Der Cortex

Das Großhirn mit seinen beiden Hemisphären und dem sie verbindenden Balken (Corpus callosum ist der entwicklungsgeschichtlich jüngste und größte Teil des Gehirns. Es macht etwa 85 Prozent der gesamten Gehirnmasse aus. Zieht man das innen Großhirnmark – vor allem bestehend aus Nervenfasern und den darin eingebetteten Basalganglien (Nuclei basales) – ab, bleibt die Großhirnrinde, eine zwei bis fünf Millimeter dicke Schicht, die als graue Substanz bezeichnet wird. Sie ist reich an Nervenzellkörpern, die ihr eine rotbraune bis graue Farbe verleihen. Schätzungen gehen von etwa 17 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) in der menschlichen Großhirnrinde aus; Individuelle Unterschiede zwischen Frauen und Männern hängen vor allem mit der im Durchschnitt größeren Gehirn- und Körpergröße von Männern zusammen – sie erlauben keinesfalls Rückschlüsse auf geistige Fähigkeiten.

Und um die geht es: Im Cortex entsteht aus den Signalen der Sinnesorgane und vorgeschalteter Hirnregionen ein zusammenhängender Eindruck der Umwelt. Zudem kann er Informationen speichern und bildet damit die biologische Grundlage unseres Gedächtnisses. Denken, zielgerichtetes Handeln, Gefühle – kurz: alle höheren geistigen und psychischen Leistungen des Menschen – sind ohne die Großhirnrinde nicht möglich.

Die typische Struktur des Cortex hat sich in der Stammesgeschichte der Säugetiere langsam zu seiner heutigen Form entwickelt. Zunächst entstand der für Geruchswahrnehmung zuständige Teil – er heißt daher Paleocortex, also alter Cortex. Ebenfalls sehr früh entstand der so genannte Archicortex, der oft zum limbischen System gezählt wird. Beim Menschen umfasst er Hirnrindenteile, die für emotionale Reaktionen zuständig sind, das Verhalten für Arterhaltung und Fortpflanzung. Dazu kommt der Hippocampus, der für das Gedächtnis und räumliche Orientierung von zentraler Bedeutung ist.

Diese „alten“ Areale machen jedoch nur etwa ein Zehntel der Großhirnrinde aus. Die übrigen 90 Prozent bilden den Neocortex. Mit der zunehmenden Entwicklung und Verfeinerung der Sinne bei den Säugetieren – dazu gehören nicht nur Auge, Ohr und Geschmacksorgane, sondern auch die Sinnesrezeptoren in Haut, Schleimhaut und Muskulatur sowie die Netzhaut und das Innenohr mit Hör- und Gleichgewichtssystem – wurde auch der Neocortex immer komplexer. Er umfasst neben motorischen Feldern zur Steuerung gezielter Bewegungen vor allem große Anteile des sogenannten Assoziationscortex. 

Im Assoziationscortex werden Informationen aus den vielen Sinnessystemen zu einem umfassenden Bild der Welt zusammengefügt, hier werden auch unsere Aufmerksamkeit und Aktivität geregelt. Dabei verarbeitet der Assoziationscortex nicht nur Sinneseindrücke, die von außen ins Gehirn gelangen, sondern bezieht auch innere Prozesse mit ein – etwa Erinnerungen, Erwartungen oder Gedanken. Auf diese Weise entsteht ein inneres Weltmodell, das unsere Wahrnehmung lenkt und es uns ermöglicht, die Außenwelt im Licht unserer Erfahrungen und Ziele zu interpretieren.

Die Rinde konnte dabei nicht beliebig wachsen, denn das Schädelvolumen ist begrenzt. Stattdessen legte sie Falten: Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci bzw. Fissurae). Ähnlich wie beim zusammengeknüllten Geschirrtuch in einem Glas entsteht so viel Oberfläche auf kleinem Raum – ein Trick der Evolution, um trotz des begrenzten Schädelvolumens genug Platz für die vielfältigen Aufgaben des Cortex zu schaffen. Das Schädelvolumen seinerseits muss minimiert werden, da aufgrund der Weite der weiblichen Geburtswege nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht. Solchermaßen gefaltet nimmt die Großhirnrinde allein fast die Hälfte des gesamten Hirnvolumens ein.

Unter dem Mikroskop zeigt der Neocortex einen typischen sechsschichtigen Aufbau. Je nach Region variiert die genaue Ausprägung dieser Schichten und ist charakteristisch für bestimmte Rindenfelder. Die älteren Teile des Cortex besitzen dagegen nicht sechs, sondern eine andere Anzahl von Schichten – meist drei bis fünf. Diese zelluläre Organisation bezeichnet man als Zytoarchitektonik.

Für eine grobe Orientierung lassen sich die großen Furchen und Lappen heranziehen. Eine präzisere Gliederung geht jedoch auf die Arbeiten von Korbinian Brodmann sowie Cecile und Oskar Vogt zurück. Brodmann unterschied anhand der Feinheiten im zellulären Aufbau beim Menschen 52 Felder, die bis heute als Brodmann-Areale bekannt sind. Manche Darstellungen nennen andere Zahlen, da einzelne Felder anfangs nicht eindeutig abgegrenzt waren. In der modernen Forschung wurden Brodmanns Felder zudem weiter differenziert oder zusammengefasst.

Obwohl Brodmann seine Areale ausschließlich nach dem zellulären Aufbau beschrieb, lassen sich vielen von ihnen bestimmte Funktionen zuordnen. Lange Zeit galt dies als Beispiel für das Prinzip „form follows function“ – die Form bestimmt die Funktion. Heute wird jedoch diskutiert, ob es nicht auch umgekehrt sein könnte: dass funktionelle Netzwerke die Struktur prägen. In jedem Fall gilt: Die Areale arbeiten nie isoliert, sondern sind Knotenpunkte in einem dichten Netzwerk, das unterschiedliche Hirnregionen verbindet.

Ob wir etwas hören, sehen oder auf andere Art bewusst wahrnehmen: Die Signale aus den verschiedenen Sinnesorganen landen im Cortex. Doch wie genau funktioniert das? Eingehende Signale werden von Nervenzellen im Thalamus umgeschaltet und an entsprechende Rindenregionen weitergeleitet.

Im Falle des Sehens etwa wird die primäre Sehrinde im Okzipitallappen aktiv. Sie verarbeitet die visuellen Signale und leitet sie an Rindenregionen weiter, die komplexe Leistungen wie die Wiedererkennung von Gegenständen oder Gesichtern ermöglichen. Primäre somatosensorische Felder im Scheitellappen nehmen die Sinnesinformation über Berührung, Vibration, Druck, Dehnung oder Schmerz auf, verarbeiten sie und leiten sie an „höhere“ Rindenfelder weiter, wo dann zum Beispiel aus der Berührung eines Gegenstandes eine Vorstellung über dessen Form entsteht. Analoges gilt für das Hören: Aus der Wahrnehmung unterschiedlicher Schallfrequenzen in der primären Hörrinde im Schläfenlappen kann die Wahrnehmung einer Melodie oder Sprache in „höheren“ Rindenfeldern entstehen.

Wie die sensorischen Zentren für Sinneseindrücke zuständig sind, gibt es für die Steuerung von Bewegungen die motorischen Zentren. Dort lassen sich bestimmten Körperteilen, sogar einzelnen Muskelgruppen und Bewegungen, Areale zuordnen – etwa der rechten Hand ein Bereich im linken Frontallappen. Leitungssysteme sorgen für die Verbindung mit den tiefer gelegenen Teilen des Gehirns und letztlich mit dem jeweiligen Körperteil.

Aus den vielfältigen Funktionen der Großhirnrinde ergeben sich die möglichen Folgen örtlicher Verletzungen und Ausfälle. Ist das primäre Sehzentrum betroffen, besteht Blindheit trotz funktionierender Augen; fallen bestimmte „höhere“ Rindenfelder aus, sieht der Mensch zwar, erkennt aber je nach Lokalisation der Störung nicht Gesichter, Farben oder Bewegungen. Bei einer Schädigung des hinteren Drittels der unteren Windung im Frontallappen, dem Broca-​Zentrum, wird die Fähigkeit zu sprechen geschädigt. Und Läsionen im vorderen Teil des Frontallappens führen zu Persönlichkeitsveränderung und Verminderung der intellektuellen Fähigkeiten.

Den einzelnen Funktionen lassen sich also Areale des Cortex zuordnen – die allerdings niemals losgelöst und allein für sich aktiv werden, sondern in komplexer Weise mit anderen Arealen und anderen Teilen des Gehirns verschaltet sind. Neuere Studien zeigen etwa eine verblüffende Interaktion aus Feedforward und Feedback zwischen dem visuellen Thalamus und unterschiedlichen Schichten des primären visuellen Cortex. Diese Interaktion ist so detailliert, dass man im Grunde beide als ein System betrachten muss.

Ob es also darum geht, einen Text wie diesen zu entziffern und zu verstehen, oder um andere höhere mentale Funktionen: Zuständig ist der Cortex, die äußerste Schicht unserer zwei Großhirnhälften. Hier werden Sinneseindrücke verarbeitet, Informationen gespeichert, hier denken wir nach und entwickeln Pläne, hier steuert unser Gehirn Handlungen wie Gehen, Sprechen oder Schreiben, hier entsteht unser Bewusstsein. Wie das alles genau vonstattengeht, ist Gegenstand intensiver Forschung.

Erstveröffentlichung am 03.09.2011
Letzte Aktualisierung am  20.09.2025