Das menschliche Gehirn, insbesondere der zerebrale Kortex (Großhirnrinde), ist der komplexeste Teil des Nervensystems und für höhere kognitive Funktionen verantwortlich. Der zerebrale Kortex, der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns und ZNS, nimmt den oberen Teil der Schädelhöhle ein und besteht aus vier Lappen, die in zwei Hemisphären unterteilt sind, die 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 der Planung komplexer Aufgaben und Prozesse. Innerhalb dieser Großhirnrinde spielen zwei markante Hirnwindungen, der Gyrus postcentralis und der Gyrus precentralis, eine entscheidende Rolle. Sie sind durch den Sulcus centralis voneinander getrennt und erfüllen unterschiedliche, aber komplementäre Funktionen in der Verarbeitung sensorischer und motorischer Informationen.
Anatomische Grundlagen
Lage und Struktur
Der Gyrus postcentralis befindet sich im Parietallappen des Großhirns, direkt hinter dem Sulcus centralis und vor dem Sulcus postcentralis. Er umfasst die Brodmann-Areale 1, 2 und 3. Der Gyrus praecentralis hingegen liegt im Frontallappen, vor dem Sulcus centralis und zwischen dem Sulcus centralis und dem Sulcus precentralis.
Zerebraler Kortex
Der zerebrale Kortex (Großhirnrinde) ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns und ZNS. 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.
Embryonale Entwicklung des Großhirns
Es ist wichtig, die Abstammungslinie ausgehend vom Neuralrohr → Prosencephalon → Telencephalon → Großhirn zu beachten.
Mediale Oberfläche der linken Großhirnhemisphäre
Die mediale Oberfläche der linken Großhirnhemisphäre zeigt die Lage des Sulcus collateralis, der den Gyrus lingualis vom Gyrus fusiformis trennt, des Sulcus calcarinus, der den Cuneus vom Gyrus lingualis trennt, und des Sulcus parieto-occipitalis, der den Parietallappen vom Okzipitallappen trennt. Das Bild zeigt die Lage einiger Schlüsselstrukturen, jedes der vier Lappen, des Gyrus prä- und postcentralis sowie der Sulci centralis, lateralis und parieto-occipitalis.
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Arterielle Versorgung
Die arterielle Versorgung erfolgt durch die paarigen Aa. carotis internae und Aa. Alle münden in den Zusammenfluss der Sinus sagitallis, Sinus transversus, Sinus sigmoideus und schließlich in die V. Die primäre arterielle Versorgung im gesamten Großhirn: Beachte die Bereiche, die von der A. cerebri anterior (ACA), der A. cerebri media (MCA) und der A. cerebri posterior (PCA) bedeckt sind. Die Blutversorgung des Gehirns wird aus 2 Quellen gewonnen: 1) die Aa. carotis internae und 2) das vertebrobasiläre System. Diese Quellen verbinden sich zum Circulus Willisii, der aus 5 Komponenten besteht, zu denen die A. communicans anterior, die Aa. cerebri anteriores, die Aa. carotis internae, die A. communicans posterior und die Aa. cerebri posteriores (PCA) gehören.
Frontallappen
Der Frontallappen ist der Anteil am weitesten anterior/superior des supratentoriellen Gehirns. Lateraler Frontallappen: A. Medialer/superiorer Frontallappen: A. Die Lage des primären motorischen Kortex (die hinterste Struktur des Frontallappens) mit dem überlagerten Homunculus, der die Proportionen des Kortex beschreibt, die der Verarbeitung jeder spezifischen motorischen Funktion gewidmet sind.
Parietallappen
Der Parietallappen liegt posterior zum Frontallappen und superior zum Okzipitallappen. Er ist an Prozessen der Empfindung und des Sprachverständnisses beteiligt. Medial: A. cerebri media (MCA) und A. Posterior: A. Empfängt kontralateralen somatosensorischen Input vom ventralen Ncl. posteromedialis und dem ventralen Ncl. Der primäre somatosensorische Kortex (dunkelblau markiert) markiert die vorderste Region des Parietallappens.
Okzipitallappen
Der Okzipitallappen ist der am weitesten posterior gelegene Lappen des supratentoriellen Gehirns. Augenuntersuchung (Informationen vom Ncl. Die Lage des primären visuellen Kortex in der hintersten Region des Gehirns im Okzipitallappen.
Temporallappen
Der Temporallappen ist der anteriore/inferiore Anteil des supratentoriellen Gehirns. Äste der Aa. Äste der Aa. Der primäre auditive Kortex, der sich im Temporallappen befindet. Die verschiedenen Gyri im gesamten Gehirn: Beachte den Gyrus parahippocampalis (grün schattiert). Diese Struktur ist wichtig für die Bildung des Kurzzeitgedächtnisses. Die verschiedenen Gyri im gesamten Gehirn: Beachte den medialen und den inferioren Gyrus temporalis (beide grün schattiert). Diese Strukturen sind wichtig für das Langzeitgedächtnis. Die verschiedenen Gyri im gesamten Gehirn: Beachte den Uncus (grün schattiert). Dieser ist eine wichtige Struktur des olfaktorischen Systems.
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Funktionelle Unterschiede
Der Hauptunterschied zwischen den beiden Gyri liegt in ihrer Funktion:
- Gyrus postcentralis: Verarbeitung sensorischer Informationen
- Gyrus praecentralis: Steuerung motorischer Bewegungen
Der Gyrus postcentralis: Das somatosensorische Zentrum
Funktion
Der Gyrus postcentralis ist das primäre somatosensorische Zentrum des Gehirns. Er empfängt und verarbeitet Signale von der kontralateralen Körperseite, die Informationen über Berührung, Schmerz, Temperatur, Vibration, Propriozeption (Körperwahrnehmung) und Bewegung enthalten. Diese Informationen werden integriert, um eine präzise Wahrnehmung der Körperumwelt zu ermöglichen. Der Gyrus postcentralis bildet die Grundlage für die Fähigkeit zur sensorischen Wahrnehmung. Er ist entscheidend für die Wahrnehmung und Verarbeitung sensorischer Reize und bildet den zentralen Bestandteil des somatosensorischen Kortex.
Somatotopische Organisation: Der sensorische Homunkulus
Die Neurone im Gyrus postcentralis sind somatotop angeordnet, was bedeutet, dass bestimmte Bereiche des Gyrus für die Verarbeitung von Empfindungen aus bestimmten Körperregionen zuständig sind. Diese Anordnung wird als sensorischer Homunkulus bezeichnet, eine Art "Landkarte" des Körpers auf dem Kortex. Die rezeptiven Felder von Hand und Gesicht nehmen im postzentralen Gyrus einen überproportional großen Bereich ein, was ihre hohe sensorische Bedeutung widerspiegelt. Wie im Gyrus precentralis sind auch im Gyrus postcentralis einzelne Körperteile überproportional repräsentiert. Dies hängt unmittelbar mit der entsprechenden Rezeptorendichte in der Peripherie zusammen.
Auswirkungen von Schädigungen
Eine Schädigung des Gyrus postcentralis kann in der kontralateralen Körperhälfte zu einer Einschränkung der Empfindung von Berührung, Druck, Schmerz (am wenigsten beeinträchtigt), Temperatur, Propriozeption und einem Verlust der diskriminativen, fein lokalisierenden Wahrnehmung führen.
Der Gyrus praecentralis: Das motorische Kontrollzentrum
Funktion
Der Gyrus praecentralis beherbergt den primären Motorcortex (M1), der die zentrale Steuerinstanz für die Willkürmotorik darstellt. Er ist für die Steuerung bewusster motorischer Bewegungen verantwortlich. Der Gyrus praecentralis steuert die bewussten Bewegungen und ermöglicht dadurch präzise Muskelaktionen. Der Gyrus praecentralis ist bekannt für seine großen, pyramidenförmigen Nervenzellen, die als Betz-Zellen bezeichnet werden. Diese Zellen sind essenziell für die motorische Steuerung. Die Axone der Betz-Zellen verlaufen über die Pyramidenbahn, wo sie schließlich die Alpha-Motoneuronen im Rückenmark erreichen.
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Motorischer Homunkulus
Die motorische Verarbeitung im Gyrus praecentralis ist ebenfalls topografisch organisiert, was als motorischer Homunkulus bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass bestimmte Bereiche des Gyrus für die Steuerung von Muskeln in bestimmten Körperregionen zuständig sind. Auch hier sind die Hände und das Gesicht besonders groß repräsentiert, was ihre hohe motorische Bedeutung widerspiegelt.
Steuerung von Bewegungen
Der primäre Motorcortex (M1) initiiert Bewegungsbefehle und leitet sie über die Pyramidenbahn an die Alpha-Motoneuronen im Rückenmark weiter. Diese Verbindungen ermöglichen die gezielte Kontrolle von Muskeln und damit präzise Bewegungen. Die Übertragung dieser Befehle erfolgt über komplexe neuronale Bahnen, wobei jede Hemisphäre des motorischen Kortex die Muskeln der gegenüberliegenden Körperhälfte steuert.
Beteiligung beider Gehirnhälften an der Motorik
Beide Gehirnhälften sind an der Motorik beteiligt, wobei jede Hemisphäre die Muskeln der gegenüberliegenden Körperhälfte steuert. Diese kreuzweise Verschaltung ist ein charakteristisches Merkmal der motorischen Steuerung. Der primäre Motorcortex im Gyrus praecentralis spielt dabei die zentrale Rolle, da er die Bewegungsbefehle für die Muskeln generiert.
Zusammenwirken von Gyrus postcentralis und praecentralis
Obwohl der Gyrus postcentralis und der Gyrus praecentralis unterschiedliche Funktionen haben, arbeiten sie eng zusammen, um eine koordinierte Interaktion mit der Umwelt zu ermöglichen. Sensorische Informationen, die im Gyrus postcentralis verarbeitet werden, werden an den Gyrus praecentralis weitergeleitet, um motorische Reaktionen zu planen und auszuführen. Diese enge Zusammenarbeit ermöglicht es uns, auf sensorische Reize angemessen zu reagieren und komplexe Bewegungen auszuführen.
Weitere Hirnstrukturen und ihre Funktionen
Auditive und vestibuläre Bahnen
Nervenbahnen, die die Wahrnehmung von Schall ermöglichen.
Sehbahn und Gesichtsfeldausfälle
Das visuelle System, Teil des ZNS.
Hirnstamm
Kleinhirn (Cerebellum)
Befindet sich in der hinteren Schädelgrube, dorsal des Pons und des Mittelhirns. Die Hauptbeteiligung des Kleinhirns besteht in der Koordination der Bewegungen. Das Kleinhirn (Cerebellum) besteht aus 3 Lappen auf beiden Seiten seiner zwei Hemisphären und ist in der Mitte durch den Vermis verbunden.
Zerebrovaskuläres System
Besteht aus den Gefäßen, die das Gehirn versorgen. Das Gehirn erhält jede Minute etwa 750ml Blut, was ca. 15 % des Herzzeitvolumens entspricht. Die arterielle Versorgung des Gehirns wird in zwei Kategorien eingeteilt: die vordere Zirkulation aus den Aa.
Hypothalamus und Subthalamus
Limbisches System
Besteht aus mehreren Komponenten: dem Hippocampus, dem parahippocampalen Gyrus mit entorhinalem Kortex, dem Gyrus cinguli, der Amygdala und den Corpora mamillae.
Split-Brain-Syndrom
Folge der Callostomie, einer heutzutage nur noch selten angewandten operativen Methode zur Behandlung schwerer therapieresistenter Epilepsien, bei der das Corpus callosum durchtrennt wird. Trotz der Unterbrechung der Kommunikation beider Hemisphären zeigen die Patient*innen in natürlicher Umgebung meist keine Auffälligkeiten. Experimentell lässt sich die fehlende Verbindung nachweisen, da Betroffene Objekte in der rechten Netzhauthälfte (=linkes Gesichtsfeld) aufgrund der Lokalisation des Sprachzentrums in der linken Hemisphäre nicht benennen können.
Klinische Relevanz
Schädigungen des Gyrus postcentralis oder des Gyrus praecentralis, beispielsweise durch Schlaganfall, traumatische Hirnverletzungen oder Tumore, können zu erheblichen neurologischen Defiziten führen. Schädigungen des Gyrus postcentralis können zu sensorischen Ausfällen auf der kontralateralen Körperseite führen, während Schädigungen des Gyrus praecentralis zu motorischen Lähmungen oder Schwächen führen können. Die genaue Art und Schwere der Symptome hängt von der Lokalisation und dem Ausmaß der Schädigung ab.
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