Als Gehirn bezeichnet man den im Kopf von Wirbeltieren gelegenen und vom Schädel geschützten Zusammenschluss von Zellen des zentralen Nervensystems. Die vier Grundstrukturen aller Säugerhirne sind das Großhirn, das Kleinhirn, das Zwischenhirn und der Hirnstamm (Abbildung 6).
Das Großhirn (Cerebrum) ist durch eine deutliche Fissur in eine linke und eine rechte Hälfte (Hemisphäre) geteilt. Die rechte Hemisphäre dient der Wahrnehmung für die linke Körperhälfte und umgekehrt. Zum Informationsaustausch und zur Koordination der beiden Hälften, sind sie über einen dicken Nervenstrang (Balken/Corpus callosum) miteinander verbunden.
Trotz der geringeren Größe des Kleinhirns (Cerebellum) im Vergleich zum Großhirn, enthält es ebenso viele Neurone. Das Kleinhirn weist eine Vielzahl an Verbindungen zum Großhirn und zum Rückenmark auf und fungiert primär als Bewegungskontrollzentrum. Im Gegensatz zur kontralateralen Verschaltung im Großhirn, wird die Motorik der linken Körperhälfte von der linken Seite des Kleinhirns gesteuert – entsprechendes gilt für die rechte Körperhälfte.
Das Zwischenhirn (Diencephalon) wird primär aus dem Thalamus und dem Hypothalamus gebildet. Im Thalamus findet eine Vorverarbeitung von Sinneseindrücken statt, bevor diese an die Großhirnrinde weitergeleitet und bewusst werden. Der Hypothalamus steuert maßgeblich vegetative Funktionen des Körpers, wie Hunger, Durst und Schlaf.
Den Hirnstamm (Truncus cerebri) bilden die Bereiche unterhalb des Zwischenhirns. Es handelt sich um ein Netzwerk aus Fasern und Zellen, das u. a. dazu dient, Informationen vom Großhirn zum Kleinhirn sowie zum Rückenmark weiterzuleiten. Dieser Informationsfluss findet in beide Richtungen statt. Weiterhin werden wichtige Vitalfunktionen (z. B. Atmung und Körpertemperatur) sowie Reflexe im Hirnstamm reguliert.
Die äußerste Schicht des Nervengewebes von Groß- und Kleinhirn wird als Hirnrinde (Cortex) bezeichnet. Mit dem Begriff Cortex ist in der Fachsprache jedoch häufig ausschließlich die Großhirnrinde (Cortex cerebri) gemeint. Sie weist eine hohe Packungsdichte (Anzahl/Fläche) von Nervenzellkörpern auf (graue Substanz) und ist beim Menschen 2–5 mm dick. Unterhalb der Großhirnrinde verlaufen gebündelt Nervenfasern der Neurone (weiße Substanz), die als Hirnmark bezeichnet werden. Bei höheren Säugetieren weist die Oberfläche der Hirnrinde charakteristische Furchen (Sulci) und Windungen (Gyri) auf, die zu einer immensen Oberflächenvergrößerung führen. In der Großhirnrinde entsteht aus Signalen der Sinnesorgane und vorgeschalteten Hirnregionen ein zusammenhängender Eindruck der Umwelt. Ihr sind entsprechend höhere Funktionen, wie u. a. die Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen, die Informationsspeicherung, die Planung von Handlungen oder das Gefühlsleben zuzuordnen.
Die Großhirnrinde kann nach unterschiedlichen Gesichtspunkten unterteilt werden. Bei Säugetieren werden nach der topographischen Anatomie (die Lage betreffend) häufig vier Lappen unterschieden, die optisch durch tiefe Furchen voneinander getrennt sind: Frontallappen (Stirnlappen), Parietallappen (Scheitellappen), Okzipitallappen (Hinterhauptslappen) und Temporallappen (Schläfenlappen). Nach funktionalen Aspekten werden die Brodmann-Areale differenziert, die in motorische, sensorische und assoziative (verknüpfende) Cortexfelder unterteilt werden können. Bei diesen Arealen handelt es sich um Bereiche der Großhirnrinde, die spezifischen Verarbeitungsaufgaben zugeordnet werden können. Sie unterscheiden sich dazu auch histologisch im Aufbau und der Organisation der Zellen. Zu den Arealen gehören beispielsweise der motorische, der somatosensorische, der auditorische sowie der visuelle Cortex, in denen die jeweilige Funktion zentral verarbeitet bzw. gesteuert wird. Betrachtet man den histologischen Feinbau, kann die Großhirnrinde von Säugetieren in sechs Schichten unterteilt werden, welche von außen nach innen mit römischen Ziffern von I bis VI nummeriert werden. Diese Differenzierung ist aufgrund der charakteristischen Neuronentypen der jeweiligen Schicht, hinsichtlich deren Aussehen sowie deren Verbindungen, möglich. Die Entwicklung dieser Neuronen (Neurogenese), erfolgt in drei Stadien: Zellproliferation (Zellwachstum), Zellwanderung und Zelldifferenzierung.
