Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das wie ein großer Computer arbeitet. Es verarbeitet Sinneseindrücke und Informationen des Körpers und sendet Botschaften in alle Bereiche des Körpers zurück. Doch das Gehirn kann weit mehr als eine Maschine: Mit dem Gehirn denkt und fühlt der Mensch, hier liegen die Wurzeln seiner Intelligenz. Ein wichtiger Bestandteil dieses komplexen Systems ist die Brücke, auch Pons genannt. Dieser Artikel beleuchtet die Funktion, Anatomie und Bedeutung der Brücke im Gehirn.
Das Gehirn: Ein Überblick
Unser Denkorgan ist ungefähr so groß wie zwei geballte Fäuste und wiegt etwa 1,5 Kilogramm. Von außen ähnelt das Gehirn durch Windungen und enge Spalten einer überdimensionalen Walnuss. Das Großhirn besteht aus einer rechten und einer linken Gehirnhälfte. Beide sind durch ein dickes Bündel aus Nervenfasern verbunden, dem Balken. Jede Gehirnhälfte besteht wiederum aus sechs Bereichen (Lappen) mit unterschiedlichen Funktionen. Das Großhirn kontrolliert Bewegungen und verarbeitet Sinneseindrücke von außen. Hier entstehen bewusste und unbewusste Handlungen und Gefühle. Es ist außerdem für Sprache und Hören, Intelligenz und Gedächtnis verantwortlich.
Die beiden Gehirnhälften haben zum Teil unterschiedliche Funktionen: Während die linke Hälfte bei den meisten Menschen auf Sprache und abstraktes Denken spezialisiert ist, kommt die rechte in der Regel dann zum Einsatz, wenn es um räumliches Denken oder bildhafte Zusammenhänge geht. Die rechte Gehirnhälfte steuert die linke Körperseite, die linke Hälfte ist für die rechte Seite zuständig. Im Großhirn ist die Hirnrinde der linken Gehirnhälfte für die Sprache verantwortlich. Die Hirnrinde der rechten Gehirnhälfte vermittelt dem Gehirn die räumliche Stellung des Körpers - beispielsweise, wo sich der Fuß gerade befindet. Der Thalamus teilt dem Großhirn unter anderem Sinneseindrücke der Haut, der Augen und der Ohren mit. Der Hypothalamus reguliert zum Beispiel Hunger, Durst und Schlaf und kontrolliert zusammen mit der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) den Hormonhaushalt.
Der Hirnstamm schaltet Informationen vom Gehirn zum Kleinhirn und dem Rückenmark um und kontrolliert Bewegungen der Augen sowie die Mimik. Das Gehirn muss ständig mit genügend Sauerstoff, Glukose und weiteren Nährstoffen versorgt werden. Deshalb ist es besonders gut durchblutet. Die vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior) versorgt das Gewebe hinter der Stirn und im Bereich des Scheitels.
Die mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media) ist für die Seite und weiter innen liegende Gehirnbereiche wichtig. Die vordere und die mittlere Hirnarterie zweigen von der inneren Halsschlagader ab.
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Die hintere Hirnarterie (Arteria cerebri posterior) versorgt den Hinterkopf und den unteren Bereich des Gehirns sowie das Kleinhirn. Sie wird mit Blut aus den Wirbelarterien gespeist.
Bevor die drei Arterien in „ihre“ Hirnregionen ziehen und sich dort in kleinere Äste verzweigen, liegen sie nahe beieinander unterhalb des Gehirns. Hier sind sie über kleinere Blutgefäße miteinander verbunden - ähnlich wie in einem Kreisverkehr. Auch an weiter entfernten Stellen gibt es Verbindungswege zwischen den einzelnen Arterien. Das hat den Vorteil, dass Durchblutungsstörungen im Gehirn bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden können: Wenn zum Beispiel ein Arterienast allmählich immer enger wird, kann über diese „Umwege“ (sogenannte Kollateralen) trotzdem Blut in den betroffenen Hirnbereich fließen.
Die feinsten Aufzweigungen (Kapillaren) der Hirnarterien geben zwar Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut an die Gehirnzellen ab - für andere Stoffe sind sie jedoch weniger durchlässig als vergleichbare Blutgefäße im übrigen Körper. Fachleute nennen diese Eigenschaft „Blut-Hirn-Schranke“. Sie kann das empfindliche Gehirn zum Beispiel vor im Blut gelösten Schadstoffen schützen.
„Verbrauchtes“ - also sauerstoffarmes - Blut wird über die Gehirnvenen abtransportiert. Sie leiten es in größere Blutgefäße, die sogenannten Sinusse. Die Sinuswände sind durch harte Hirnhaut verstärkt, die die Gefäße gleichzeitig aufspannen.
Der Hirnstamm: Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark
Der Hirnstamm ist der vom Großhirn überlagerte Bereich des Gehirns unterhalb des Zwischenhirns, wobei das Kleinhirn nicht mit dazugerechnet wird. Der Hirnstamm geht an der Schädelbasis über die Medulla oblongata in das Rückenmark über. Die Kerngebiete der Hirnnerven III bis XII verlaufen durch den Hirnstamm. Der Hirnstamm ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns. Zusammen mit dem Zwischenhirn (Diencephalon), teils auch mit dem Kleinhirn und Teilen des Endhirns wird er oft auch synonym als Stammhirn bezeichnet. Der Hirnstamm umfasst alle Teile des Gehirns, die sich in der embryonalen Entwicklung aus dem sogenannten zweiten und dritten Hirnbläschen entwickelt haben. Zum Stammhirn dagegen werden alle Hirnteile außer dem Großhirn gerechnet.
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Der Hirnstamm besteht aus dem Mittelhirn (Mesencephalon), der Brücke (Pons) und dem verlängertem Mark (Medulla oblongata, Nachhirn oder Myelencephalon). Die Brücke und das Kleinhirn werden auch als Metencephalon (Hinterhirn) bezeichnet. Es bildet zusammen mit dem Myelencephalon (verlängerten Mark) das Rautenhirn (Rhombencephalon). Der Hirnstamm bildet die Schnittstelle zwischen dem übrigen Gehirn und dem Rückenmark. Aus dem Körper aufsteigende und in den Körper absteigende Informationen leitet er überkreuz weiter, daher ist die rechte Gehirnhälfte für die linke Körperhälfte zuständig und umgekehrt.
Der Hirnstamm ist für die essenziellen Lebensfunktionen zuständig wie die Steuerung der Herzfrequenz, des Blutdrucks und der Atmung. Zudem ist er für wichtige Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- und Husten-Reflex verantwortlich. Auch der Schlaf und die verschiedenen Schlaf- und Traumphasen werden hier kontrolliert. Der Hirnstamm befindet sich im unteren Schädelbereich an der Schädelbasis, verdeckt von Groß- und Kleinhirn. Nach unten geht er mit einer nicht genau definierten Grenze in das Rückenmark über - dieser Bereich wird Medulla oblongata (verlängertes Mark) genannt. In diesem Bereich, der Pyramidenkreuzung, kreuzen die vom Gehirn kommenden Nervenbahnen auf die Gegenseite.
Mittelhirn (Mesencephalon)
Das Mittelhirn (Mesencephalon) ist der kleinste Hirnabschnitt. Leitstrukturen des Mesencephalons, einschließlich der Colliculi superiores, des Ncl. ruber, des Crura cerebri, der Substantia nigra, des N. oculomotorius und seines Kerns, sowie des Aquaeductus mesencephali. Ncl. Ncl. n. oculomotorii, Ncl. accessorius n. Ncl. n. Querschnitt des Mesencephalons auf Höhe der Colliculi superiores.
Verschiedene Äste der A. A. cerebelli superior Aa. Arterielle Versorgung des Mesencephalons: In Rot Versorgungsgebiet der A. collicularis, in Grün der Aa. thalamoperforans anterior und in Blau die A. chorioidea posterior. Alle diese Gefäße sind Äste der A. cerebri posterior aus der A. basilaris.
Medulla oblongata
Medulla oblongata bedeutet auf deutsch “verlängertes Mark”, was daher kommt, dass sie sich dem Rückenmark anschließt und den Übergang von Rückenmark zu Hirnstamm kennzeichnet. Sie ist der kaudalste Teil des Gehirns und enthält neben wichtigen Faserbahnen einige Zentren, die für Reflexe und andere nicht willkürliche Funktionen - Atmung, Verdauung und Schlaf-Wach-Zustand - verantwortlich sind.
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IX (N. X (N. XI (N. XII (N. Beginnt im motorischen Kortex → 2. Sensorischer Kern des N. Projektion auf den Ncl. Aɑ und Aß somatosensorische Fasern aus den Ncl. Projektion auf den Ncl. Ncll. Lateral: A. Medial: A. Arterielle Versorgung der Medulla oblongata: Der am weitesten mediale Teil, rot dargestellt, wird von der A. spinalis anterior versorgt. Daneben in Blau das Versorgungsgebiet aus den Aa. vertebrales dargestellt. Lateral wird die Medulla oblongata von der A. cerebellaris posterior inferior (PICA), hier in Grün, versorgt.
Formatio reticularis
Es gibt im Gehirn noch eine Substanz, die wir kurz beschreiben wollen, die Formatio reticularis. Es handelt sich hierbei nicht um einen genau umrissenen Bereich desGehirns; die Formatio reticularis ist vielmehr eine Ansammlung von Nervenzellen und dazugehörigen Faserzügen, die sich durch verschiedene Bereiche des Gehirns zieht. Die Formatio reticularis findet sich in Hirnstamm, im Cerebellum (Kleinhirn), dem verlängerten Mark und dem Rückenmark. Hier werden die über die Nerven gesammelten Informationen sortiert und gefiltert, sie „entscheidet“ darüber, was wichtig genug ist, um an das Großhirn weitergeleitet zu werden. Die an das Großhirn weitergeleiteten Informationen werden uns so „bewusst“. Informationen, die nicht an das Großhirn weitergeleitet werden, können durch Impulse der Formatio reticularis zu unbewussten Reaktionen führen. Sie ist der wichtigste Bestandteil der körpereigenen „Alarmanlage“, dem ARAS („Alarmierungssystem“ des Körpers). Das ARAS sendet Signale in unser Bewusstsein, diese Signale werden uns aufgrund ihrer außerordentlichen Wichtigkeit sofort bewusst. Das ARAS sorgt dafür, dass wir unsere Aufmerksamkeit auf diese eine wichtige Handlung konzentrieren und Nebensächlichkeiten ausblenden.
Die Brücke (Pons): Eine detaillierte Betrachtung
In der Mitte des Hirnstamms hebt sich nach vorn deutlich erkennbar ein dicker Wulst ab - die Brücke, auf Lateinisch männlich: der Pons. Er ist der Namensgeber für diesen Abschnitt des Hirnstamms. Nach unten liegt die Medulla oblongata und die Brücke lässt sich mit ihren auf- und absteigenden Bahnsystemen als deren direkte Fortsetzung betrachten. Der Pons bildet eine wichtige Umschaltstelle zwischen Kleinhirn und Motorcortex. Medulla oblongata und Pons bilden gemeinsam den Boden des vierten Ventrikels, der Rautengrube.
Der genannte Wulst besteht aus einem breiten Band an Fasern, die - so schien es frühen Anatomen - die beiden Kleinhirnhemisphären miteinander verbinden. Daher der Name. Doch das erwies sich als falsch. Tatsächlich handelt es sich um corticopontine Fasern, also um solche, die vom Cortex in die Pons ziehen. Der Wulst selbst ist also primär ein Faserzug, doch im Pons verbirgt sich weit mehr. So erkennt man mittig eine feine Furche. Die beiden Erhebungen rechts und links lassen im Inneren den Verlauf der Pyramidenbahn - zwischen motorischem Cortex und Rückenmark - erahnen. Um die Pyramidenbahn herum liegen zahlreiche Kerne, die Nuclei pontis, und deren Aufgabe lässt sich vielleicht tatsächlich mit der einer Brücke vergleichen: Indem sie die oben angesprochenen cortipontinen Fasern umschalten und als pontocerebelläre Bahnen in die jeweils gegenüberliegende Kleinhirnhälfte senden, dienen sie motorischen Signalen als Brücke. Damit dreht sich im vorderen Bereich der Pons also alles um Motorik, hier werden die willkürmotorischen Signale der Großhirnrinde als eine Art Kopie ins Kleinhirn weitergeleitet, das die Bewegung daraufhin feiner abstuft und präzisiert.
Wie gesagt, der Pons ist eine Fortsetzung der Medulla oblongata und ihr daher im Aufbau sehr verwandt: So setzt sich zum einen das auffällige Netz der Formatio reticularis fort, das essenzielle vegetative Aufgaben erfüllt - zum Beispiel die Steuerung der Herztätigkeit, des Kreislaufs und der Atmung. Zur Formatio reticularis gehört auch das aufsteigende retikuläre aktivierende System, ohne das Bewusstsein nicht möglich ist. Zu diesen zahllosen Kernen gesellen sich noch einige der Hirnnervenkerne. Doch einzig der fünfte Hirnnerv tritt direkt aus dem Pons aus. Funktional werden in dem Pons Geschmack und besonders Gehör verortet. Dazu kommen einige autonome Funktionen wie die Atmung, und an Beispielen wie diesen lässt sich die Bedeutung des Hirnstamms einmal mehr greifen: selbst kleine Schäden in diesem sensiblen Gebiet können schwere Folgen haben. Etwas weniger bedrohlich, dafür ungewöhnlich ist der Fall eines Patienten, dessen Pons geschädigt war und dessen Bewegungen in der Folge in der Traumphase des Schlafes nicht gehemmt wurden.
Als Teil des Stammhirns hat der Pons (zu Deutsch die Brücke) wichtige Aufgaben bei der Informationsweitergabe und Verarbeitung. Er ist die einzige Verbindung des Körpers zum Kleinhirn und besitzt viele wichtige Umschaltpunkte für Nerven. Die Brücke (lateinisch “Pons”) ist der etwa zweieinhalb Zentimeter lange, mittlere Teil des Hirnstamms (Truncus encephali). Ihr Name kommt nicht von ungefähr, denn sie bildet eine Brücke zwischen einem Großteil des peripheren Nervensystems, dem Groß- und dem Kleinhirn. Am intakten Gehirn ist der Pons nur von unten (basal) sichtbar. Lateral bedecken die Temporallappen die Struktur des Hirnstamms, nach dorsal schließt sich das Cerebellum an. Von letzterem wird er durch den Ventriculus quartus - den vierten Ventrikel des Liquorsystems - getrennt, wobei der dorsale Pons seinen rautenförmigen Boden bildet. Seitlich verlaufen die drei paarigen Pedunculi cerebellaris, die mächtigen Faserverbindungen zum Kleinhirn. Die Brücke selbst ist nach ventral hin vorgewölbt, wobei die Form durch horizontal (Fibrae pontis transversae) und vertikal (Fibrae pontis longitudinales) verlaufende Faserstränge hervorgerufen wird. Sie bilden die weiße Substanz der Pars basilaris pontis, der Basis. Ihre graue Substanz liegt zwischen den Axonen und besteht aus sogenannten Brückenkernen, den Nuclei pontis. Dorsal liegt das Tegmentum pontis - die Haube. Die Gefäßversorgung des Pons erfolgt durch die entsprechend benannten Aa. Pontis, die A. basilaris entspringen. Letztere ist wiederum der unpaare Zusammenschluss der beiden Aa.
Ein Großteil aller Informationen, die von peripheren Nerven an das Gehirn weitergeleitet werden, passieren in ihrem Verlauf den im Hirnstamm gelegenen Pons. Die Fibrae pontis transversae entstammen Fasern, die ursprünglich aus dem Cortex stammen. Sie werden in ihrem Verlauf an den Nuclei pontis umgeschaltet und kreuzen als Fibrae zur Gegenseite. Letztendlich gelangen sie durch die Pedunculi cerebellaris ins Kleinhirn.
Funktionelle Bedeutung der Hirnnervenkerne im Pons
Die Hirnnervenkerne im Pons nehmen ebenfalls eine hohe funktionelle Bedeutung ein. Sie sind für die Steuerung von Muskeln und Drüsen wichtig und verarbeiten Informationen über Berührungen oder Nozizeption („Schmerz“).
| Kern | Lage | Hirnnerv | Funktion |
|---|---|---|---|
| Ncl. nervi abducentis | Pons | N. abducens (IV) | Steuerung M. rectus lateralis (äußerer Augenmuskel) |
| Ncl. motorius nervi trigemini | Pons | N. mandibularis nervi trigemini (V) | Steuerung Kaumuskulatur |
| Ncl. nervi facialis | Pons | N. facialis (VII) | Steuerung mimische Muskulatur |
| Ncl. salivatorius superior | Pons | N. facialis (VII) | Ggl. pterygopalatinum, Steuerung Gll. lacrimalis, nasales, palatinae; Ggl. submandibularis, Steuerung Gll. submandibularis, lingualis anterior, sublingualis |
| Ncl. olivaris superior | unterer Pons | N. vestibulocochlearis (VIII) | Haarzellen des Corti-Organs (Hören) |
| Nucleus principalis nervi trigemini | Pons | N. trigeminus (V) | Druck- und Berührungsempfindung von Gesichts- und Schleimhaut in Mund- und Nasenhöhle |
| Nucleus spinalis nervi trigemini | Pons bis Zervikalmark | N. trigeminus (V) | Grobe Druck- und Berührungsempfindung, Schmerz- und Temperatursinn in Mund- und Nasenhöhle |
| Ncll. cochleares (auf jeder Seite 2) | Pons und Medulla oblongata | N. vestibulocochlearis (VIII) | Innenohr (Hörsinn) |
| Ncll. vestibulares (auf jeder Seite 4) | Pons und Medulla oblongata | N. vestibulocochlearis (VIII) | Gleichgewichtssinn |
4 Hirnnerven, die von den Pons kommen: V, VI, VII und VIII. Alle von diesen stammen aus dem Tegmentum pontis. Die Blutversorgung des Pons erfolgt hauptsächlich über die die Äste der A. Zusätzliche Versorgung kommt von Ästen der A. Arterielle Versorgung der Pons: In Rot das Versorgungsgebiet der kurzen Äste der Arteria basilaris, das Versorgungsgebiet die langen peripheren Äste der A. basilaris sowie Äste der A. cerebellaris superior ist in Blau gekennzeichnet und das Gebiet der paramedianen Äste der A. basilaris in Grün.
Dorsal: 4. V (N. VI (N. VII (N. VIII (N. Motorischer Kern (Ncl. n. Sensorische Kerne (Ncl. n. Ausgehend vom 1.
Pathologien der Brücke (Pons)
Die wichtige Rolle des Pons zeigt sich auch bei Ausfällen in diesem Bereich: Pathologien der Brücke können sich schnell auf den gesamten Körper auswirken und sind generell relativ riskant mit einer hohen Letalität (Sterberate).
Zentrale pontine Myelinolyse (ZPM)
Die Zentrale pontine Myelinolyse (ZPM) ist eine neurologische Erkrankung des Pons, bei der ohne ersichtlichen Grund die Myelinisolierung der Nervenbahnen (vor allem im zentralen Teil) degenerieren. Die Symptome können unterschiedlich sein und von Problemen bei der Sprachbildung, Augenbewegung oder Schluckvorgängen bis hin zu Bewusstseinsstörungen, komatösen Zuständen und dem Locked-In Syndrom führen. Ursachen können unterschiedlich sein. So kann das Syndrom etwa durch Alkoholmissbrauch, Mangelernährung, Verbrennungen oder Hormonstörungen ausgelöst werden. Auch der zu schnelle Ausgleich einer Hyponatriämie kann zur ZPM führen.
Locked-In-Syndrom
Beim Locked-In-Syndrom sind die Patienten/-innen wach und bei vollem Bewusstsein. Sprachverständnis und die Aufnahme sind ebenfalls erhalten. Durch Lähmungserscheinungen ist die Bewegungs- und Artikulationsmöglichkeit auf vertikale Augenbewegungen und den Lidschluss beschränkt. Typische Ursache neben dem ZMR ist ein Verschluss der A.
Millard-Gubler-Syndrom
Das Millard-Gubler-Syndrom oder Brückensyndrom wird durch eine Durchblutungsstörung - etwa nach einem Schlaganfall - ausgelöst und kann die laterale oder paramediane Basis oder die Haube des Pons betreffen. Laterale Brückensyndrome führen zu Bewegungs- und Empfindungseinschränkungen, Paramediane zu spastischen Halbseitenlähmungen.