Vorderhirn

Prosencephalon

Synonym: Diencephalon

Das Zwischenhirn grenzt nach unten (kaudal) an das Mittelhirn (Mesencephalon) an, das zum Hirnstamm gezählt wird.
Nach oben hin grenzt es an das Großhirn, wobei hier eine genaue Abgrenzung schwierig zu treffen ist.

Das Zwischenhirn besteht aus Thalamus, Epithalamus, Subthalamus und Hypothalamus.

Anatomie & Funktion:

Der Thalamus ist paarig, also beidseits, vorhanden und begrenzt mit seiner Innenwand (medial) den dritten Ventrikel, einen von mehreren mit Hirnwasser (Liquor) gefüllten Hohlräumen des Gehirns.

Die Außenwand (lateral) des Thalamus grenzt an die Capsula interna (innere Kapsel), durch die zahlreiche Nervenfaserbündel auf dem Weg ins Großhirn oder vom Großhirn in die Peripherie verlaufen.

Der Thalamus setzt sich aus zahlreichen Nervenzellkernen zusammen, die über Nervenfasern miteinander verbunden sind.

Außerdem bestehen zahlreiche Nervenfaserverbindungen zwischen den Thalamuskernen und dem Großhirn.
Fast alle sensorischen oder sensiblen Bahnen, die von der Peripherie ins Großhirn verlaufen, projizieren erst in den Thalamus und von dort aus ins Großhirn.
Deshalb wird der Thalamus teilweise auch als „Tor zur Großhirnrinde“ bezeichnet.

Viele der menschlichen Sinneseindrücke, wie zum Beispiel Sehen (über das Corpus geniculatum laterale) und Hören (über das Corpus geniculatum mediale), werden im Thalamus integriert und vorsortiert um eine Reizüberflutung des Großhirns zu vermeiden.
Wenn sie im Thalamus prozessiert wurden, gelangen sie ins Großhirn und werden erst dann bewusst wahrgenommen.

Auch an der Verarbeitung motorischer Impulse hat der Thalamus seinen Anteil. So bekommt er Informationen unter anderem aus dem Kleinhirn und den Basalganglien, welche für die Koordination von Bewegungen eine entscheidende Rolle spielen.

Weiterhin spielt der Thalamus eine wichtige Rolle für den Aktivitätszustand, also Müdigkeit oder Schlaf sowie Wachheit und Erregung und gerichtete Aufmerksamkeit.

klinische Bewandnis:

Eine Schädigung des Thalamus kann verschiedenartige Symptome zur Folge haben.

In der Regel ist bei einer Läsion des Thalamus auf einer Seite die gegenseitige Körperhälfte betroffen. Dies liegt daran, dass nahezu alle Fasern die von der Peripherie nach zentral ziehen oder umgekehrt in ihrem Verlauf auf die Gegenseite kreuzen.

So projiziert eine Berührung der rechten Körperhälfte in die linke Hirnhälfte. Eine Bewegung die im linken Cortex geplant wird, findet am Ende an der rechten Körperhälfte statt.

Je nach Ausmaß und Lokalisation der Schädigung des Thalamus kann es zu Halbseitenlähmung, Sensibilitätsstörungen, halbseitigem Sehverlust, Bewegungsunruhe, Schmerzen ohne erkennbaren Schmerzreiz und Bewusstseinstörungen kommen.

Der Epithalamus sitzt dem Thalamus von hinten auf.

Zwei wichtige Strukturen des Epithalamus sind die Epiphyse (Zirbeldrüse) und die Area pretectalis.

Die Epiphyse produziert Melatonin. Dies ist ein wichtiges Hormon in der Vermittlung der zirkadianen Rhythmik und somit des Schlaf-Wach-Rhythmus.

Die Area pretectalis spielt eine Rolle bei der Verschaltung des Pupillenreflexes, also der Verengung der Pupille bei Lichteinfall.
Sie erhält Informationen aus der Netzhaut (Retina) über den Sehnerv (Nervus opticus) und sendet Nervenfasern zu einem Nervenzellkern (Nucleus Edinger-Westphal) dessen Neurone dann für die Aktivierung des Muskels, der zur Pupillenverengung führt (Musculus sphincter pupillae), führen.

Wichtig ist, dass die Nervenfasern, die den Lichteinfall „melden“ sollen, nicht nur zum Nucleus Edinger-Westphal (Nucleus accessorius des Nervus oculomotorius) der Seite führen, auf der der Lichteinfall ins Auge tatsächlich stattgefunden hat, sondern auch zum Kern der Gegenseite.
Der Lichteinfall der in einem Auge registriert wird, führt also am Ende zur Verengung der Pupillen beider Augen (konsensuelle Lichtreaktion).

Unter dem Subthalamus findet sich der Hypothalamus.

Er bildet den Boden des 3. Ventrikels (der Thalamus bildet seine seitliche Begrenzung).

Er enthält die Hypophyse und lässt von außen die Corpora mamillaria erkennen, die an der Grenze vom Hypothalamus zum Mittelhirn liegen.

Auch der Nervus opticus, der Sehnerv und zweite Hirnnerv, sowie die Sehnervenkreuzung, das Chiasma opticum, werden entwicklungsgeschichtlich zum Zwischenhirn gezählt.

Der Hypothalamus ist sozusagen das Zentrum oder die oberste Station für die Integration, Verarbeitung und Abstimmung vegetativer Funktionen inklusive der Kontrolle der endokrinen Organe, also solcher Organe, die Hormone sezernieren.

So ist der Hypothalamus mitverantwortlich für Prozesse wie Atmung, Kreislauf, Körpertemperatur, Flüssigkeits- und Nahrungsaufnahmeverhalten, Reproduktionsverhalten, Schlafen und Wachen (zirkadiane Rhythmik) und viele andere. Auf einige soll hier etwas detaillierter eingegangen werden.

Der Hypothalamus enthält verschiedene Kerngruppen, die jeweils eigene Funktionen erfüllen.

Ein wichtiger Teil des Hypothalamus ist die Hypophyse. Sie liegt – knöchern begrenzt – in der Sella turcica (Türkensattel), welche an die Keilbeinhöhle grenzt. Dies ist der Grund, weshalb operative Eingriffe an der Hypophyse meist über die Nase durchgeführt werden.

Die Hypophyse wird in zwei Teile gegliedert.
Der Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse) und der Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse), der entwicklungsgeschichtlich kein Teil des zentralen Nervensystems ist. Er besteht also nicht aus Nerven- sondern aus Drüsengewebe und gehört im eigentlichen Sinne auch nicht zum Hypothalamus.

Die Neurohypophyse produziert die Hormone Vasopressin (auch als antidiuretisches Hormon = ADH bezeichnet) und Oxytocin.

Vasopressin spielt eine entscheidende Rolle bei der Rückresorption von Wasser in der Niere, außerdem führt es zu einer Gefäßverengung (Vasokonstriktion).
Dieses Hormon wird also ausgeschüttet, wenn der Hypothalamus registriert, dass der Körper zu wenig Wasser hat. Zusätzlich wird ein Durstgefühl ausgelöst, sodass durch Trinken weiteres Wasser zugeführt wird.

Oxytocin ist ein wichtiges Hormon bei schwangeren, gebärenden und stillenden Frauen. So sorgt es für eine Kontraktion des Uterus, also eine Weheninduktion beim Gebären, und ist beim Stillen für den Milcheinschuss verantwortlich.

Der Vorderlappen der Hypophyse liegt direkt unterhalb der Sehnervenkreuzung (Chiasma opticum), sodass Tumoren an der Hypophyse zu Gesichtsfeldausfällen führen können.

Die Adenohypophyse produziert Hormone, die auf Schilddrüse, Nebennieren, Brustdrüse, Hoden oder Ovarien und das Wachstum einen immensen Einfluss haben.

Hierbei werden sie vom Hypothalamus als übergeordnetes Zentrum gesteuert.
Der Hypothalamus sezerniert also Hormone, die ihrerseits dafür sorgen, dass die Hypophyse Hormone produziert und freisetzt oder eben nicht.

Die Hormone des Thalamus, die stimulierend oder hemmend auf die Hormonproduktion der Adenohypophyse wirken, werden im Bereich des Tuber cinereum, eines weiteren Teils des Hypothalamus produziert. Sie nennen sich Releasing-Hormone und wirken über ihre Wirkung auf die Hypophyse unter anderem auf den Schilddrüsen- und Cortisol-Stoffwechsel.

Die ebenfalls zum Hypothalamus zählenden Corpora mamillaria haben zahlreiche Verbindungen mit dem Hippocampus, sie spielen so eine Rolle für Verhalten und Merkfähigkeit.

klinische Bewandnis:

Zahlreiche Pathologien können durch Störungen im Bereich des Hypothalamus auftreten.

Beispielhaft seien hier zwei Erkrankungen genannt. Der zentrale Diabetes insipidus entsteht, wenn der Hypophysenvorderlappen geschädigt ist. Es fehlt dann das Hormon ADH, das im Normalfall für eine Rückresorption von Wasser in der Niere sorgt.

Daraus resultiert, dass die Betroffenen bis zu 20 Liter Harn pro Tag ausscheiden (Polyurie) und unter ständigem starkem Durstgefühl leiden und große Mengen trinken (Polydypsie).

Eine andere Form des Diabetes insipidus ist die renale (also durch die Niere bedingte) Form. Hierbei wird vom Hypophysenvorderlappen zwar ausreichend ADH produziert, der Niere fehlt es aber an Rezeptoren, die das Hormon erkennen und binden. Somit kann ADH seine Wirkung nicht entfalten.

Eine Zerstörung der Corpora mamillaria, wie sie vor allem durch chronischen Alkoholabusus auftritt, führt zu deutlichen Verhaltensauffälligkeiten und ausgeprägten Merkfähigkeitsstörungen.

Synonym: Telencephalon

Definition:

Das Großhirn wird auch als Endhirn bezeichnet und ist ein Teil des zentralen Nervensystems.

Es besteht aus zwei Hirnhälften (Hemisphären), die durch die Fissura longitudinalis cerebri voneinander getrennt sind.

Die beiden Hemisphären lassen sich weiterhin in vier Hirnlappen unterteilen.
Hier finden unzählige Integrationsprozesse statt, unter anderem folgende:

• Motorik
• Sehen
• Hören
• Fühlen
• Verhalten
• Gedächtnis

Anatomie:

Eine Großhirnhemisphäre besteht aus vier Hirnlappen:

• Frontallappen
• Temporallappen
• Parietallappen
• Okzipitallappen

Keinem dieser vier Areale zugeordnet werden könnten der Gyrus cinguli der oberhalb des Hirnbalkens verläuft und die Insula oder Inselrinde.

Die Oberfläche des Gehirns ist stark gefaltet und somit von Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci) durchzogen. Dadurch wird eine extensive Oberflächenvergrößerung erreicht.

Nach der Histologie kann man das Großhirn in 52 verschiedene Rindenfelder einteilen, diese werden nach ihrem Erstbeschreiber als Brodman-Areale bezeichnet.

Auch zum Großhirn zählen die Basalganglien. Sie liegen im Marklager, also unterhalb oder weiter innen als die Hirnrinde (subcortical). Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Koordination und Feinabstimmung von Bewegungen.

Basalganglien

Anatomie & Funktion:

Zu den Basalganglien zählen Striatum – bestehend aus Nucleus caudatus und Putamen – Pallidum, Nucleus subthalamicus und Substantia nigra.

Dabei liegt der Nucleus subthalamicus eigentlich im Subthalamus, eines Teils des Zwischenhirns. Funktionell gehört er aber zu den Basalganglien.

Angrenzend an den Bereich der Basalganglien findet sich die Capsula interna, durch die zahlreiche Nervenfasern nach zentral oder nach peripher ziehen. Sie grenzt an den Thalamus.

Die Basalganglien sind untereinander und mit der Hirnrinde (Cortex) über zahlreiche Nervenfasern eng vernetzt.
Sie funktionieren als komplexes Netzwerk. So hemmen oder aktivieren sie sich gegenseitig in komplexen Regelkreisen und sorgen somit für eine Feinabstimmung der Motorik, die vom Cortex erst einmal grob geplant wird.

klinische Bewandnis:

Läsionen im Bereich der Basalganglien können zu Erkrankungen führen, die eine Störung der Motorik zur Folge haben.

So beispielsweise dem Morbus Parkinson. Dieser ist geprägt von einem Mangel an Beweglichkeit (Akinese), einem Rigor (erhöhter Muskeltonus mit Steifheit der Muskulatur) und einem Ruhetremor.
Als ursächlich wird ein Mangel des Botenstoffes Dopamin im Bereich der Substantia nigra angenommen.

Ein nahezu gegensätzliches Krankheitsbild ist die Chorea Huntington. Sie imponiert – neben anderen Symptomen – durch überschießende Bewegungen der Extremitäten und auch der mimischen Muskulatur.
Ihr liegt eine Degeneration von Nervenzellen im Striatum zugrunde.

Riechhirn

Synonym: olfaktorischer Cortex

Anatomie & Funktion:

Das Riechhirn liegt im Bereich des Paleocortex, dem entwicklungsgeschichtlich ältesten Teil der Großhirnrinde.

Es findet sich im unteren Bereich des Frontallappens (also frontobasal).

Die erste Station auf der Entstehung der Geruchswahrnehmung sind die Sinneszellen der Riechschleimhaut. Ihre Nervenzellfortsätze bilden den Nervus olfactorius, den ersten der zwölf Hirnnerven.

Dieser verläuft bis zum im Frontallappen gelegenen Bulbus olfactorius. Von dort aus ziehen die Nervenfasern über den Tractus olfactorius bis in den olfaktorischen Cortex.

Von hier aus gelangen die Informationen an zahlreiche weitere Orte, unter anderem über den Thalamus in den Neocortex, wo die Geruchswahrnehmung analysiert, interpretiert und schließlich erkannt werden und in die Amygdala (Mandelkern).

Anatomie & Funktion:

Die zum limbischen System zugehörigen Zentren sind zum Teil nicht ganz klar definiert. Sie liegen alle in der Nähe des Hirnbalkens (Corpus callosum).

Zum limbischen System werden in der Regel folgende Strukturen gezählt:

• der Hippocampus
• die Amygdala
• der Gyrus cinguli
• der Gyrus parahippocampalis
• die Corpora mamillaria

Die Amygdala liegt im Temporallappen. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der emotional bedingten Regulation vegetativer Parameter. So ist sie zum Beispiel daran beteiligt, dass unser Herz schneller schlägt wenn wir uns erschrecken.

Dies ist möglich durch zahlreiche Faserverbindungen der Amygdala zu Zentren der vegetativen Regulation im Hirnstamm und Hypothalamus.

Sie ist weiterhin entscheidend beteiligt an der Steuerung von Angst- und Wutverhalten, der emotionalen Bewertung und dem Wiedererkennen von Situationen und der Verknüpfung zum Beispiel eines Geruchs oder von etwas Gehörtem mit einer bestimmten Emotion.

Der Hippocampus liegt, wie die Amygdala, im Temporallappen. Auch er hat Anteil an vegetativen und emotionalen Vorgängen.

Populärer ist er jedoch für seine Gedächtnisfunktion. Hierfür spielt der sogenannte Papez-Neuronenkreis eine entscheidende Rolle.
Vom Hippocamous aus ziehen Fasern im Fornix bis hin zu den Corpora mamillaria des Hypothalamus. Von dort aus verlaufen die Fasern weiter über den Thalamus in den Gyrus cinguli, weiter in den Gyrus parahyippocampalis und zurück zum Hippocampus sodass sich der Neuronenkreis schließt.
Dieses komplexe Netzwerk an Nervenfasern ist für das adäquate Arbeiten des Kurzzeitgedächtnisses unabdingbar.

klinische Bewandnis:

Selbst die Zerstörung nur eines der Glieder des Papez-Neuronenkreises führt zu massiven Merkfähigkeitsstörungen.
Hierbei sind neu zu erlernende Inhalte betroffen, die nicht mehr länger als ein bis zwei Minuten behalten werden können.

Alte Gedächtnisinhalte hingegen bleiben unangetastet, da sie bereits vom Kurz- ins Langzeitgedächtnis überführt wurden.

Neokortex

Synonym: Isocortex

Der Neocortex ist entwicklungsgeschichtlich der jüngste Teil des Gehirns.
Er besteht aus vier Hirnlappen:

• Frontallappen
• Parietallappen
• Okzipitallappen
• Temporallappen

Histologisch besteht er aus 6 Zellschichten.

Eine detaillierte Beschreibung der Hirnlappen finden Sie hier: Neokortex