Einführung
Der Gyrus cinguli, auch Gürtelwindung genannt, ist ein wichtiger Bestandteil des limbischen Systems im Gehirn. Als Teil des Telencephalons (Endhirn) spielt er eine entscheidende Rolle bei der Steuerung von Emotionen, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und vegetativen Funktionen. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie, Funktion und klinische Bedeutung des Gyrus cinguli und bietet einen umfassenden Überblick über diesen faszinierenden Hirnbereich.
Was ist das Limbische System?
Das limbische System ist ein entwicklungsgeschichtlich alter Bereich des Gehirns, der sich zwischen dem Neocortex (Teil der Großhirnrinde) und dem Hirnstamm befindet. Es ist das Zentrum aller Emotionen, kontrolliert unsere Äußerungen von Wut, Angst und Freude und hat Einfluss auf das Sexualverhalten, auf vegetative Funktionen des Organismus und auf das Gedächtnis und die Merkfähigkeit. Zum limbischen System gehören verschiedene Hirnareale, die eng miteinander verbunden sind. Es befindet sich zwischen dem Zwischenhirn (Diencephalon) und den beiden Großhirnhemisphären. Das Limbische System liegt wie ein Ring um Basalganglien und Thalamus.
Das limbische System besteht aus einer Vielzahl von Strukturen inklusive Fornix, Hippocampus, Gyrus cinguli, Amygdala, dem parahippokampalen Gyrus sowie Teilen des Thalamus.
Anatomie des Gyrus Cinguli
Der Gyrus cinguli (lat. “Cingulum” = “Gürtel”) ist eine Gehirnwindung im medialen Abschnitt des Gehirns. Er liegt wie ein Gürtel auf dem Corpus callosum (Balken), der die beiden Hemisphären des Gehirns verbindet. Erst wenn man das Gehirn in der Mitte längs durchschneidet und aufklappt, sieht man den Gyrus cinguli. Er ist der Hirnrindenanteil oberhalb des Balkens - des Corpus callosum, das beide Hemisphären verbindet. Nach oben hin wird er durch den Sulcus cinguli, nach unten durch den Sulcus corporis callosi begrenzt. Unterhalb des Knies des Balkens geht er in die Area subcallosa und den Gyrus paraterminalis über. Gemeinsam mit dem Gyrus hippocampalis bildet der Gyrus cinguli den äußeren Ring des limbischen Systems.
Interessanterweise variiert die Oberfläche des Gyrus cinguli sehr stark von Mensch zu Mensch: Seine Sulci liegen an unterschiedlichen Stellen und bei einigen Menschen ist der Gyrus cinguli sogar noch durch einen zusätzlichen, paracingulären Sulcus in zwei parallele Gyri aufgeteilt.
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Brodmann-Areale
Die Gürtelwindung umfasst folgende Brodmann-Areale:
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- 32
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Unterteilung in Pars Anterior und Pars Posterior
Prinzipiell lässt sich der Gyrus in einen hinteren und einen vorderen Anteil untergliedern: Sie heißen einfach nur Pars anterior und Pars posterior - vorderer und hinterer Teil. Äußerlich sieht man es ihm zwar nicht an, aber innerlich, auf Zellebene, schon: Der Gyrus cinguli gliedert sich in zwei Teile, mit unterschiedlichen Funktionen.
Der posteriore Gyrus cinguli ist mit unterschiedlichen Hirnrindenarealen in Parietal-, Temporal- und Frontallappen verschaltet. Er reguliert vor allem die visuell-räumliche Aufmerksamkeit und ist für das räumliche Gedächtnis verantwortlich. Hier mag eine Rolle spielen, dass er Eingänge vom hinteren Parietallappen erhält, der bei der Orientierung eine maßgebliche Rolle spielt. Zytologisch betrachtet beherbergt der hintere Gyrus cinguli hauptsächlich Nervenzellen, die in die sensorische Verarbeitung eingeschaltet sind. Und unter dem Mikroskop fallen die vielen kleinen Zellen in den Körnerschichten der Rinde auf.
Der vordere Teil ist experimentell sehr viel besser untersucht als der hintere. Er tauscht Informationen mit der Amygdala aus, dem Nucleus accumbens, dem Thalamus sowie dem motorischen und präfrontalen Cortex und setzt sich vor allem aus motorischen Nervenzellen zusammen. Seine Rinde ist agranulär, das heißt die Körnerzellschichten, die für andere Hirnareale typisch sind, sind stark reduziert.
Das Cingulum
Im Marklager der Gürtelwindung verläuft außerdem das sogenannte “Cingulum”. Hierbei handelt es sich um eine Assoziationsbahn, die den unteren Frontallappen mit dem unteren Temporallappen verbindet. Das Cingulum ist eine Assoziationsbahn im Gehirn, das sich im Cingulären Cortex befindet und verschiedene Teile des limbischen Systems miteinander verbindet. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation von Emotionen, Gedächtnis und Aufmerksamkeit.
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Funktionen des Gyrus Cinguli
Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli Aufmerksamkeit, Schmerzverarbeitung und die Regulation von Affekten. Der Gyrus cinguli ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems im Großhirn. Dieser Cortexstreifen verläuft medial im Großhirn, direkt oberhalb des Corpus callosum entlang. Er ist u.a. beteiligt an Emotionen und Gedächtnis. Über seine Verbindungen zu limbischen und autonomen Zentren kann er zudem autonome Reaktionen (z. B. Herzfrequenz, Blutdruck) beeinflussen. Das limbische System steuert nicht allein das Gefühlsleben. Der vordere Bereich des cingulären Cortex (Gyrus cinguli oder cingulärer Gyrus) spielt nicht nur bei autonomen Funktionen wie Blutdruck- und Herzschlagregulation eine Rolle, sondern auch bei rationalen Vorgängen wie der Entscheidungsfindung. Zudem ist dieser Hirnbereich in emotionale Prozesse involviert, beispielsweise in die Kontrolle von Impulsen.
Der Gyrus cinguli hat im Allgemeinen Einfluss auf vegetative Funktionen des Körpers (z. B. Herzfrequenz, Blutdruck, Atemfrequenz) sowie den körperlichen und psychischen Antrieb. Die Pars anterior sorgt vor allem für die emotionale Färbung von Schmerzen (z. B. unangenehme Schmerzen). Dahingegen ist die Pars posterior für die allgemeine Aufmerksamkeit sowie das Langzeit- und Schmerzgedächtnis verantwortlich.
Spezifische Funktionen der Pars Anterior (ACC)
Der vordere Teil des Gyrus cinguli spielt auch für die Motorik eine Rolle: Ist er geschädigt, leiden die Betroffenen an Bewegungsarmut. Aktiv ist der anteriore Gyrus cinguli, wenn es darum geht, auf widersprechende Reize hin eine Auswahl zwischen verschiedenen Verhaltensweisen zu treffen. Ein Beispiel ist der Stroop-Test: Die Probanden müssen die Farbe nennen, in der ein Wort geschrieben steht. Das ist schwieriger, als es sich anhört: zwischen zwei widersprechenden Reizen - grüne Schrift mit Inhalt „rot“ - muss die Aufmerksamkeit auf die korrekte Antwort gelenkt werden. Zudem ist der anteriore Gyrus cinguli an Ausdrucksbewegungen beteiligt, also Mimik und Gestik. Und nicht zuletzt an der Bewertung von Schmerzreizen.
Reizt man den Gyrus cinguli mit einer Elektrode - aktiviert ihn also -, verändern sich die Körperfunktionen: Ein solchermaßen stimuliertes Tier atmet langsamer, sein Herz schlägt langsamer, sein Blutdruck sinkt, die Pupillen erweitern sich.
Was ist ACC Gehirn?
Der ACC, oder Anteriore Cinguläre Cortex, ist ein Teil des Gehirns, der im frontalen Bereich des Cingulären Cortex liegt. Er besteht aus den Brodmann-Arealen 24, 32 und 33 und ist an Funktionen wie Entscheidungsfindung, Emotionen, Impulskontrolle und der Bewertung von Fehlern beteiligt. Der ACC spielt auch eine Rolle bei der Schmerzverarbeitung und der Regulation von autonomen Funktionen.
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Verbindung zum Papez-Kreis
Der Papez-Kreis verknüpft vier Teile des limbischen Systems.
Emotionen und Gedächtnis
Als Limbisches System wird ein entwicklungsgeschichtlich alter Bereich des Gehirns bezeichnet, der sich zwischen dem Neocortex (Teil der Großhirnrinde) und dem Hirnstamm befindet. Es ist das Zentrum aller Emotionen, kontrolliert unsere Äußerungen von Wut, Angst und Freude und hat Einfluss auf das Sexualverhalten, auf vegetative Funktionen des Organismus und auf das Gedächtnis und die Merkfähigkeit.
Die Amygdala bewertet innerhalb des Limbischen Systems Gedächtnisspuren (Erinnerungen) mit Emotionen.
Klinische Bedeutung
Wird unser Limbisches System geschädigt, können Erinnerungen nur noch neutral, ohne ihren emotionalen Inhalt, bewertet werden. Die betroffenen Patienten werden gleichgültig, und das soziale Verhalten ist undifferenziert.
Wird der Gyrus cinguli dagegen geschädigt - etwa durch einen Schlaganfall -, reagiert der Betroffene weniger auf Umweltreize und es mangelt ihm an Antrieb: Er bewegt sich weniger und spricht auch weniger. Ist die Läsion ausgedehnter und tritt gleichzeitig auf beiden Gehirnseiten auf, reagiert er nicht einmal mehr auf Schmerzreize - er wendet sich dem Reiz zwar zu, registriert ihn also sehr wohl, zeigt aber ansonsten keine angemessene Reaktion. Affen, denen man den Gyrus cinguli entfernt hat, werden zahmer, verlieren aber gleichzeitig jegliches Interesse an anderen Mitgliedern ihrer Gruppe.
Neurowissenschaftler vermuten, dass der Gyrus cinguli auch bei der Entstehung neuropsychiatrischer Erkrankungen wie Depression, Zwangsstörungen oder Schizophrenie eine Rolle spielt. So mangelt es z.B. den an Schizophrenie Erkrankten an Antrieb und Aufmerksamkeit. Der Stroop-Test bereitet ihnen auffällig große Probleme und sie machen mehr Fehler. Außerdem ist ihr Gyrus cinguli ist bei Bearbeitung der Aufgaben nur wenig aktiv. Andere Studien fanden, dass dieser Gehirnabschnitt bei schizophrenen Patienten minderdurchblutet ist, beziehungsweise vom Volumen her kleiner, als bei gesunden Probanden.
Cingulotomie
Bei einer Cingulotomie durchtrennt der Arzt in einer Operation den Gyrus cinguli dauerhaft. Die Psyche des Patienten verändert sich dadurch irreversibel; der Eingriff kann aber bei therapieresistenten Zwangsstörungen und Depressionen sowie bei schweren chronischen Schmerzen das letzte Mittel sein. Heutzutage wird eine Cingulotomie allerdings nur noch selten durchgeführt, andere Verfahren sind attraktiver geworden. Zum Beispiel die tiefe Hirnstimulation, bei der implantierte Elektroden bestimmte Hirnareale reizen. Im Gegensatz zum Durchtrennen eines Hirnareals ist diese Methode reversibel.
Störungen im Cingulum
Störungen im Cingulum können mit psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen wie Depressionen und Angststörungen in Verbindung gebracht werden. Seine genaue Funktion und Struktur wird weiterhin intensiv erforscht.
Alzheimer-Krankheit
Der Hippocampus ist einer der ersten Areale, die von der Alzheimer-Krankheit befallen werden. Wenn die Krankheit fortschreitet, weitet sich die Zerstörung auf die Hirnlappen aus. Defekte im Limbischen System behindern das Abspeichern von Gedächtnisinhalten und Erinnerungen. Krankheiten wie das Korsakow-Syndrom nach Alkoholmissbrauch oder die Alzheimer-Krankheit sind zum Teil eine Folge von Störungen im Limbischen System. Hier sind die Schaltkreise, die zu Hirnarealen führen, welche die Übertragung in die Großhirnrinde ermöglichen, gestört.
Weitere Erkrankungen
Gedächtnisstörungen, posttraumatische Belastungsstörungen, Depressionen und Phobien können ebenfalls oft auf Schädigungen des Limbischen Systems zurückgeführt werden. Bei Schizophrenie lässt sich oftmals eine verringerte Aktivität des Frontalhirns nachweisen, die mit einer Dysfunktion des Limbischen Systems einhergeht. Unser Limbisches System kann Tumoren, Blutungen und Entzündungsherde entwickeln. Die möglichen Folgen sind dranghafte sexuelle Handlungen und Aggressivität (hemmungslose Wutausbrüche) ohne adäquaten Anlass.
Wo werden Gefühle im Gehirn gesteuert?
Gefühle werden im Gehirn hauptsächlich im limbischen System gesteuert, zu dem Strukturen wie der Hypothalamus, die Amygdala und der Hippocampus gehören. Die Amygdala spielt eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen wie Angst und Wut. Der Präfrontale Cortex ist ebenfalls wichtig, da er an der Regulation und Kontrolle von Emotionen beteiligt ist.