Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Organ, das eine Vielzahl von Funktionen steuert. Es besteht aus verschiedenen Regionen, die jeweils spezifische Aufgaben erfüllen. Zwei wichtige Regionen sind das Mesencephalon (Mittelhirn) und das Diencephalon (Zwischenhirn). Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau und die Funktion dieser beiden Hirnabschnitte.
Das Gehirn: Eine Einführung
Das Gehirn (Cerebrum) des Menschen wiegt im Schnitt 1.400 Gramm und steuert nahezu alle lebenswichtigen Körperfunktionen, ermöglicht Denken, emotionales Erleben und viele weitere Abläufe. Es verarbeitet Sinneseindrücke, koordiniert die Körperfunktionen und hält sie aufrecht. Milliarden von Gehirnnervenzellen (Neuronen) kommunizieren ständig miteinander und tauschen Informationen aus. Das Gehirn besteht aus zwei Hälften (Hemisphären), die durch den Balken (Corpus callosum) verbunden sind. Es ist in besonderem Maße vor Verletzungen geschützt, und seine verschiedenen Leistungen werden in speziell dafür zuständigen Hirnregionen erbracht. Die Hirntätigkeit kann anhand der begleitenden Stoffwechselvorgänge sichtbar gemacht werden, etwa durch Beobachtung des Sauerstoff- oder Zuckerverbrauchs.
Überblick über die Gehirnstruktur
Das Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:
- Großhirn (Telencephalon)
- Zwischenhirn (Diencephalon)
- Mittelhirn (Mesencephalon)
- Kleinhirn (Cerebellum)
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata)
Dieser Artikel konzentriert sich auf das Mesencephalon und das Diencephalon.
Das Mesencephalon (Mittelhirn)
Lage und Aufbau
Das Mesencephalon, zu Deutsch Mittelhirn, stellt den obersten Abschnitt des Hirnstamms dar. Nach unten gliedert sich der Pons - die Brücke - an, darüber liegen bereits die Strukturen des Diencephalons, des Zwischenhirns. Das Mesencephalon ist der kleinste Abschnitt des Gehirns und befindet sich zwischen Pons und Diencephalon. Es ist entwicklungsgeschichtlich der älteste Teil des Gehirns. Das Mesencephalon teilt sich in Crura cerebri (Hirnschenkel), Tegmentum (Mittelhirnhaube) und Tectum (Mittelhirndach).
Lesen Sie auch: Anatomie der Nerven im Detail
Gliederung des Mesencephalons
Crura cerebri (Hirnschenkel): Ein großes Bündel Fasern, das Signale vom Cortex ins Rückenmark und zu Brücken- und Hirnnervenkernen leitet. Die Fasern sind fein säuberlich geordnet: An der Innenseite laufen die Verbindungen zum frontalen Cortex, weiter nach außen schließen sich die Fasern zum motorischen Cortex - die Pyramidenbahn - und ganz außen die zum Temporallappen an. Es zeigt sich sogar ein weiterer Homunculus: nach innen liegen die Fasern, die den Kopf versorgen, nach außen die der Füße. Von vorn betrachtet wird das Mittelhirn dominiert von besagten Hirnschenkeln.
Tectum (Vierhügelplatte): Von hinten zeigen sich zwei mal zwei Hügel, zusammengefasst als Vierhügelplatte, oder Tectum (oder Lamina tecti, oder Lamina quadrigema). Die oberen Hügel, die Colliculi superiores, erhalten über Sehnerv und Sehtrakt direkte Eingänge von der Netzhaut des Auges. Dabei geht es primär um Informationen über sich rasch ändernde Reize - also um Bewegung. Die Colliculi inferiores, die unteren Hügel, dienen als Umschaltstelle für die meisten Fasern der Hörbahn. Die Signale laufen von hier aus direkt zum Corpus geniculatum mediale des Thalamus und von dort weiter in den primären auditiven Cortex.
Tegmentum (Mittelhirnhaube): Zwischen Hirnschenkeln und Vierhügelplatte liegt das Tegmentum, in dem sich einige wichtige Kerne und Kerngebiete befinden. Die Substantia nigra grenzt sie von den Hirnschenkeln ab. Im Tegmentum mesencephali befinden sich verschiedene Strukturen, die man der weißen bzw. der grauen Substanz zuordnet.
Wichtige Strukturen im Tegmentum
Augenmuskelkerne: Sie steuern die sechs Muskeln pro Auge, die für die Blickrichtung verantwortlich sind. Die vertikalen Augenbewegungen sind Sache des Mittelhirns, die horizontalen dagegen vor allem in der Pons ausgelöst werden.
Substantia grisea periaqueductalis (periaquäduktales Grau): Spielt eine wichtige Rolle für die Schmerzunterdrückung und auch für die Reaktion von Kampf oder Flucht. Der Aquaeductus mesencephali, die "Wasserleitung" des Mittelhirns, fließt direkt durch dieses Grau hindurch. Als einzige Struktur des Gehirns verfügt das Mittelhirn über eine eigene Wasserleitung, den Aquaeductus mesencephali.
Lesen Sie auch: Nervensystem: Grundlagen verständlich gemacht
Nucleus ruber (roter Kern): Gehört zum extrapyramidalen motorischen System und übernimmt motorische Aufgaben, die nicht über die Pyramidenbahn verhandelt werden. Er ist Teil einer Neuronenschleife zwischen Olive, Kleinhirnkernen und Kleinhirnrinde. Seine rote Färbung verdankt der Nucleus ruber seinem hohen Eisengehalt.
Locus coeruleus (blauer Ort): Seine dunkel-bläuliche Färbung verdankt der Locus coeruleus dem Melanin seiner Zellen. Diese produzieren Noradrenalin - ein Stresshormon, weshalb der Locus coeruleus trotz seines schönen Namens nicht nur als Wecksystem - im Zusammenhang mit der Formatio reticularis (FR) - sondern gleich als Alarmsystem gilt.
Raphé-Kerne: Der einzige Standort der Serotonin-Produktion im Gehirn. Von hier aus setzen sie ihre wertvolle Fracht in weiten Teilen des Gehirns frei, vor allem im limbischen System.
Substantia nigra (schwarze Substanz): Ihren Namen verdankt sie einem hohen Melaninanteil in den Zellkernen. Der Neurotransmitter der Substantia nigra ist das Dopamin - und es sind diese dopaminergen Neurone, die bei Morbus Parkinson absterben.
Formatio reticularis: Ein ganzes Netz von verschalteten Kernen, die vielerlei Aufgaben haben und durch den gesamten Hirnstamm hindurchzieht. Neben zahlreichen wichtigen motorischen Zentren - wie der Substantia nigra und dem Nucleus ruber - finden sich hier in der Formatio reticularis einige wichtige Kerne für Vitalfunktionen.
Lesen Sie auch: Gehirnaufbau: Eine leicht verständliche Einführung
Funktionen des Mesencephalons
Wie im gesamten Hirnstamm ist auch im Mesencephalon Motorik ein großes Thema. Das Mittelhirn ist Teil des extramypramidalen Systems und somit in erster Linie für die Steuerung von Bewegungen verantwortlich.
Motorik: Hier liegen zum Beispiel der Nucleus ruber und die Substantia nigra, letztere bekannt geworden durch ihre traurige Rolle bei der Entstehung von Parkinson. Die Substantia nigra ist ein Kernkomplex des Mittelhirns, der aufgrund seines hohen Eisen- und Melaningehalts dunkel gefärbt ist. Durch das Mesencephalon verläuft der Nervus ocolomotorius (III. Hirnnerv), der für so gut wie alle Augenbewegungen zuständig ist.
Hören und Sehen: Die Colliculi superiores sind für die Verarbeitung visueller Reize und Augenbewegungen zuständig. Die Colliculi inferiores dienen als Umschaltstelle für die Hörbahn.
Schmerzunterdrückung und Kampf- oder Fluchtreaktion: Die Substantia grisea periaqueductalis spielt hier eine wichtige Rolle.
Regulation von Muskeltonus und Motorik: Der Nucleus ruber beeinflusst primär den Muskeltonus. Dadurch, dass sich seine Efferenzen ins Rückenmark ziehen, steht er in fortwährendem Kontakt mit dem Motorcortex. In der Pars compacta der Substantia nigra wird Dopamin hergestellt. Dieser als “Glückshormon” bekannte Botenstoff beeinflusst die Motorik und hält die Neurotransmitter GABA und Acetylcholin in Schach.
Klinische Bedeutung
Morbus Parkinson: Eine der bekanntesten Krankheiten, die mit einer Fehlfunktion des Mittelhirns einhergeht. Bei dieser Erkrankung kommt es zu einer Verlangsamung und Verarmung der Bewegungen, die in der Regel mit Muskelstarre und -zittern einhergehen. Als Auslöser gilt das Absterben der dopaminergen Nervenzellen der Substantia nigra. Bis zu 70 Prozent dieser Zellen können untergehen, bevor die Symptome sichtbar werden.
Schädigungen der Colliculi superiores: Einem Objekt mit den Augen zu folgen, ist nicht mehr möglich, wobei weiterhin sämtliche optischen Reize wahrgenommen und verarbeitet werden.
Schädigung der Colliculi inferiores: Kann zu reduzierter Hörfähigkeit führen.
Tumore im Mittelhirn: Können sich in Form verschiedener Symptome bemerkbar machen.
Das Diencephalon (Zwischenhirn)
Lage und Aufbau
Das Zwischenhirn (Diencephalon) liegt zwischen Großhirn und Hirnstamm. Es besteht unter anderem aus dem Thalamus und dem Hypothalamus.
Bestandteile des Diencephalons
Thalamus: Im Thalamus treffen Informationen aus dem Körper und den verschiedenen Sinnesorganen ein. Der Thalamus leitet die Signale an das Großhirn weiter, nachdem er die Informationen im Vorfeld gefiltert hat. Dies vermeidet, dass das Hirn überlastet wird.
Hypothalamus: Der Hypothalamus steuert als übergeordnetes Schaltzentrum zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus, den Wasserhaushalt, die Schweißsekretion sowie Schmerz- und Temperaturempfinden. Er lässt sich sowohl über Nerven als auch durch Hormone beeinflussen. Der Hypothalamus steht in direktem Kontakt mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und verbindet das Hormon- mit dem Nervensystem.
Hypophyse (Hirnanhangsdrüse): Schüttet Hormone oder Vorstufen von Hormonen in die Blutbahn aus.
Funktionen des Diencephalons
Das Diencephalon spielt eine zentrale Rolle bei der Steuerung verschiedener Körperfunktionen:
Thalamus: Verarbeitung von Sinneseindrücken und Weiterleitung an das Großhirn.
Hypothalamus: Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus, Wasserhaushalt, Schweißsekretion, Schmerz- und Temperaturempfinden, Sexualtrieb.
Hypophyse: Hormonproduktion und -ausschüttung.
Das Gehirn als Ganzes
Das Gehirn besteht aus einer Reihe unterschiedlicher Gehirnzellen. Die wichtigsten und häufigsten Gehirnzellen sind die Nervenzellen (Neurone): Von ihnen gibt es im menschlichen Gehirn ungefähr 200 Milliarden. Der Körper der Nervenzelle misst etwa 5 bis 100 Mikrometer (1 Mikrometer entspricht einem Tausendstel Millimeter). Die Nervenzellfortsätze verjüngen sich auf einen Durchmesser von etwa einem Mikrometer. Am Ende des Axons befinden sich die Endplatten. Dort, wo sie die benachbarte Zelle berühren, bilden sich Synapsen aus. Die Gehirnzellen tauschen Informationen untereinander durch chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) über die Synapsen aus. Je mehr Synapsen eine Nervenzelle hat, desto mehr Informationen kann sie übertragen. Nervenzellen teilen sich nach der Geburt nicht mehr.
Die Nervenzellen werden von den sogenannten Gliazellen umhüllt. Gliazellen machen etwa 50 Prozent der gesamten Hirnmasse aus. Die meisten Hirntumoren entstehen aus diesen Gliazellen (sog. Gliome, z. B. Astrozyten haben für den Stoffwechsel und die Versorgung des Gehirns eine wichtige Funktion und sind am Aufbau der Blut-Hirn-Schranke beteiligt. Oligodendrozyten bilden die Markscheiden um die Nervenzellfortsätze, die Ependymzellen kleiden die Gehirnkammern (Ventrikel) aus.
Blutversorgung des Gehirns
Bedeutsam sind auch die zahlreichen feinen Blutgefäße des Gehirns: die Kapillaren. Die Blut-Hirn-Schranke lässt nur wenige Stoffe passieren. Welche Stoffe die Blut-Hirn-Schranke durchlässt, kontrollieren die Endothel- und Gliazellen. Das Gehirn wird über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna) und die Arteria vertebralis mit Blut versorgt. Durch einen Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri) wird sichergestellt, dass der Blutbedarf des Gehirns auch bei Schwankungen in der Blutzufuhr ausreichend gedeckt ist.
tags: #aufbau #gehirn #mesencephalon #diencephalon #etc