigsten Wirbelgehirnbestandteile zusammen mit einer kurzen Beschreibung ihrer Funktionen, wie zurzeit verstanden:

• Das Knochenmark, zusammen mit dem Rückenmark, enthält viele kleine an einem großen Angebot an Sinnes- und Motorfunktionen beteiligte Kerne.
• Der pons liegt im brainstem direkt über dem Knochenmark. Unter anderem enthält es Kerne, die Schlaf, Atmung, das Schlucken, die Blase-Funktion, das Gleichgewicht, die Augenbewegung, die Gesichtsausdrücke und die Haltung kontrollieren.
• Der hypothalamus ist ein kleines Gebiet an der Basis des forebrain, dessen Kompliziertheit und Wichtigkeit seine Größe falsch darstellen. Es wird aus zahlreichen kleinen Kernen, jedem mit verschiedenen Verbindungen und Neurochemie zusammengesetzt. Der hypothalamus regelt Schlaf und Kielwasser-Zyklen, essend und, Hormonausgabe und viele andere kritische biologische Funktionen trinkend.
• Der thalamus ist eine andere Sammlung von Kernen mit verschiedenen Funktionen. Einige werden am Weitergeben der Information zu und von den Gehirnhalbkugeln beteiligt. Andere werden an der Motivation beteiligt. Das subthalamic Gebiet (zona incerta) scheint, Handlung erzeugende Systeme für mehrere Typen von "consummatory" Handlungsweisen, einschließlich des Essens, des Trinkens, der Darmentleerung und der Verbindung zu enthalten.
• Das Kleinhirn stimmt die Produktionen anderer Gehirnsysteme ab, um sie genau zu machen. Die Eliminierung des Kleinhirns hält kein Tier davon ab, irgendetwas zu tun insbesondere aber es macht Handlungen zögernd und plump. Diese Präzision ist nicht eingebaut, aber durch die Probe und den Fehler erfahren. Das Lernen, wie man Fahrrad fährt, ist ein Beispiel eines Typs der Nervenknetbarkeit, die größtenteils innerhalb des Kleinhirns stattfinden kann.
• Der Sehtectum erlaubt Handlungen, zu Punkten im Raum meistens als Antwort auf den Seheingang geleitet zu werden. In Säugetieren wird es gewöhnlich den höheren colliculus genannt, und seine am besten studierte Funktion ist zu direkten Augenbewegungen. Es leitet auch reichende Bewegungen und andere Gegenstand-geleitete Handlungen. Es erhält starke Seheingänge, sondern auch gibt von anderen Sinnen ein, die in der Richtung von Handlungen, wie Gehöreingang in Eulen und Eingang von den thermosensitive Grube-Organen in Schlangen nützlich sind. In einigen Fischen, wie Neunaugen, ist dieses Gebiet der größte Teil des Gehirns. Der höhere colliculus ist ein Teil des midbrain.
• Der pallium ist eine Schicht der grauen Sache, die auf der Oberfläche des forebrain liegt. In Reptilien und Säugetieren wird es den Kortex genannt. Vielfache Funktionen schließen den pallium, einschließlich olfaction und Raumgedächtnisses ein. In Säugetieren, wo es so groß wird, um das Gehirn zu beherrschen, übernimmt es Funktionen von vielen anderen Gehirngebieten. In vielen Säugetieren besteht der Kortex aus gefalteten Beulen genannt Gehirnwindungen, die tiefe Furchen schaffen oder Risse sulci genannt haben. Die Falten vergrößern die Fläche des Kortexes und vergrößern deshalb den Betrag der grauen Sache und den Betrag der Information, die bearbeitet werden kann.
• Der hippocampus wird genau genommen nur in Säugetieren gefunden. Jedoch hat das Gebiet, auf das es, der mittlere pallium zurückzuführen ist, Kopien in allen Wirbeltieren. Es gibt Beweise, dass dieser Teil des Gehirns am Raumgedächtnis und der Navigation in Fischen, Vögeln, Reptilien und Säugetieren beteiligt wird.
• Die grundlegenden ganglia sind eine Gruppe von miteinander verbundenen Strukturen im forebrain. Die primäre Funktion des grundlegenden ganglia scheint, Handlungsauswahl zu sein: Sie senden hemmende Signale zu allen Teilen des Gehirns, das Motorhandlungsweisen erzeugen kann, und in den richtigen Verhältnissen die Hemmung veröffentlichen kann, so dass die Handlung erzeugenden Systeme im Stande sind, ihre Handlungen durchzuführen. Belohnung und Strafe üben ihre wichtigsten Nerveneffekten durch das Ändern von Verbindungen innerhalb des grundlegenden ganglia aus.
• Die Geruchszwiebel ist eine spezielle Struktur, die Geruchssinnessignale bearbeitet und seine Produktion an den Geruchsteil des pallium sendet. Es ist ein Hauptgehirnbestandteil in vielen Wirbeltieren, aber wird in Primaten außerordentlich reduziert.

Säugetiere

Der offensichtlichste Unterschied zwischen dem Verstand von Säugetieren und anderen Wirbeltieren ist in Bezug auf die Größe. Durchschnittlich hat ein Säugetier ein ungefähr zweimal so großes Gehirn wie dieser eines Vogels derselben Körpergröße, und zehnmal so groß wie dieses eines Reptils derselben Körpergröße.

Größe ist jedoch nicht der einzige Unterschied: Es gibt auch wesentliche Unterschiede in der Gestalt. Der hindbrain und midbrain von Säugetieren sind denjenigen anderer Wirbeltiere allgemein ähnlich, aber dramatische Unterschiede erscheinen im forebrain, der außerordentlich vergrößert und auch in der Struktur verändert wird. Der Kortex ist der Teil des Gehirns, das am stärksten Säugetiere unterscheidet. In Nichtsäugetierwirbeltieren wird die Oberfläche des Großhirnes mit einer verhältnismäßig einfachen drei-layered Struktur genannt den pallium liniert. In Säugetieren entwickelt sich der pallium zu genanntem neocortex oder isocortex einer komplizierten sechs-layered Struktur. Mehrere Gebiete am Rand des neocortex, einschließlich des hippocampus und amygdala, werden auch in Säugetieren viel umfassender entwickelt als in anderen Wirbeltieren.

Die Weiterentwicklung des Kortex trägt damit Änderungen zu anderen Gehirngebieten. Der höhere colliculus, der eine Hauptrolle in der Sehkontrolle des Verhaltens in den meisten Wirbeltieren spielt, weicht zu einer kleinen Größe in Säugetieren zurück, und viele seiner Funktionen werden durch Sehgebiete des Kortex übernommen. Das Kleinhirn von Säugetieren enthält einen großen Teil (der neocerebellum) gewidmet dem Unterstützen des Kortex, der keine Kopie in anderen Wirbeltieren hat.

Primate

Der Verstand von Menschen und anderen Primaten enthält dieselben Strukturen wie der Verstand anderer Säugetiere, aber ist allgemein im Verhältnis zur Körpergröße größer. Die am weitesten akzeptierte Weise, Gehirngrößen über Arten zu vergleichen, ist der so genannte Encephalization-Quotient (EQ), der die Nichtlinearität der Beziehung des Gehirns zum Körper in Betracht zieht. Menschen haben einen durchschnittlichen EQ in 7 zu 8 Reihe, während die meisten anderen Primate einen EQ in 2 zu 3 Reihe haben. Delfine haben Werte höher als diejenigen von Primaten außer Menschen, aber fast alle anderen Säugetiere haben EQ-Werte, die wesentlich niedriger sind.

Der grösste Teil der Vergrößerung des Primat-Gehirns kommt aus einer massiven Vergrößerung des Kortex, besonders der vorfrontale Kortex und die Teile des an der Vision beteiligten Kortexes. Das in einer Prozession gehende Sehnetz von Primaten schließt mindestens 30 unterscheidbare Gehirngebiete mit einem komplizierten Web von Verbindungen ein. Es ist geschätzt worden, dass in einer Prozession gehende Sehgebiete mehr als Hälfte der Gesamtoberfläche des Primats neocortex besetzen. Der vorfrontale Kortex führt Funktionen aus, die Planung, Arbeitsgedächtnis, Motivation, Aufmerksamkeit und Exekutivkontrolle einschließen. Es nimmt ein viel größeres Verhältnis des Gehirns für Primate auf als für andere Arten und einen besonders großen Bruchteil des menschlichen Gehirns.

Physiologie

Die Funktionen des Gehirns hängen von der Fähigkeit von Neuronen ab, elektrochemische Signale zu anderen Zellen und ihre Fähigkeit zu übersenden, passend auf elektrochemische von anderen Zellen erhaltene Signale zu antworten. Die elektrischen Eigenschaften von Neuronen werden von einem großen Angebot an biochemischen und metabolischen Prozessen, am meisten namentlich die Wechselwirkungen zwischen neurotransmitters und Empfängern kontrolliert, die an Synapsen stattfinden.

Neurotransmitters und Empfänger

Neurotransmitters sind Chemikalien, die an Synapsen veröffentlicht werden, wenn ein Handlungspotenzial sie — neurotransmitters aktiviert, schließen sich Empfänger-Molekülen auf der Membran der Zielzelle der Synapse an, und verändern dadurch die elektrischen oder chemischen Eigenschaften der Empfänger-Moleküle.

Mit wenigen Ausnahmen veröffentlicht jedes Neuron im Gehirn denselben chemischen neurotransmitter oder Kombination von neurotransmitters bei allen synaptic Verbindungen, die es mit anderen Neuronen macht; diese Regel ist als Dales Grundsatz bekannt. So kann ein Neuron durch den neurotransmitters charakterisiert werden, den es veröffentlicht. Die große Mehrheit von psychoactive Rauschgiften übt ihre Effekten aus, indem sie spezifische neurotransmitter Systeme verändert. Das gilt für Rauschgifte wie Marihuana, Nikotin, Heroin, Kokain, Alkohol, fluoxetine, chlorpromazine, und viele andere.

Die zwei neurotransmitters, die am weitesten im Wirbelgehirn verwendet werden, sind glutamate, der fast immer excitatory Effekten auf Zielneurone und Gamma-Aminobutyric Säure (GABA) ausübt, der fast immer hemmend ist. Neurone mit diesen Sendern können in fast jedem Teil des Gehirns gefunden werden. Wegen ihrer Allgegenwart neigen Rauschgifte, die glutamate oder GABA folgen, dazu, breite und starke Effekten zu haben. Einige allgemeine Narkosemittel handeln durch das Reduzieren der Effekten von glutamate; die meisten Beruhigungsmittel üben ihre beruhigenden Effekten durch das Erhöhen der Effekten von GABA aus.

Es gibt Dutzende anderer chemischer neurotransmitters, die in mehr beschränkten Gebieten des Gehirns, häufig einer besonderen Funktion gewidmeten Gebieten verwendet werden. Serotonin, zum Beispiel — das primäre Ziel von antidepressiven Rauschgiften und vieler diätetischer Hilfe — kommt exklusiv aus einem kleinen brainstem Gebiet genannt die Kerne von Raphe. Norepinephrine, der an der Erweckung beteiligt wird, kommt exklusiv aus einem nahe gelegenen kleinen Gebiet genannt den geometrischen Ort coeruleus. Andere neurotransmitters wie Azetylcholin und dopamine haben vielfache Quellen im Gehirn, aber werden nicht so allgegenwärtig verteilt wie glutamate und GABA.

Elektrische Tätigkeit

Als eine Nebenwirkung der elektrochemischen Prozesse, die durch Neurone für die Nachrichtenübermittlung verwendet sind, erzeugt Gehirngewebe elektrische Felder, wenn es aktiv ist. Wenn die große Anzahl der Neuron-Show synchronisierte Tätigkeit, die elektrischen Felder, die sie erzeugen, groß genug sein kann, um außerhalb des Schädels, mit electroencephalography (EEG) zu entdecken. EEG-Aufnahmen, zusammen mit Aufnahmen, die von Elektroden implanted innerhalb des Verstands von Tieren wie Ratten gemacht sind, zeigen, dass das Gehirn eines lebenden Tieres ständig sogar während des Schlafes aktiv ist. Jeder Teil des Gehirns zeigt eine Mischung der rhythmischen und nichtrhythmischen Tätigkeit, die sich gemäß dem Verhaltensstaat ändern kann. In Säugetieren neigt der Kortex dazu, große langsame Delta-Wellen während des Schlafes, schnellere Alpha-Wellen zu zeigen, wenn das Tier wach ist, aber unaufmerksame und chaotisch aussehende unregelmäßige Tätigkeit, wenn das Tier aktiv mit einer Aufgabe beschäftigt ist. Während einer epileptischen Beschlagnahme scheitern die hemmenden Kontrollmechanismen des Gehirns zu fungieren, und elektrische Tätigkeit erhebt sich zu pathologischen Niveaus, EEG-Spuren erzeugend, die große Welle und in einem gesunden Gehirn nicht gesehene Spitze-Muster zeigen. Die Verbindung dieser Bevölkerungsniveau-Muster zu den rechenbetonten Funktionen von individuellen Neuronen ist ein Hauptfokus der aktuellen Forschung in der Neurophysiologie.

Metabolismus

Alle Wirbeltiere haben eine Blutgehirnbarriere, die Metabolismus innerhalb des Gehirns erlaubt, verschieden vom Metabolismus in anderen Teilen des Körpers zu funktionieren. Zellen von Glial spielen eine Hauptrolle im Gehirnmetabolismus, durch das Steuern der chemischen Zusammensetzung der Flüssigkeit, die Neurone, einschließlich Niveaus von Ionen und Nährstoffen umgibt.

Gehirngewebe verbraucht einen großen Betrag der Energie im Verhältnis zu seinem Volumen, so legt großer Verstand strenge metabolische Anforderungen auf Tieren. Das Bedürfnis, Körpergewicht zu beschränken, um, um zum Beispiel zu fliegen, anscheinend zu Auswahl für die Verminderung der Gehirngröße in einigen Arten wie Fledermäuse geführt hat. Der grösste Teil des Energieverbrauchs des Gehirns tritt ins Unterstützen der elektrischen Anklage (Membranenpotenzial) Neurone ein. Die meisten Wirbelarten widmen zwischen 2 % und 8 % des grundlegenden Metabolismus zum Gehirn. In Primaten, jedoch, ist der Bruchteil — in Menschen viel höher er erhebt sich zu 20-25 %. Der Energieverbrauch des Gehirns ändert sich außerordentlich mit der Zeit nicht, aber aktive Gebiete des Kortex verbrauchen etwas mehr Energie als untätige Gebiete; das bildet die Basis für das funktionelle Gehirnbildaufbereitungsmethode-HAUSTIER, fMRI. und NIRS.

In Menschen und vielen anderen Arten bekommt das Gehirn den grössten Teil seiner Energie vom vom Sauerstoff abhängigen Metabolismus von Traubenzucker (d. h., Blutzucker). In einigen Arten aber können alternative Energiequellen, einschließlich des Laktats, ketones, der Aminosäuren, glycogen, und vielleicht lipids verwendet werden.

Funktionen

Von einer entwicklungsbiologischen Perspektive ist die Funktion des Gehirns, zusammenhängende Kontrolle über die Handlungen eines Tieres zur Verfügung zu stellen. Ein zentralisiertes Gehirn erlaubt Gruppen von Muskeln, co-activated in komplizierten Mustern zu sein; es erlaubt auch Stimuli, die an einen Teil des Körpers stoßen, Antworten in anderen Teilen herbeizurufen, und es kann verschiedene Teile des Körpers davon abhalten, am Widerspruch zu einander zu handeln.

Um zweckmäßige und vereinigte Handlung zu erzeugen, bringt das Gehirn zuerst Information von Sinnesorganen zusammen an einer Hauptposition. Es geht dann dieser rohe Daten in einer Prozession, um Information über die Struktur der Umgebung herauszuziehen. Als nächstes verbindet es die bearbeitete Sinnesinformation mit der Information über die aktuellen Bedürfnisse nach einem Tier und mit dem Gedächtnis von vorigen Verhältnissen. Schließlich, auf der Grundlage von den Ergebnissen, erzeugt es Motoransprechmuster, denen angepasst wird, um die Sozialfürsorge des Tieres zu maximieren. Diese signalbearbeitenden Aufgaben verlangen kompliziertes Wechselspiel zwischen einer Vielfalt von funktionellen Subsystemen.

Informationsverarbeitung

Die Erfindung von elektronischen Computern in den 1940er Jahren, zusammen mit der Entwicklung der mathematischen Informationstheorie, hat zu einer Verwirklichung geführt, dass Verstand als Informationsverarbeitungssysteme potenziell verstanden werden kann. Dieses Konzept hat die Basis des Feldes der Kybernetik gebildet, und hat schließlich das als rechenbetonter neuroscience jetzt bekannte Feld verursacht. Die frühsten Versuche der Kybernetik waren darin etwas grob sie haben das Gehirn als im Wesentlichen ein Digitalcomputer verkleidet, bezüglich des Beispiels im 1958-Buch von John von Neumann, Dem Computer und dem Gehirn behandelt. Im Laufe der Jahre aber hat das Ansammeln der Information über die elektrischen Antworten von von sich benehmenden Tieren registrierten Gehirnzellen theoretische Konzepte in der Richtung auf den zunehmenden Realismus fest bewegt.

Die Essenz der Informationsverarbeitungsannäherung soll versuchen, Gehirnfunktion in Bezug auf den Datenfluss und die Durchführung von Algorithmen zu verstehen. Einer der einflussreichsten frühen Beiträge war eine betitelte 1959-Zeitung, Was das Auge des Frosches dem Gehirn des Frosches erzählt: Das Papier hat die Sehantworten von Neuronen in der Netzhaut und Sehtectum von Fröschen untersucht, und ist zum Beschluss gekommen, dass einige Neurone im tectum des Frosches angeschlossen werden, um elementare Antworten in einem Weg zu verbinden, der sie als "Programmfehler perceivers" fungieren lässt. Ein paar Jahre später haben David Hubel und Torsten Wiesel Zellen im primären Sehkortex von Affen entdeckt, die energisch werden, wenn scharfe Ränder spezifische Punkte im Feld der Ansicht — eine Entdeckung bewältigen, die ihnen schließlich einen Nobelpreis gebracht hat. Weitere Studien in höherwertigen Sehgebieten haben Zellen gefunden, die beidäugige Verschiedenheit, Farbe, Bewegung und Aspekte der Gestalt mit Gebieten entdecken, die in zunehmenden Entfernungen vom primären Sehkortex gelegen sind, immer kompliziertere Antworten zeigend. Andere Untersuchungen von Gehirngebieten, die zur Vision ohne Beziehung sind, haben Zellen mit einem großen Angebot an Ansprechkorrelaten, einige offenbart, die mit dem Gedächtnis, einigen zu abstrakten Typen des Erkennens wie Raum verbunden sind.

Theoretiker haben gearbeitet, um diese Ansprechmuster zu verstehen, indem sie mathematische Modelle von Neuronen und Nervennetzen bauen, die mit Computern vorgetäuscht werden können. Einige nützliche Modelle sind abstrakt, sich auf die Begriffsstruktur von Nervenalgorithmen aber nicht die Details dessen konzentrierend, wie sie im Gehirn durchgeführt werden; andere Modelle versuchen, Daten über die biophysical Eigenschaften von echten Neuronen zu vereinigen. Wie man noch betrachtet, ist kein Modell auf jedem Niveau eine völlig gültige Beschreibung der Gehirnfunktion, dennoch. Die wesentliche Schwierigkeit besteht darin, dass die hoch entwickelte Berechnung durch Nervennetze verteilte Verarbeitung verlangt, in der Hunderte oder Tausende von Neuronen kooperativ arbeiten — sind aktuelle Methoden der Gehirntätigkeitsaufnahme nur dazu fähig, Handlungspotenziale von einigen Dutzend Neuronen auf einmal zu isolieren.

Wahrnehmung

Eine der primären Funktionen eines Gehirns soll biologisch relevante Information aus Sinneseingängen herausziehen. Das menschliche Gehirn wird mit der Information über das Licht, den Ton, die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, Temperatur, Hauptorientierung, Gliederposition, der chemischen Zusammensetzung des Blutstroms, und mehr versorgt. In anderen Tieren können zusätzliche Sinne, wie der Infrarothitzesinn von Schlangen, der magnetische Feldsinn von einigen Vögeln oder der elektrische Feldsinn von einigen Typen des Fisches da sein. Außerdem können andere Tiere vorhandene Sinnessysteme auf neue Weisen wie die Anpassung durch Fledermäuse des Gehörsinns in eine Form des Echolots entwickeln. Irgendwie werden alle diese Sinnesmodalitäten durch Spezialsensoren am Anfang entdeckt, die Signale ins Gehirn planen.

Jedes Sinnessystem beginnt mit Spezialempfänger-Zellen, wie leicht-empfängliche Neurone in der Netzhaut des Auges, mit dem Vibrieren empfindliche Neurone in der Schnecke des Ohrs oder druckempfindliche Neurone in der Haut. Die axons von Sinnesempfänger-Zellen reisen ins Rückenmark oder Gehirn, wo sie ihre Signale zu einer ersten Ordnung einer spezifischer Sinnesmodalität gewidmeter Sinneskern übersenden. Dieser primäre Sinneskern sendet Information an höherwertige Sinnesgebiete, die derselben Modalität gewidmet werden. Schließlich, über eine Weg-Station im thalamus, werden die Signale an den Kortex gesandt, wo sie bearbeitet, um biologisch relevante Eigenschaften herauszuziehen, und mit Signalen integriert werden, die aus anderen Sinnessystemen kommen.

Motorkontrolle

Motorsysteme sind Gebiete des Gehirns, die am Produzieren von Körperbewegungen, d. h. am Aktivieren von Muskeln direkt oder indirekt beteiligt werden. Abgesehen von den Muskeln, die das Auge kontrollieren, die durch Kerne im midbrain gesteuert werden, sind alle freiwilligen Muskeln im Körper direkt innervated durch Motorneurone im Rückenmark und hindbrain. Rückgratmotorneurone werden sowohl von Nervenstromkreisen kontrolliert, die zum Rückenmark, als auch durch Eingänge inner sind, die vom Gehirn hinuntersteigen. Die inneren Rückgratstromkreise führen viele Reflexantworten durch, und enthalten Muster-Generatoren für rhythmische Bewegungen wie das Wandern oder Schwimmen. Die hinuntersteigenden Verbindungen vom Gehirn berücksichtigen hoch entwickeltere Kontrolle.

Das Gehirn enthält mehrere Motorgebiete, die direkt zum Rückenmark vorspringen. Am Tiefststand sind Motorgebiete im Knochenmark und pons, die schablonenhafte Bewegungen wie das Wandern, Atmen oder Schlucken kontrollieren. An einem höheren Niveau sind Gebiete im midbrain wie der rote Kern, der dafür verantwortlich ist, Bewegungen der Arme und Beine zu koordinieren. An einem höheren Niveau ist noch der primäre Motorkortex, ein Streifen des am späteren Rand des frontalen Lappens gelegenen Gewebes. Der primäre Motorkortex sendet Vorsprünge an die subcortical Motorgebiete, sondern auch sendet einen massiven Vorsprung direkt an das Rückenmark durch die pyramidale Fläche. Dieser direkte corticospinal Vorsprung berücksichtigt genaue freiwillige Kontrolle der feinen Details von Bewegungen. Andere motorzusammenhängende Gehirngebiete üben Nebenwirkungen durch die Projektierung zu den primären Motorgebieten aus. Unter den wichtigsten sekundären Gebieten sind der Vormotorkortex, grundlegender ganglia und das Kleinhirn.

Zusätzlich zu allen obengenannten enthält das Gehirn- und Rückenmark umfassendes Schaltsystem, um das autonomic Nervensystem zu kontrollieren, das durch das Absondern von Hormonen und durch das Modulieren der "glatten" Muskeln der Eingeweide arbeitet. Das autonomic Nervensystem betrifft Herzrate, Verzehren, Atmungsrate, Speichelfluss, Schweiß, Urinabsonderung, und sexuelle Erweckung und mehrere andere Prozesse. Die meisten seiner Funktionen sind nicht unter der direkten freiwilligen Kontrolle.

Erweckung

Vielleicht ist der offensichtlichste Aspekt des Verhaltens jedes Tieres der tägliche Zyklus zwischen Schlafen und Wachen. Erweckung und Vorsicht werden auch auf einem feineren zeitlichen Rahmen aber durch ein umfassendes Netz von Gehirngebieten abgestimmt.

Ein Schlüsselbestandteil des Erweckungssystems ist der suprachiasmatic Kern (SCN), ein winziger Teil des hypothalamus gelegen direkt über dem Punkt, an dem sich die Sehnerven von den zwei Augen treffen. Der SCN enthält die biologische Hauptuhr des Körpers. Neurone dort zeigen Beschäftigungsgrade, die sich erheben und mit einer Periode von ungefähr 24 Stunden, circadian Rhythmen fallen: Diese Tätigkeitsschwankungen werden durch rhythmische Änderungen im Ausdruck von einer Reihe von "Uhr-Genen" gesteuert. Der SCN setzt fort, Zeit zu behalten, selbst wenn es vom Gehirn herausgeschnitten und in einen Teller der warmen Nährlösung gelegt wird, aber es erhält normalerweise Eingang von den Sehnerven, durch die retinohypothalamic Fläche (RHT), der täglichen leicht-dunklen Zyklen erlaubt, die Uhr zu kalibrieren.

Der SCN springt zu einer Reihe von Gebieten im hypothalamus, brainstem, und midbrain vor, die am Einführen von Zyklen des Schlaf-Kielwassers beteiligt werden. Ein wichtiger Bestandteil des Systems ist die netzartige Bildung, eine Gruppe von Neuron-Trauben gestreut weitschweifig durch den Kern des niedrigeren Gehirns. Netzartige Neurone senden Signale zum thalamus, der der Reihe nach Beschäftigungsgrad kontrollierende Signale zu jedem Teil des Kortexes sendet. Der Schaden an der netzartigen Bildung kann einen dauerhaften Staat des Komas erzeugen.

Schlaf schließt große Änderungen in der Gehirntätigkeit ein. Bis zu den 1950er Jahren wurde es allgemein geglaubt, dass das Gehirn im Wesentlichen während des Schlafes abstellt, aber, wie man jetzt bekannt, ist das alles andere als wahr; Tätigkeit geht weiter, aber Muster werden sehr verschieden. Es gibt zwei Typen des Schlafes: REM Schlaf (mit dem Träumen) und NREM (non-REM, gewöhnlich ohne zu träumen) Schlaf, die sich in ein bisschen unterschiedlichen Mustern überall in einer Schlaf-Episode wiederholen. Drei breite Typen von verschiedenen Gehirntätigkeitsmustern können gemessen werden: REM, leichter NREM und tiefer NREM. Während des tiefen NREM-Schlafes, auch genannt langsamen Welle-Schlaf, nimmt die Tätigkeit im Kortex die Form von großen synchronisierten Wellen an, wohingegen im wachen Staat es laut ist und desynchronized. Niveaus des neurotransmitters norepinephrine und serotonin fallen während des langsamen Welle-Schlafes und Falls fast zur Null während des REM-Schlafes; Niveaus von Azetylcholin zeigen das Rückmuster.

Homeostasis

Für jedes Tier verlangt Überleben das Aufrechterhalten einer Vielfalt von Rahmen des körperlichen Staates innerhalb einer beschränkten Reihe der Schwankung: Diese schließen Temperatur, Wasserinhalt, Salz-Konzentration im Blutstrom, den Bluttraubenzucker-Niveaus, dem Blutsauerstoff-Niveau und den anderen ein. Die Fähigkeit eines Tieres, die innere Umgebung seines Körpers — des Milieus intérieur zu regeln, wie Wegbahnen für Physiologen Claude Bernard es genannt hat — ist als homeostasis (Griechisch bekannt, um "stillzustehen"). Das Aufrechterhalten homeostasis ist eine entscheidende Funktion des Gehirns. Das Kernprinzip, das homeostasis unterliegt, ist negatives Feed-Back: Jede Zeit ein Parameter weicht von seinem Satz-Punkt, Sensoren ab, erzeugt ein Fehlersignal, das eine Antwort herbeiruft, die den Parameter veranlasst, sich zurück zu seinem optimalen Wert zu bewegen. (Dieser Grundsatz wird in der Technik zum Beispiel in der Kontrolle der Temperatur mit einem Thermostat weit verwendet.)

In Wirbeltieren ist der Teil des Gehirns, das die größte Rolle spielt, der hypothalamus, ein kleines Gebiet an der Basis des forebrain, dessen Größe seine Kompliziertheit oder die Wichtigkeit von seiner Funktion nicht widerspiegelt.

Der hypothalamus ist eine Sammlung von kleinen Kernen, von denen die meisten an grundlegenden biologischen Funktionen beteiligt werden. Einige dieser Funktionen beziehen sich auf die Erweckung oder auf soziale Wechselwirkungen wie Sexualität, Aggression oder mütterliche Handlungsweisen; aber viele von ihnen beziehen sich auf homeostasis. Mehrere hypothalamic Kerne erhalten Eingang von im Futter des Geäders gelegenen Sensoren, Information über Temperatur, Natriumsniveau, Traubenzucker-Niveau, Blutsauerstoff-Niveau und andere Rahmen befördernd. Diese hypothalamic Kerne senden Produktionssignale zu Motorgebieten, die Handlungen erzeugen können, um Mängel zu berichtigen. Einige der Produktionen gehen auch zur pituitären Drüse, einer winzigen Drüse, die dem Gehirn beigefügt ist, direkt unter der hypothalamus. Die pituitäre Drüse verbirgt Hormone in den Blutstrom, wo sie überall im Körper zirkulieren und Änderungen in der Zelltätigkeit veranlassen.

Motivation

Gemäß der Entwicklungstheorie werden alle Arten genetisch programmiert, um zu handeln, als ob sie eine Absicht des Überlebens und Fortpflanzens der Nachkommenschaft haben. Am Niveau eines individuellen Tieres übersetzt diese sich überwölbende Absicht der genetischen Fitness in eine Reihe spezifischer Überleben fördernder Handlungsweisen, wie das Suchen des Essens, Wassers, Schutz und eines Genossen. Das motivationale System im Gehirn kontrolliert den aktuellen Staat der Befriedigung dieser Absichten, und aktiviert Handlungsweisen, jeden Bedarf zu decken, der entsteht. Das motivationale System arbeitet größtenteils durch einen Belohnungsstrafe-Mechanismus. Wenn einem besonderen Verhalten von günstigen Folgen gefolgt wird, wird der Belohnungsmechanismus im Gehirn aktiviert, der Strukturänderungen innerhalb des Gehirns veranlasst, die dasselbe Verhalten veranlassen, später wiederholt zu werden, wann auch immer eine ähnliche Situation entsteht. Umgekehrt, wenn einem Verhalten von ungünstigen Folgen gefolgt wird, wird der Strafe-Mechanismus des Gehirns aktiviert, Strukturänderungen veranlassend, die das Verhalten veranlassen, unterdrückt zu werden, wenn ähnliche Situationen in der Zukunft entstehen.

Jeder Typ des Tiergehirns, das studiert worden ist, verwendet einen Belohnungsstrafe-Mechanismus: Sogar Würmer und Kerbtiere können ihr Verhalten verändern, Nahrungsmittelquellen zu suchen oder Gefahren zu vermeiden. In Wirbeltieren wird das Belohnungsstrafe-System durch einen spezifischen Satz von Gehirnstrukturen durchgeführt, an deren Herzen der grundlegende ganglia, die eine Reihe von miteinander verbundenen Gebieten an der Basis des forebrain liegen. Es gibt wesentliche Beweise, dass die grundlegenden ganglia die Hauptseite sind, an der Entscheidungen getroffen werden: Die grundlegenden ganglia üben eine anhaltende hemmende Kontrolle über die meisten Motorsysteme im Gehirn aus; wenn diese Hemmung veröffentlicht wird, wird ein Motorsystem erlaubt, die Handlung durchzuführen, die es programmiert wird, um auszuführen. Belohnungen und Strafen fungieren durch das Ändern der Beziehung zwischen den Eingängen, die die grundlegenden ganglia erhalten und die Entscheidungssignale, die ausgestrahlt werden. Der Belohnungsmechanismus wird besser verstanden als der Strafe-Mechanismus, weil seine Rolle in Drogenmissbrauch es veranlasst hat, sehr intensiv studiert zu werden. Forschung hat gezeigt, dass der neurotransmitter dopamine eine Hauptrolle spielt: Suchterzeugende Rauschgifte wie Kokain, Amphetamin und Nikotin entweder veranlassen dopamine Niveaus, sich zu erheben oder die Effekten von dopamine innerhalb des Gehirns zu veranlassen, erhöht zu werden.

Das Lernen und Gedächtnis

Fast alle Tiere sind dazu fähig, ihr Verhalten infolge der Erfahrung — sogar die primitivsten Typen von Würmern zu modifizieren. Weil Verhalten durch die Gehirntätigkeit gesteuert wird, müssen Änderungen im Verhalten irgendwie Änderungen innerhalb des Gehirns entsprechen. Theoretiker, die auf Santiago Ramón y Cajal zurückgehen, haben behauptet, dass die plausibelste Erklärung darin besteht, dass das Lernen und Gedächtnis als Änderungen in den synaptic Verbindungen zwischen Neuronen ausgedrückt wird. Bis 1970, jedoch, fehlten experimentelle Beweise, um die synaptic Knetbarkeitshypothese zu unterstützen. 1971 haben Tim Bliss und Terje Lømo eine Zeitung auf einem Phänomen veröffentlicht jetzt hat langfristigen potentiation genannt: Das Papier hat klare Beweise von Tätigkeitsveranlassten Synaptic-Änderungen gezeigt, die seit mindestens mehreren Tagen gedauert haben. Seitdem haben technische Fortschritte diese Sorten von Experimenten viel leichter gemacht auszuführen, und Tausende von Studien sind gemacht worden das hat den Mechanismus der Synaptic-Änderung geklärt, und andere Typen der geTätigkeitssteuerten Synaptic-Änderung in einer Vielfalt von Gehirngebieten, einschließlich des Kortex, hippocampus, grundlegenden ganglia und Kleinhirns aufgedeckt.

Neuroscientists unterscheiden zurzeit mehrere Typen des Lernens und Gedächtnisses, die durch das Gehirn auf verschiedene Weisen durchgeführt werden:

• Arbeitsgedächtnis ist die Fähigkeit des Gehirns, eine vorläufige Darstellung der Information über die Aufgabe aufrechtzuerhalten, mit der ein Tier zurzeit beschäftigt ist. Wie man denkt, wird diese Sorte des dynamischen Gedächtnisses durch die Bildung von Zellbauteilen — Gruppen von aktivierten Neuronen vermittelt, die ihre Tätigkeit durch das unveränderliche Anregen von einander aufrechterhalten.
• Episodisches Gedächtnis ist die Fähigkeit, sich an die Details von spezifischen Ereignissen zu erinnern. Diese Sorte des Gedächtnisses kann für eine Lebenszeit dauern. Viel Beweise ziehen den hippocampus ins Spielen einer entscheidenden Rolle hinein: Leute mit dem strengen Schaden am hippocampus zeigen manchmal Amnesie, d. h. Unfähigkeit, neue andauernde episodische Erinnerungen zu bilden.
• Semantisches Gedächtnis ist die Fähigkeit, Tatsachen und Beziehungen zu erfahren. Diese Sorte des Gedächtnisses wird wahrscheinlich größtenteils im Kortex versorgt, hat durch Änderungen in Verbindungen zwischen Zellen vermittelt, die spezifische Typen der Information vertreten.
• Das instrumentale Lernen ist die Fähigkeit zu Belohnungen und Strafen, um Verhalten zu modifizieren. Es wird durch ein Netz von auf den grundlegenden ganglia in den Mittelpunkt gestellten Gehirngebieten durchgeführt.
• Motor, der erfährt, ist die Fähigkeit, Muster der Körperbewegung durch das Üben, oder mehr allgemein durch die Wiederholung zu raffinieren. Mehrere Gehirngebiete, werden einschließlich des Vormotorkortexes, grundlegenden ganglia, und besonders des Kleinhirns beteiligt, das als eine große Speicherbank für Mikroanpassungen der Rahmen der Bewegung fungiert.

Entwicklung

Das Gehirn wächst nicht einfach, aber entwickelt sich eher in einer kompliziert orchestrierten Folge von Stufen. Es ändert sich in die Gestalt von einer einfachen Schwellung an der Front der Ganglienkette in den frühsten embryonischen Stufen, zu einer komplizierten Reihe von Gebieten und Verbindungen. Neurone werden in speziellen Zonen geschaffen, die Stammzellen enthalten, und dann durch das Gewebe abwandern, um ihre äußersten Positionen zu erreichen. Sobald Neurone sich, ihren axons Spross eingestellt haben und durch das Gehirn schiffen, sich verzweigend und sich ausstreckend, als sie gehen, bis die Tipps ihre Ziele erreichen und synaptic Verbindungen bilden. In mehreren Teilen des Nervensystems werden Neurone und Synapsen in übermäßigen Zahlen während der frühen Stufen erzeugt, und dann werden die nicht benötigten weg beschnitten.

Für Wirbeltiere sind die frühen Stufen der Nervenentwicklung über alle Arten ähnlich. Da sich der Embryo von einem runden Tropfen von Zellen in eine wurmmäßige Struktur verwandelt, wird ein schmaler Streifen von ectoderm, der entlang dem midline des Rückens läuft, veranlasst, der Nerventeller, der Vorgänger des Nervensystems zu werden. Der Nerventeller faltet sich nach innen, um die Nervenrinne, und dann die Lippen zu bilden, die die Rinne-Verflechtung linieren, um die Nerventube, eine hohle Schnur von Zellen mit einer geFlüssigkeitsfüllten Herzkammer am Zentrum einzuschließen. Am Vorderende schwellen die Herzkammern und Schnur, um drei vesicles zu bilden, die die Vorgänger des forebrain, midbrain, und hindbrain sind. In der folgenden Bühne haben die Forebrain-Spalte in zwei vesicles den telencephalon genannt (der den Kortex, grundlegenden ganglia enthalten wird, und verwandte Strukturen) und der diencephalon (der den thalamus und hypothalamus enthalten wird). In ungefähr derselben Zeit spaltet sich der hindbrain in den metencephalon auf (der das Kleinhirn enthalten wird und pons) und der myelencephalon (der das Knochenmark oblongata enthalten wird). Jedes dieser Gebiete enthält proliferative Zonen, wo Neurone und glial Zellen erzeugt werden; die resultierenden Zellen wandern dann manchmal für lange Entfernungen zu ihren Endpositionen ab.

Sobald ein Neuron im Platz ist, erweitert es Dendriten und einen axon ins Gebiet darum. Axons, weil sie allgemein eine große Entfernung vom Zellkörper erweitern und spezifische Ziele erreichen, auf eine besonders komplizierte Weise wachsen müssen. Der Tipp eines Wachsens axon besteht aus einem Tropfen des Protoplasmas genannt einen Wachstumskegel, der mit chemischen Empfängern beschlagen ist. Diese Empfänger fühlen die lokale Umgebung, den Wachstumskegel veranlassend, angezogen oder durch verschiedene Zellelemente zurückgetrieben zu werden, und so in einer besonderen Richtung an jedem Punkt entlang seinem Pfad gezogen zu werden. Das Ergebnis dieses Pathfinding-Prozesses besteht darin, dass der Wachstumskegel durch das Gehirn schifft, bis es sein Bestimmungsort-Gebiet erreicht, wo andere chemische Stichwörter es veranlassen zu beginnen, Synapsen zu erzeugen. Das komplette Gehirn denkend, schaffen Tausende von Genen Produkte dieser Einfluss axonal pathfinding.

Das synaptic Netz, das schließlich erscheint, wird nur durch Gene teilweise bestimmt, dennoch. In vielen Teilen des Gehirns, axons "überwachsen" am Anfang, und werden dann durch Mechanismen "beschnitten", die von Nerventätigkeit abhängen. Im Vorsprung vom Auge bis den midbrain, zum Beispiel, enthält die Struktur im Erwachsenen sehr genau kartografisch darzustellen, jeden Punkt auf der Oberfläche der Netzhaut zu einem entsprechenden Punkt in einer midbrain Schicht verbindend. In den ersten Stufen der Entwicklung wird jeder axon von der Netzhaut zur richtigen allgemeinen Umgebung im midbrain durch chemische Stichwörter geführt, aber dann stellen Zweige sehr reich und anfänglichen Kontakt mit einer breiten Grasnarbe von midbrain Neuronen her. Die Netzhaut, vor der Geburt, enthält spezielle Mechanismen, die es veranlassen, Wellen der Tätigkeit zu erzeugen, die spontan an einem zufälligen Punkt entstehen und sich dann langsam über die Retinal-Schicht fortpflanzen. Diese Wellen sind nützlich, weil sie benachbarte Neurone veranlassen, zur gleichen Zeit aktiv zu sein; d. h. sie erzeugen ein Nerventätigkeitsmuster, das Information über die Raumeinrichtung der Neurone enthält. Diese Information wird im midbrain durch einen Mechanismus ausgenutzt, der Synapsen veranlasst, schwach zu werden, und schließlich zu verschwinden, wenn der Tätigkeit in einem axon von der Tätigkeit der Zielzelle nicht gefolgt wird. Das Ergebnis dieses hoch entwickelten Prozesses ist eine allmähliche Einstimmung und das Festziehen der Karte, es schließlich in seiner genauen erwachsenen Form verlassend.

Ähnliche Dinge geschehen in anderen Gehirngebieten: Eine Initiale synaptic Matrix wird infolge der genetisch entschlossenen chemischen Leitung erzeugt, aber dann allmählich durch von der Tätigkeit abhängige Mechanismen raffiniert, die teilweise durch die innere Dynamik teilweise durch Außensinneseingänge gesteuert sind. In einigen Fällen, als mit dem System der Netzhaut-midbrain, hängen Tätigkeitsmuster von Mechanismen ab, die nur im sich entwickelnden Gehirn funktionieren, und anscheinend allein bestehen, um Entwicklung zu führen.

In Menschen und vielen anderen Säugetieren werden neue Neurone hauptsächlich geschaffen vor der Geburt, und enthält das Säuglingsgehirn wesentlich mehr Neurone als das erwachsene Gehirn. Es, gibt jedoch, einige Gebiete, wo neue Neurone fortsetzen, überall im Leben erzeugt zu werden. Die zwei Gebiete, für die erwachsener neurogenesis gut gegründet wird, sind die Geruchszwiebel, die im Sinne des Geruches und der gezähnten Gehirnwindung des hippocampus beteiligt wird, wo es Beweise gibt, dass die neuen Neurone eine Rolle in der Speicherung von kürzlich erworbenen Erinnerungen spielen. Mit diesen Ausnahmen, jedoch, ist der Satz von Neuronen, der in der frühen Kindheit da ist, der Satz, der für das Leben da ist. Zellen von Glial sind verschieden: Als mit den meisten Typen von Zellen im Körper werden sie überall in der Lebensspanne erzeugt.

Es hat lange Debatte darüber gegeben, ob die Qualitäten der Meinung, Persönlichkeit und Intelligenz der Vererbung oder dem Erziehen zugeschrieben werden können — ist das die Natur gegen die Nahrungsmeinungsverschiedenheit. Obwohl viele Details gesetzt werden müssen, neuroscience Forschung hat klar gezeigt, dass beide Faktoren wichtig sind. Gene bestimmen die allgemeine Form des Gehirns, und Gene bestimmen, wie das Gehirn auf die Erfahrung reagiert. Erfahrung ist jedoch erforderlich, die Matrix von synaptic Verbindungen zu raffinieren, die in seiner entwickelten Form viel mehr Information enthält als das Genom. In etwas Hinsicht, alles, was Sachen die Anwesenheit oder Abwesenheit der Erfahrung während kritischer Perioden der Entwicklung sind. In anderer Hinsicht sind die Menge und Qualität der Erfahrung wichtig; zum Beispiel gibt es wesentliche Beweise, dass in bereicherten Umgebungen erzogene Tiere dickere Gehirnkortexe haben, eine höhere Dichte von synaptic Verbindungen anzeigend als Tiere, deren Niveaus der Anregung eingeschränkt werden.

Forschung

Das Feld von neuroscience umfasst alle Annäherungen, die sich bemühen, das Gehirn und den Rest des Nervensystems zu verstehen. Psychologie bemüht sich, Meinung und Verhalten zu verstehen, und Neurologie ist die medizinische Disziplin, die diagnostiziert und Krankheiten des Nervensystems behandelt. Das Gehirn ist auch das wichtigste in der Psychiatrie studierte Organ, der Zweig der Medizin, die arbeitet, um zu studieren, verhindern Sie, und behandeln Sie Geistesstörungen. Erkenntnistheorie bemüht sich, neuroscience und Psychologie mit anderen Feldern zu vereinigen, die sich mit dem Gehirn, wie Informatik (künstliche Intelligenz und ähnliche Felder) und Philosophie beschäftigen.

Die älteste Methode, das Gehirn zu studieren, ist anatomisch, und bis die Mitte des 20. Jahrhunderts viel vom Fortschritt in neuroscience aus der Entwicklung von besseren Zellflecken und besseren Mikroskopen gekommen ist. Neuroanatomists studieren die groß angelegte Struktur des Gehirns sowie die mikroskopische Struktur von Neuronen und ihren Bestandteilen, besonders Synapsen. Unter anderen Werkzeugen verwenden sie einige Flecke, die Nervenstruktur, Chemie und Konnektivität offenbaren. In den letzten Jahren hat die Entwicklung von immunostaining Techniken Untersuchung von Neuronen erlaubt, die spezifische Sätze von Genen ausdrücken. Außerdem verwendet funktionelle Neuroanatomie medizinische Bildaufbereitungstechniken, um Schwankungen in der menschlichen Gehirnstruktur mit Unterschieden im Erkennen oder Verhalten aufeinander zu beziehen.

Neurophysiologists studieren die chemischen, pharmakologischen und elektrischen Eigenschaften des Gehirns: Ihre primären Werkzeuge sind Rauschgifte und Aufnahme-Geräte. Tausende von experimentell entwickelten Rauschgiften betreffen das Nervensystem, einige auf hoch spezifische Weisen. Aufnahmen der Gehirntätigkeit können mit Elektroden gemacht werden, die entweder an die Kopfhaut als in EEG-Studien oder implanted innerhalb des Verstands von Tieren für extracellular Aufnahmen geklebt sind, die durch individuelle Neurone erzeugte Handlungspotenziale entdecken können. Weil das Gehirn Schmerzempfänger nicht enthält, ist es das mögliche Verwenden dieser Techniken, um Gehirntätigkeit von Tieren zu registrieren, die wach und sich benehmend sind, ohne Qual zu verursachen. Dieselben Techniken sind gelegentlich verwendet worden, um Gehirntätigkeit in menschlichen Patienten zu studieren, die unter unnachgiebiger Fallsucht in Fällen leiden, wo es eine medizinische Notwendigkeit zu implant Elektroden gab, um das für epileptische Beschlagnahmen verantwortliche Gehirngebiet zu lokalisieren. Funktionelle Bildaufbereitungstechniken wie funktionelle Kernspinresonanz-Bildaufbereitung werden auch verwendet, um Gehirntätigkeit zu studieren; diese Techniken sind mit menschlichen Themen hauptsächlich verwendet worden, weil sie verlangen, dass ein bewusstes Thema unbeweglich seit langen Zeitspannen bleibt, aber sie haben den großen Vorteil, nichtangreifend zu sein.

Eine andere Annäherung an die Gehirnfunktion soll die Folgen des Schadens an spezifischen Gehirngebieten untersuchen. Wenn auch es durch den Schädel und meninges geschützt wird, der durch cerebrospinal Flüssigkeit umgeben ist, und vom Blutstrom durch die Blutgehirnbarriere isoliert hat, macht die feine Natur des Gehirns es verwundbar für zahlreiche Krankheiten und mehrere Typen des Schadens. In Menschen sind die Effekten von Schlägen und anderen Typen des Gehirnschadens eine Schlüsselinformationsquelle über die Gehirnfunktion gewesen. Weil es keine Fähigkeit gibt, die Natur des Schadens jedoch experimentell zu kontrollieren, ist diese Information häufig schwierig zu dolmetschen. In Tierstudien, meistens Ratten einschließend, ist es möglich, Elektroden oder lokal eingespritzte Chemikalien zu verwenden, um genaue Muster des Schadens zu erzeugen und dann die Folgen für das Verhalten zu untersuchen.

Rechenbetonter neuroscience umfasst zwei Annäherungen: Erstens, der Gebrauch von Computern, um das Gehirn zu studieren; zweitens, die Studie dessen, wie Verstand Berechnung durchführt. Einerseits ist es möglich, ein Computerprogramm zu schreiben, um die Operation einer Gruppe von Neuronen vorzutäuschen, indem es von Gleichungssystemen Gebrauch gemacht wird, die ihre elektrochemische Tätigkeit beschreiben; solche Simulationen sind als biologisch realistische Nervennetze bekannt. Andererseits ist es möglich, Algorithmen für die Nervenberechnung durch das Simulieren, oder mathematisch das Analysieren, die Operationen von vereinfachten "Einheiten" zu studieren, die einige der Eigenschaften von Neuronen, aber Auszug viel von ihrer biologischen Kompliziertheit haben. Die rechenbetonten Funktionen des Gehirns werden sowohl von Computerwissenschaftlern als auch von neuroscientists studiert.

Letzte Jahre haben zunehmende Anwendungen genetischer und genomic Techniken zur Studie des Gehirns gesehen. Die allgemeinsten Themen sind Mäuse wegen der Verfügbarkeit von technischen Werkzeugen. Es ist jetzt mit der Verhältnisbequemlichkeit möglich, "herauszuschlagen" oder ein großes Angebot an Genen zu verändern, und dann die Effekten auf die Gehirnfunktion zu untersuchen. Hoch entwickeltere Annäherungen werden auch verwendet: Zum Beispiel mit der Cre-Räucherlachs-Wiederkombination ist es möglich, Gene in spezifischen Teilen des Gehirns in spezifischen Zeiten zu aktivieren oder auszuschalten.

Geschichte

Frühe Philosophen wurden betreffs geteilt, ob der Sitz der Seele im Gehirn oder Herzen liegt. Aristoteles hat das Herz bevorzugt und hat gedacht, dass die Funktion des Gehirns bloß war, das Blut abzukühlen. Democritus, der Erfinder der Atomtheorie der Sache, hat für eine dreistimmige Seele, mit dem Intellekt im Kopf, dem Gefühl im Herzen und der Lust in der Nähe von der Leber argumentiert. Hippocrates, der "Vater der Medizin" ist unzweideutig für das Gehirn heruntergekommen. In seiner Abhandlung auf Fallsucht hat er geschrieben:

Der römische Arzt Galen hat auch für die Wichtigkeit vom Gehirn argumentiert, und hat in etwas Tiefe darüber theoretisiert, wie es arbeiten könnte. Galen hat die anatomischen Beziehungen unter dem Gehirn, den Nerven und den Muskeln verfolgt, demonstrierend, dass sich alles rücksichtslos eindrängt, wird der Körper mit dem Gehirn durch ein sich verzweigendes Netz von Nerven verbunden. Er hat verlangt, dass Nerven Muskeln mechanisch durch das Tragen einer mysteriösen Substanz aktivieren, hat er pneumata psychikon, gewöhnlich übersetzt als "Lebenskraft" genannt. Die Ideen von Galen waren während des Mittleren Alters weit bekannt, aber nicht viel weiterer Fortschritt ist gekommen bis zur Renaissance, wenn ausführlich berichtet, hat anatomische Studie, verbunden mit den theoretischen Spekulationen von René Descartes und denjenigen die Tätigkeit wieder aufgenommen, die ihm gefolgt sind. Descartes, wie Galen, hat an das Nervensystem in hydraulischen Begriffen gedacht. Er hat geglaubt, dass die höchsten kognitiven Funktionen durch einen nichtphysischen res cogitans ausgeführt werden, aber dass die Mehrheit von Handlungsweisen von Menschen und allen Handlungsweisen von Tieren, mechanistisch erklärt werden konnte.

Der erste echte Fortschritt zu einem modernen Verstehen der Nervenfunktion ist aber aus den Untersuchungen von Luigi Galvani gekommen, der entdeckt hat, dass ein Stoß der statischen auf einen ausgestellten Nerv eines toten Frosches angewandten Elektrizität sein Bein veranlassen konnte sich zusammenzuziehen. Seit dieser Zeit ist jeder Hauptfortschritt im Verstehen mehr oder weniger direkt von der Entwicklung einer neuen Technik der Untersuchung gefolgt. Bis zu den frühen Jahren des 20. Jahrhunderts wurden die wichtigsten Fortschritte aus neuen Methoden abgeleitet, um Zellen zu beschmutzen. Besonders kritisch war die Erfindung des Flecks von Golgi, der (wenn richtig verwendet) nur einen kleinen Bruchteil von Neuronen beschmutzt, aber sie in ihrer Gesamtheit, einschließlich des Zellkörpers, der Dendriten und axon beschmutzt. Ohne solch einen Fleck erscheint das Gehirngewebe unter einem Mikroskop als ein undurchdringliches Gewirr von protoplasmic Fasern, in denen es unmöglich ist, jede Struktur zu bestimmen. In den Händen von Camillo Golgi, und besonders des spanischen neuroanatomist Santiago Ramóns y Cajal hat der neue Fleck Hunderte von verschiedenen Typen von Neuronen, jedem mit seiner eigenen einzigartigen dendritic Struktur und Muster der Konnektivität offenbart.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben Fortschritte in der Elektronik Untersuchung der elektrischen Eigenschaften von Nervenzellen ermöglicht, in der Arbeit von Alan Hodgkin, Andrew Huxley und anderen auf der Biophysik des Handlungspotenzials und der Arbeit von Bernard Katz und anderen auf der Elektrochemie der Synapse kulminierend. Diese Studien haben das anatomische Bild mit einer Vorstellung des Gehirns als eine dynamische Entität ergänzt. Das neue Verstehen 1942 widerspiegelnd, hat sich Charles Sherrington die Tätigkeit des Gehirns vergegenwärtigt, das vom Schlaf erwacht:

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben Entwicklungen in Chemie, Elektronmikroskopie, Genetik, Informatik, funktioneller Gehirnbildaufbereitung und anderen Feldern progressiv neue Fenster in die Gehirnstruktur und Funktion geöffnet. In den Vereinigten Staaten wurden die 1990er Jahre als das "Jahrzehnt des Gehirns" offiziell benannt, um Fortschritte zu gedenken, die in der Gehirnforschung gemacht sind, und Finanzierung für solche Forschung zu fördern.

Im 21. Jahrhundert haben diese Tendenzen weitergegangen, und mehrere neue Annäherungen sind in Bekanntheit einschließlich der Mehrelektrode-Aufnahme eingetreten, die der Tätigkeit von vielen Gehirnzellen erlaubt, alle zur gleichen Zeit registriert zu werden; Gentechnologie, die molekularen Bestandteilen des Gehirns erlaubt, experimentell verändert zu werden; und genomics, der Schwankungen in der Gehirnstruktur erlaubt, mit Schwankungen in DNA-Eigenschaften aufeinander bezogen zu werden.

Siehe auch

• Umriss von neuroscience
• Liste von neuroscience Datenbanken
• Gehirncomputer-Schnittstelle

Weiterführende Literatur

Links

• Gehirnmuseum, vergleichende Säugetiergehirnsammlung
• BrainInfo, Neuroanatomie-Datenbank
• Neuroscience für Kinder
• BrainMaps.org, interaktiver hochauflösender Digitalgehirnatlas des Primat- und Nichtprimat-Verstands
• Das Gehirn von oben bis unten, an der Universität von McGill
• Der HOFFNUNGS-Gehirntutorenkurs, an der Universität von Stanford