Die Großhirnrinde (Cortex) enthält mit Abstand den Großteil der Neuronen im Gehirn. Diese können funktionell in sogenannten Rindenfeldern zusammengefasst werden (Abb. 1A). Man unterscheidet die motorischen Rindenfelder, die die Skelettmuskulatur versorgen, die sensorischen Rindenfelder, die Sinneseindrücke verarbeiten sowie die Assoziationsfelder oder Assoziationsfasern (lateinisch: associare = verbinden), deren Neuronen die verschiedenen Rindenfelder miteinander verknüpfen. So werden zum Beispiel die unterschiedlichen sensorischen Signale zu einem einheitlichen Eindruck verrechnet, wie es beim Erkennen von Personen der Fall ist.
Organisatorisch weist das Gehirn zwei besondere Merkmale auf: Erstens kontrolliert jede Hemisphäre überwiegend die sensorischen und motorischen Prozesse der jeweils gegenüberliegenden (kontralateralen) Körperseite. Dies bedeutet, dass Reize, die auf der rechten Seite das Rückenmarks eintreffen, von der linken Hemisphäre verarbeitet werden und umgekehrt. Genauso steuert die linke Hemisphäre die motorischen Prozesse der rechten Körperseite und umgekehrt. Grund dafür sind die Pyramidenbahnen (Tractus pyramidales), die von motorischen Rindenfeldern (siehe unten) zum Rückenmark ziehen und als Pyramidenseitenstrangbahnen die Skelettmuskulatur der Körperperipherie ansteuern. Dabei kreuzen etwa 80% der Pyramidenbahnfasern in der Medulla oblongata die Körperseite, wodurch die Kontralateralität zu Stande kommt (Abb. 1B).
Wie bereits erwähnt, teilt man die Rindenfelder in motorische und sensorische Rindenfelder auf, die die Motorik steuern und die unterschiedlichen Sinnesreize verarbeiten. Um die Übersicht zu bewahren, werden im Folgenden die jeweiligen Rindenfelder nacheinander vorgestellt.
Das motorische Rindenfeld dient der Steuerung willkürlicher Bewegungen und wird in das primäre und sekundäre motorische Rindenfeld unterteilt. Während im primären motorischen Rindenfeld Neuronen liegen, die direkt Impulse an die Muskulatur in der Peripherie senden, werden im sekundären motorischen Rindenfeld Bewegungsmuster gespeichert, die für komplexe Bewegungsabläufe (z. B. Schreiben) notwendig sind. Auch Bewegungsabläufe, die für das Sprechen wichtig sind, sind im sekundären motorischen Rindenfeld – im sogenannten Broca-Sprachzentrum – lokalisiert. Da beide Felder für die Koordination komplizierter und fließender Bewegungen essenziell sind, sind sie über Assoziationsbahnen miteinander verknüpft (Abb. 2). Anatomisch ist das primäre motorische Rindenfeld in der vorderen Zentralwindung (Gyrus praecentralis) direkt vor der Zentralfurche gelegen. Dort hat jede Muskelgruppe einen eigenen Bereich, der in seiner Ausdehnung, je nachdem, wie stark die Muskelgruppe zur Feinmotorik beiträgt, unterschiedlich ausgeprägt ist. Beispielsweise ist der Bereich, der die Feinmotorik der Finger kontrolliert größer (beinhaltet mehr Neuronen) als der Bereich, der die Beinbewegung kontrolliert. Grafisch wird dies durch einen Homunkulus dargestellt, bei dem die Größe der Körperteile den Bereichen im motorischen Rindenfeldes entsprechen (Abb. 3A).
Im sensorische Rindenfeld liegen Neuronen die der Verarbeitung bewusster Sinneseindrücke dienen. Ähnlich wie das motorische Rindenfeld, teilt sich auch das sensorische Rindenfeld in ein primäres und ein sekundäres Rindenfeld auf. Das primäre sensorische Rindenfeld liegt in der hinteren Zentralwindung (Gyrus postcentralis) hinter der Zentralfurche. Hier liegen Neuronen, die Informationen aus der Körperperipherie (Haut, Gelenke, Muskeln, innere Organe etc.) erhalten und verarbeiten. Auch hier korreliert die Größe der sensorischen Felder nicht mit der Größe der repräsentierten Körperregion, sondern mit der jeweiligen Dichte der Rezeptoren, die ebenfalls als Homunkulus dargestellt werden können (Abb. 3B). Im sekundären sensorischen Rindenfeld sind Erfahrungen über frühere Sinneseindrücke gespeichert. Neu eintreffende Eindrücke, wie Gelenkstellung, Muskeltonus oder die Lage des Körpers im Raum, werden mit den gespeicherten Erfahrungen abgeglichen und verarbeitet.
Das Broca-Sprachzentrum (oder Broca-Areal) liegt im hinteren Teil des linken Frontallappens und bildet zusammen mit dem Wernicke-Sprachzentrum die Hauptkomponenten des Sprachzentrums. Die Neuronen des Broca-Areals spielen dabei eine entscheidende Rolle in der Sprachbildung (Sprachmotorik, Lautbildung, Artikulation, etc.). Eine Schädigung des Broca-Areals führt zur Broca-Aphasie (erworbene motorische Sprachstörung), bei der das Sprachverständnis zwar noch intakt ist, den Betroffenen jedoch nahezu unmöglich ist, selbst zu sprechen.
Das Wernicke-Sprachzentrum (oder Wernicke-Areal) liegt in der Rinde des linken Parietallappens und dient dem Sprachverständnis. Anders als das Broca-Areal, das der Motorik dient, verarbeitet das Wernicke-Areal auditorische Signale (gehörte Wörter) und dient dem Verstehen der Sprache. Es ist mit dem sekundären sensorischen Rindenfeld assoziiert.
Das primäre Sehfeld (oder visueller Cortex) liegt in der Rinde des Okzipitallappens. Es dient der neuronalen Verschaltung visueller Informationen, die von der Netzhaut (Retina) kommen und zum Cortex projizieren, was das Sehen ermöglicht.
Das primäre Hörfeld oder auditorischer Cortex) liegt in der oberen Windung des Temporallappens (Gyrus temporalis superior). Es ist der Endpunkt der Hörbahnen und für die Verarbeitung und das Bewusstwerden akustischer Reize und somit das Hören zuständig.