Ein Gehirn ist ein Organ, das bei allen Wirbeltieren und den meisten wirbellosen Tieren als Zentrum des Nervensystems dient. Es befindet sich im Kopf, normalerweise in der Nähe der Sinnesorgane für Sinne wie das Sehen. Es ist das komplexeste Organ im Körper eines Wirbeltiers. Bei einem Menschen enthält die Großhirnrinde ungefähr 14 bis 16 Milliarden Neuronen, und die geschätzte Anzahl von Neuronen im Kleinhirn beträgt 55 bis 70 Milliarden. Jedes Neuron ist durch Synapsen mit mehreren tausend anderen Neuronen verbunden. Diese Neuronen kommunizieren miteinander über lange protoplasmatische Fasern, die Axone genannt werden und Signalfolgen, sogenannte Aktionspotentiale, zu entfernten Teilen des Gehirns oder Körpers transportieren, die auf bestimmte Empfängerzellen abzielen.

Physiologisch übt das Gehirn eine zentralisierte Kontrolle über die anderen Organe eines Körpers aus. Sie wirken auf den Rest des Körpers, indem sie sowohl Muster der Muskelaktivität erzeugen als auch die Sekretion von Chemikalien, die als Hormone bezeichnet werden, fördern. Diese zentralisierte Steuerung ermöglicht schnelle und koordinierte Reaktionen auf Änderungen in der Umgebung. Einige grundlegende Arten der Reaktionsfähigkeit, wie z. B. Reflexe, können durch das Rückenmark oder periphere Ganglien vermittelt werden. Eine ausgeklügelte, zielgerichtete Verhaltenskontrolle auf der Grundlage komplexer sensorischer Eingaben erfordert jedoch die Fähigkeit zur Informationsintegration eines zentralisierten Gehirns.

Die Operationen einzelner Gehirnzellen sind jetzt sehr detailliert verstanden, aber die Art und Weise, wie sie in Ensembles von Millionen zusammenarbeiten, muss noch gelöst werden. Neuere Modelle der modernen Neurowissenschaften behandeln das Gehirn als einen biologischen Computer, der sich in seinem Mechanismus stark von einem elektronischen Computer unterscheidet, jedoch in dem Sinne ähnlich ist, dass er Informationen aus der umgebenden Welt erfasst, speichert und auf verschiedene Weise verarbeitet.

Dieser Artikel vergleicht die Eigenschaften des Gehirns über das gesamte Spektrum der Tierarten hinweg, wobei Wirbeltiere die größte Aufmerksamkeit erhalten. Es befasst sich mit dem menschlichen Gehirn, sofern es die Eigenschaften anderer Gehirne teilt. Die Art und Weise, wie sich das menschliche Gehirn von anderen Gehirnen unterscheidet, wird im Artikel über das menschliche Gehirn behandelt. Einige Themen, die hier behandelt werden könnten, werden stattdessen dort behandelt, weil im menschlichen Kontext viel mehr darüber gesagt werden kann. Das wichtigste sind Gehirnkrankheiten und die Auswirkungen von Hirnschäden, die im Artikel über das menschliche Gehirn behandelt werden.

Die Form und Größe des Gehirns variiert stark zwischen den Arten, und es ist oft schwierig, gemeinsame Merkmale zu identifizieren. Dennoch gibt es eine Reihe von Prinzipien der Gehirnarchitektur, die für eine Vielzahl von Arten gelten. Einige Aspekte der Gehirnstruktur sind fast allen Tierarten gemeinsam. andere unterscheiden "fortgeschrittene" Gehirne von primitiveren oder unterscheiden Wirbeltiere von Wirbellosen.

Der einfachste Weg, Informationen über die Anatomie des Gehirns zu erhalten, ist die visuelle Inspektion. Es wurden jedoch viel ausgefeiltere Techniken entwickelt. Gehirngewebe in seinem natürlichen Zustand ist zu weich, um damit zu arbeiten, kann jedoch durch Eintauchen in Alkohol oder andere Fixiermittel gehärtet und dann zur Untersuchung des Innenraums in Scheiben geschnitten werden. Visuell besteht das Innere des Gehirns aus Bereichen der sogenannten grauen Substanz mit einer dunklen Farbe, die durch Bereiche der weißen Substanz getrennt sind, mit einer helleren Farbe. Weitere Informationen können durch Färben von Hirngewebeschnitten mit einer Vielzahl von Chemikalien gewonnen werden, die Bereiche hervorheben, in denen bestimmte Arten von Molekülen in hohen Konzentrationen vorhanden sind. Es ist auch möglich, die Mikrostruktur von Gehirngewebe unter Verwendung eines Mikroskops zu untersuchen und das Muster der Verbindungen von einem Gehirnbereich zu einem anderen zu verfolgen.

Informationen aus den Sinnesorganen werden im Gehirn gesammelt. Dort wird bestimmt, welche Maßnahmen der Organismus ergreifen soll. Das Gehirn verarbeitet die Rohdaten, um Informationen über die Struktur der Umgebung zu extrahieren. Als nächstes kombiniert es die verarbeiteten Informationen mit Informationen über die aktuellen Bedürfnisse des Tieres und mit der Erinnerung an vergangene Umstände. Schließlich werden auf der Grundlage der Ergebnisse motorische Antwortmuster erzeugt. Diese Signalverarbeitungsaufgaben erfordern ein kompliziertes Zusammenspiel zwischen einer Vielzahl von funktionalen Subsystemen.

Die Funktion des Gehirns besteht darin, eine kohärente Kontrolle über die Handlungen eines Tieres zu gewährleisten. Ein zentrales Gehirn ermöglicht die gemeinsame Aktivierung von Muskelgruppen in komplexen Mustern. Es ermöglicht auch Reizen, die auf einen Teil des Körpers treffen, Reaktionen in anderen Teilen hervorzurufen, und es kann verhindern, dass verschiedene Körperteile sich gegenseitig beeinflussen.

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