Frontaler Kortex: Unterteilungen und Funktionen

Der zerebrale Kortex (Großhirnrinde) ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns und des Zentralnervensystems. Er nimmt den oberen Teil der Schädelhöhle ein und besteht aus vier Lappen, die in zwei Hemisphären unterteilt sind, welche zentral durch das Corpus callosum verbunden sind. Die Rinde enthält erkennbare Gyri, die durch Sulci getrennt sind. Die Großhirnrinde ist essentiell für das bewusste Erleben von Sinnesreizen und die Planung komplexer Aufgaben und Prozesse. Das Großhirn ist der größte Anteil des Gehirns.

Einleitung

Der Frontallappen, lateinisch Lobus frontalis, ist der am weitesten vorne liegende Teil des Gehirns und der größte der vier Großhirnlappen. Er spielt eine entscheidende Rolle bei einer Vielzahl von kognitiven, motorischen und emotionalen Funktionen. Aufgrund seiner komplexen Aufgaben und seiner weitläufigen Vernetzung mit anderen Hirnbereichen ist der Frontallappen von großer Bedeutung für das menschliche Verhalten und die Persönlichkeit.

Gliederung und Anatomie des Frontallappens

Der Frontallappen nimmt den gesamten vorderen Teil des Cortex bis zur Zentralfurche ein und macht etwa ein Drittel des Gehirns aus. Er befindet sich in der vorderen Schädelgrube und erstreckt sich seitlich bis zum Sulcus lateralis, auch Sylvische Fissur genannt. Nach hinten wird er durch den Sulcus centralis (Zentralfurche) begrenzt, der ihn vom Parietallappen trennt. Unterhalb des Frontallappens liegen die Augenhöhlen.

Hemisphären und Verbindungen

Das Großhirn wird durch die Fissura longitudinalis (Hirnlängsfurche) in zwei Hemisphären geteilt, die jedoch durch den Balken (Corpus callosum) miteinander verbunden sind. Der Frontallappen ist sowohl Ausgangs- als auch Eingangspunkt für zahlreiche Nervenbahnen, die eine Kommunikation zwischen verschiedenen Hirnbereichen ermöglichen.

Funktionelle Unterteilung

Der Frontallappen lässt sich anhand seiner Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci) in verschiedene Bestandteile untergliedern. Der Gyrus frontalis inferior wird weiter unterteilt in:

Lesen Sie auch: Behandlungsmöglichkeiten bei Stirnkopfschmerzen

• Pars orbitalis: Über der Augenhöhle gelegen.
• Pars triangularis: Dreieckig, in der Regel nur auf einer Seite vorhanden.
• Pars opercularis: Deckelartig (lat. operculum).

Zusätzlich kann der Frontallappen anhand seiner Funktionen in folgende Bereiche unterteilt werden:

• Broca-Areal: Für die motorische Sprachproduktion zuständig, meist links im Gyrus frontalis inferior lokalisiert.
• Primär motorischer Kortex: Ursprung der willkürlichen Motorik, lokalisiert im Gyrus praecentralis.
• Prämotorischer und Supplementär Motorischer Kortex: Beteiligt an der Planung und Ausführung komplexer Bewegungsabläufe.
• Frontales Augenfeld / Blickzentrum: Steuert willkürliche Augenbewegungen.
• Präfrontaler Kortex (PFC): Verantwortlich für höhere kognitive Leistungen, moralisches und ethisches Verhalten, Emotionen, Zielstrebigkeit, Konzentration und das Kurzzeitgedächtnis.

Blutversorgung des Frontallappens

Der Frontallappen wird von zwei der drei großen Arterien im Gehirn versorgt:

• Arteria cerebri anterior (vordere Hirnarterie): Versorgt die zur Mitte hin gelegenen Anteile des Lobus frontalis.
• Arteria cerebri media (mittlere Hirnarterie): Versorgt die äußeren Gebiete des Lobus frontalis.

Der Abtransport des venösen Blutes erfolgt hauptsächlich über oberflächliche Gehirnvenen (Venae superficiales cerebri), die in den Sinus durae matris münden, ein Abflussbecken des Kopfes, von wo aus das Blut in die innere Drosselvene gelangt.

Funktionelle Bereiche des Frontallappens im Detail

Motorischer Kortex

Der motorische Kortex ist vor allem für die Planung, Steuerung und Ausführung willkürlicher Bewegungen zuständig. Der primäre motorische Kortex liegt im Gyrus praecentralis, direkt vor der Zentralfurche (Sulcus centralis). Er wird als Ursprung der willkürlichen Motorik betrachtet, besonders in Bezug auf Schnelligkeit, Richtung und Kraftentwicklung. Die Axone seiner Pyramidenzellen bilden die Pyramidenbahn, die zum Rückenmark zieht, wo die Bewegungsimpulse zur Muskulatur verschaltet werden.

Direkt nach vorn, Richtung Stirn, schließt sich der prämotorische Cortex an, der an komplexen Bewegungsabläufen beteiligt ist. Auch er ist in Form einer Körperkarte organisiert, wobei der mediale prämotorische Cortex mehr an geplanten Bewegungen beteiligt zu sein scheint, während der laterale Bereich eher auf sensorische Signale reagiert. Das vergleichsweise kleine supplementär-motorische Areal liegt direkt vor dem prämotorischen Cortex auf der Oberfläche. Die Neurone hier sind an der Entwicklung des Bewegungsplans beteiligt.

Lesen Sie auch: Frontalkortex-Überaktivität: Ein umfassender Überblick

Sensorischer Kortex

Der sensorische Kortex lässt sich in verschiedene Bereiche unterteilen, die jeweils für die Verarbeitung sensorischer Informationen aus verschiedenen Sinnessystemen zuständig sind. Dazu gehören:

• Primärer somatosensorischer Kortex (im Gyrus postcentralis): Verarbeitet Informationen aus dem Tastsinn sowie Schmerz-, Temperatur- und Körperpositionssinn. Empfängt kontralateralen somatosensorischen Input vom ventralen Ncl. posteromedialis und dem ventralen Ncl.
• Visueller Kortex (im Okzipitallappen): Zuständig für die Verarbeitung visueller Informationen. Die Lage des primären visuellen Kortex befindet sich in der hintersten Region des Gehirns im Okzipitallappen.
• Auditiver Kortex (im Temporallappen): Verarbeitet auditive Informationen. Der primäre auditive Kortex befindet sich im Temporallappen.
• Gustatorischer Kortex (im Bereich des insulären Kortex): Beteiligt an der Geschmackswahrnehmung.
• Olfaktorischer Kortex (im Bereich des Temporallappens und des limbischen Systems): Verarbeitet Geruchsinformationen.

Assoziationskortex

Diese Bereiche des Kortex sind für komplexere Funktionen wie Denken, Entscheidungsfindung, Sprache und Bewusstsein zuständig. Sie integrieren sensorische und motorische Informationen und sind in fast allen Teilen des Kortex zu finden, mit großen Anteilen im Frontal-, Parietal- und Temporallappen.

• Parietaler Assoziationskortex: Wichtig für die Integration sensorischer Informationen und die räumliche Orientierung.
• Temporallappen-Assoziationsbereiche: Beteiligt an Gedächtnisbildung, Sprachverständnis und Emotionsverarbeitung.
• Limbischer Kortex: Dieser Bereich, zu dem Teile des Frontallappens, des Temporallappens und des insulären Kortex gehören, ist wesentlich für Emotionen, Triebe und Gedächtnis. Das limbische System besteht aus mehreren Komponenten: dem Hippocampus, dem parahippocampalen Gyrus mit entorhinalem Kortex, dem Gyrus cinguli, der Amygdala und den Corpora mamillae.

Broca- und Wernicke-Region

Spezifische Bereiche im Frontal- bzw. Temporallappen, die entscheidend für Sprachproduktion und -verständnis sind. Das Wernicke-Areal befindet sich im Temporallappen und ist vor allem für das Verstehen von Sprache entscheidend. Das Wernicke- und das Broca-Areal bilden das Sprachzentrum im Gehirn.

Präfrontaler Kortex (PFC)

Der präfrontale Kortex (PFC) ist der am weitesten entwickelte Teil des Frontallappens und nimmt eine Schlüsselrolle bei höheren kognitiven Funktionen ein. Er erstreckt sich vom frontalen Pol bis zum prämotorischen Kortex und wird in verschiedene Bereiche unterteilt:

• Dorsolateraler Präfrontalcortex (DLPFC): Beteiligt an Arbeitsgedächtnis, Planung, Entscheidungsfindung und zielgerichtetem Verhalten.
• Orbitofrontaler Cortex (OFC): Reguliert Emotionen, soziales Verhalten und Belohnungsverarbeitung.
• Ventrolateraler Präfrontalcortex (VLPFC): Zuständig für Inhibition, Aufmerksamkeitssteuerung und Sprachverarbeitung.
• Frontopolare Region: Beteiligt an komplexer Planung und metakognitiven Prozessen.

Der PFC ist massiv vernetzt und erhält Informationen von fast allen sensorischen Assoziationscortices, dem Hypothalamus, den Raphe-Kernen und dem ventralen Tegmentum. Er ist wechselseitig verbunden mit dem Septum, der Amygdala, dem Nucleus caudatus und der Pons. Eine prominente Faserverbindung führt zudem zum primären motorischen Cortex.

Lesen Sie auch: Die Rolle des Kortex

Kortikale Asymmetrie

In der menschlichen Gehirnstruktur zeigt sich eine ausgeprägte funktionelle Asymmetrie, was bedeutet, dass die beiden Gehirnhälften unterschiedliche Rollen bei der Verarbeitung von Aufgaben übernehmen. Diese Spezialisierung, auch als Lateralisation bekannt, führt dazu, dass bestimmte Funktionen primär oder ausschließlich von einer der beiden Hemisphären übernommen werden.

Üblicherweise fungiert bei Rechtshändern die linke Gehirnhälfte als die dominante Hemisphäre. Sie ist vorrangig zuständig für Prozesse, die abstraktes und symbolisches Denken erfordern, wie Sprachgebrauch, motorische Steuerung und die Planung von Bewegungsabläufen. Im Gegensatz dazu ist die rechte Gehirnhälfte stärker in nonverbale Aufgaben involviert.

Schädigungen des Frontallappens und ihre Folgen

Schäden des Frontallappens führen meist zu massiven Symptomen, die als Frontallappensyndrom oder Frontalhirnsyndrom bezeichnet werden. Diese können durch traumatische Verletzungen, Entzündungen, Tumore oder Durchblutungsstörungen verursacht werden.

Mögliche Symptome sind:

• Veränderungen der Persönlichkeit: Impulsivität, Reizbarkeit, mangelnde Einsicht und Verlust sozialer Kompetenzen.
• Exekutive Dysfunktion: Schwierigkeiten bei Planung, Entscheidungsfindung, Problemlösung und Arbeitsgedächtnis.
• Motorische Störungen: Spastische oder schlaffe Lähmungen, Verlust der Fähigkeit zur Ausführung erlernter Bewegungen (Apraxie).
• Sprachstörungen: Motorische Aphasie (Broca-Aphasie), Schwierigkeiten bei der Bildung von Wörtern und Sätzen.
• Emotionale Störungen: Pseudo-depressive oder pseudo-psychopathische Störungen, Apathie, Antriebslosigkeit oder Enthemmung.

Ein bekanntes Beispiel für die Auswirkungen einer Frontallappenschädigung ist der Fall von Phineas Gage, einem Eisenbahnarbeiter, dessen Persönlichkeit sich nach einem Unfall, bei dem eine Eisenstange seinen Frontallappen durchdrang, dramatisch veränderte.

tags: #frontaler #kortex #unterteilungen