Obwohl die bemerkenswerten Leistungen des menschlichen Gehirns hauptsächlich in anderen Bereichen erbracht werden, ist das Überleben ohne den Hirnstamm unmöglich. Der Hirnstamm, auch Truncus cerebri genannt, ist entwicklungsgeschichtlich der älteste Teil unseres Gehirns. Er verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und steuert lebenswichtige Funktionen.
Überblick über den Hirnstamm
Der Hirnstamm ist zwar nur so groß wie ein Daumen, seine Bedeutung für das Funktionieren des Gehirns und des gesamten Organismus ist jedoch enorm. Er ist die zentrale Verbindungsstelle zwischen dem Gehirn und dem Rückenmark. Oben schließen sich Zwischen- und Großhirn an, nach hinten das Kleinhirn. Nach unten geht der Hirnstamm nahtlos in das Rückenmark über.
Anatomen unterteilen den Hirnstamm in drei Hauptteile:
- Medulla oblongata (verlängertes Rückenmark): Dieser unterste Bereich geht nahtlos in das Rückenmark über. Die Medulla oblongata steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck.
- Mittelhirn (Mesencephalon): Das Mittelhirn ist der kleinste Hirnabschnitt.
- Brücke (Pons): Die Brücke verbindet das Mittelhirn mit der Medulla oblongata und dem Kleinhirn.
Die Hirnnerven und ihre Bedeutung
Im Gegensatz zu den Spinalnerven der Wirbelsäule gibt es zwölf Hirnnerven, die direkt aus dem Gehirn austreten. Sie werden mit römischen Ziffern nummeriert und versorgen primär den Kopf- und Halsbereich.
Einige Beispiele für Hirnnerven und ihre Funktionen sind:
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- Nervus olfactorius (I.): Riechnerv
- Nervus opticus (II.): Leitet Signale aus der Netzhaut zum Metathalamus
- Nervi oculomotorius, trochlearis und abducens (III, IV, VI): Versorgen die Augen mit motorischen Impulsen
- Nervus trigeminus (V): Sensible Versorgung des Gesichts, motorische Innervation der Kaumuskulatur
- Nervus facialis (VII.): Steuert die Mimik
- Nervus vestibulocochlearis (VIII.): Gleichgewichtswahrnehmung
- Nervus glossopharyngeus (IX.): Versorgung des Schlundes mit motorischen Impulsen
- Nervus vagus (X.): Zieht über den Hals hinaus in die inneren Organe des Körpers
- Nervus accessorius (XI.): Versorgung bestimmter Halsmuskeln mit motorischen Impulsen
- Nervus hypoglossus (XII.): Versorgung der Zunge mit motorischen Impulsen
Zehn der insgesamt zwölf Hirnnerven haben ihre Ursprünge im Hirnstamm. Diese Nerven übertragen beispielsweise Geschmacks- und Höreindrücke an das Gehirn, steuern die Augen- und Gesichtsmuskulatur oder regulieren das Gleichgewicht.
Funktionen des Hirnstamms
Der Hirnstamm ist für eine Vielzahl von lebenswichtigen Funktionen verantwortlich:
- Steuerung der Vitalfunktionen: Der Hirnstamm kontrolliert Blutdruck und Herzfrequenz, steuert Atmung und Schwitzen.
- Regulation von Schlaf und Wachen: Der Hirnstamm reguliert Wachen und Schlafen bis ins Detail und koordiniert, wie aktiv das Gehirn gerade ist bzw. in welcher Traumphase wir uns befinden.
- Reflexe: Als entscheidende Schaltzentrale erweist er sich auch bei einigen lebenswichtigen Reflexen wie Schlucken, Brechen oder Husten.
- Informationsweiterleitung: Der Hirnstamm leitet Informationen zwischen dem Gehirn und dem Rückenmark weiter. 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.
- Aufmerksamkeit und Wachheitszustand: Der Hirnstamm ist durchzogen von der Formatio reticularis - einer netzartigen Struktur aus Nervenzellen und ihren Fortsätzen. Sie ist an verschiedenen vegetativen Funktionen des Organismus beteiligt, etwa an der Steuerung der Aufmerksamkeit und des Wachheitszustandes.
Die Formatio reticularis und ihre Bedeutung
Zentraler Taktgeber dieser zahlreichen Vitalfunktionen ist die Formatio reticularis, deren netzartige Struktur sich durch den gesamten Hirnstamm zieht. Besonders prominent sind hier die Raphe-Kerne, die im gesamten reticulären System verteilt sind, weitflächig ins Gehirn projizieren und deren Botenstoff das Serotonin ist.
Schädigungen des Hirnstamms
Wo viele Funktionen zusammenlaufen, kann bei Ausfall großer Schaden entstehen. Begrenzte Schädigungen des Hirnstamms - etwa durch Schlaganfall oder Entzündungen - können zu Lähmung oder Empfindungsstörungen bestimmter Körperareale führen, zu Schwindel oder unkontrolliertem Zittern. Tödlich wird es, wenn eine Schwellung die Durchblutung zum Erliegen bringt, was schon nach einer Gehirnerschütterung passieren kann. Mit dem Hirnstamm versagen dann die von ihm gesteuerten lebensnotwendigen Körperfunktionen und es kann zu einem Herz- oder Atemstillstand kommen.
Hirnstamm und Denken
Stammesgeschichtlich alte Strukturen im Hirnstamm beteiligen sich offenbar an Entscheidungs- und Denkvorgängen, wie ein Team um den Neurobiologen David J. Freedman von der University of Chicago herausgefunden hat. Die Colliculi superiores (die »oberen Hügelchen«) im Hirnstamm ermöglichen es Wirbeltieren, sich im Raum zu orientieren, indem sie die Augen- und Kopfbewegungen steuern. Freedman und sein Team haben jetzt festgestellt, dass die Hirnbereiche noch weitere Funktionen ausüben.
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Die Bedeutung der Zusammenarbeit der Gehirnteile
Um die Arbeitsweise des Gehirns zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, dass sich die Gehirnteile nacheinander entwickelt haben und die Gehirnarbeit immer noch entsprechend strukturiert ist. Das Stammhirn (oder Hirnstamm) ist der ursprünglichste, älteste Teil des menschlichen Gehirns. Hier werden die grundsätzlichen Lebensfunktionen wie Kreislauf, Atmung, Stoffwechsel und Schlaf geregelt.
Voraussetzung für erfolgreiche Lernprozesse im Großhirn ist, dass die beiden anderen Gehirnteile Stammhirn und Limbisches System kooperieren. Logisches Denken und Gefühle kann man nicht isoliert betrachten - es gibt unzählige Abhängigkeiten. Man kann sogar sagen: Lernen und Verstehen ist ohne emotionale und sinnliche Beteiligung nicht möglich.
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