Graue Substanz

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 27. Februar 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die graue Substanz ist ein wichtiger Bestandteil des Zentralnervensystems und bestimmt maßgeblich dessen Funktionen. Mit der grauen Substanz werden besonders die Intelligenzleistungen des Gehirns in Zusammenhang gebracht. Allerdings steuert sie neben der Intelligenz sämtliche Wahrnehmungsprozesse und motorischen Leistungen des Menschen.

Was ist die Graue Substanz?

Die graue Substanz steuert alle Hirnfunktionen sowie sämtliche Funktionen des Zentralnervensystems. Der Cortex des Großhirns ist für mehrere grundlegende Funktionen verantwortlich.
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Das Zentralnervensystem setzt sich sowohl aus grauer als auch aus weißer Substanz zusammen. Im Unterschied zur weißen besteht die graue Substanz aus den eigentlichen Zellkörpern von Nervenzellen (Neuronen) und Gliazellen. Die weiße Substanz setzt sich hingegen aus den mit Membranen umgebenen Nervenfasern, den Axonen, zusammen.

Zwischen den Nerven- und Gliazellen befinden sich noch das Neurophilem und die Kapillaren. In den Neuronen laufen die eigentlichen Verarbeitungsprozesse des Zentralnervensystems ab. Die Gliazellen übernehmen dabei eine unterstützende Funktion. Sie sind aber nicht an den Weiterleitungsprozessen des Nervensystems beteiligt. Das Neurophilem als sogenannter Nervenfilz sorgt für die Verknüpfung der einzelnen Zellen untereinander. Schließlich sind die Kapillaren für die Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen verantwortlich. Die Bezeichnung graue Substanz resultiert aus der Graufärbung der in Formalin konservierten Präparate dieser Bereiche.

Allerdings erscheint die graue Substanz in lebenden Organismen nicht grau, sondern rosa. Die graue Substanz ist in allen Teilen des Zentralnervensystems vorhanden. Das gilt gleichermaßen für Gehirn, Rückenmark und Nervenbahnen. Allerdings sind die beiden Komponenten graue und weiße Substanz in den einzelnen Bereichen des Nervensystems unterschiedlich angeordnet.

Anatomie & Aufbau

Die eigentlichen Zellkörper sammeln sich im Bereich der grauen Substanz. Im Gehirn befindet sich die graue Substanz an der Peripherie. So besteht der sogenannte Cortex, die Hirnrinde, aus grauer Substanz, während sich im Innern des Großhirns die weiße Substanz als Großhirnmark befindet. Sowohl das Großhirn als auch das Kleinhirn wird von einem Cortex aus grauer Substanz umgeben. In verschiedenen anderen Bereichen des Hirns gibt es Kerne aus grauer Substanz, die von weißer Substanz umgeben sind. Das gilt insbesondere für das Zwischenhirn und den Hirnstamm. Im Rückenmark befindet sich die graue Substanz im Inneren. Dort befindet sich die weiße Substanz außen.

Es hat sich herausgestellt, dass die Menge der grauen Substanz im Hirn mit der Intelligenzleistung und allen anderen Hirnleistungen korreliert. Aufgrund von Platzmangel kann sich das Gehirn jedoch nicht unbegrenzt vergrößern. Die biologische Lösung besteht in einer immer komplizierteren Faltung der Hirnrinde. Dabei wird dessen Oberfläche vergrößert, wobei die graue Substanz mehr Platz findet. Der Cortex des Menschen enthält zwischen 19 und 23 Milliarden Nervenzellen, deren Verknüpfung große Teile seiner Hirnleistung bestimmen.

Funktion & Aufgaben

Die graue Substanz steuert alle Hirnfunktionen sowie sämtliche Funktionen des Zentralnervensystems. Der Cortex des Großhirns ist für mehrere grundlegende Funktionen verantwortlich. Er besteht aus vier Lappen, die als Frontal-, Parietal-, Temporal- und Occipitallappen bezeichnet werden.

Der Frontallappen steuert motorische Vorgänge, Motivation, Antrieb und psychische Leistungen. Die drei anderen Lappen verarbeiten hauptsächlich die Signale von Sinnesorganen. So ist der Parietallappen für Berührungsreize verantwortlich. Der Temporallappen verarbeitet alle akustischen und der Occipitallappen alle optischen Reize. Der Cortex des Kleinhirns steuert das Gleichgewicht und die Koordination. Im Hirnstamm werden grundlegende Steuermechanismen bearbeitet. Das Zwischenhirn leitet Signale an das Großhirn weiter. Es besteht aus Kernen grauer Substanz, die als Thalamus, Hypothalamus, Epithalamus und Subthalamus fungieren.

Eine besondere Rolle bei der Signalübertragung ans Großhirn spielt der Thalamus. Im Rückenmark ist die graue Substanz für die Motorik der Skelettmuskulatur und für die Sensibilität der Nervenzellen verantwortlich. In Form von Nervensträngen werden die Faserbündel aus Nervenzellen durch den Wirbelkanal geführt. Im Innern dieser Nervenbündel befindet sich die graue Substanz. Die Faserbündel spalten sich h-förmig in eine Vorder- und eine Hintersäule auf. Die Vordersäule wird aufgrund ihrer Funktion als motorische Vorderwurzel und die Hintersäule als sensible Hinterwurzel bezeichnet.

Krankheiten

Bei lokalen Verletzungen oder krankheitsbedingten Ausfällen kann es zu Teilstörungen von Wahrnehmungsprozessen kommen. Wird beispielsweise das Sehzentrum zerstört, kommt es zur Blindheit, obwohl die Augen in Ordnung sind. Die visuellen Reize werden zwar vom Auge zum Gehirn weitergeleitet, aber eine Aufarbeitung der optischen Eindrücke ist in diesem Falle nicht mehr möglich. Bei Ausfall höherer Rindenfelder kann der Patient zwar sehen, jedoch die Bewegungen, Farben oder Gesichter nicht mehr erkennen. Wenn das Brocazentrum geschädigt ist, wird die Sprachfähigkeit stark beeinträchtigt. Allerdings leidet dabei nicht das Sprachverständnis.

Bei Schädigungen des Frontallappens kann es zu Intelligenzminderung und Veränderung der Persönlichkeit kommen. Schädigungen bestimmter Bereiche des Gehirns können durch Verletzungen, Schlaganfälle oder andere Krankheitsprozesse entstehen. Schädigungen des Rückenmarks sind wiederum häufig die Ursache für Lähmungserscheinungen und Querschnittslähmung, da seine Nervenstränge für die Motorik der Skelettmuskulatur verantwortlich sind.

Solche Schädigungen entstehen durch Verletzungen oder Abquetschungen von Nerven im Rahmen eines Bandscheibenvorfalls. Bei Nerveneinklemmung kann es zu vorübergehenden Lähmungserscheinungen kommen, die nach Beseitigung der Ursache meist wieder verschwinden. In schweren Fällen kann sich jedoch auch hier durch das Absterben von Nervenfasern eine Querschnittslähmung entwickeln.

Quellen

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