Einführung
Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Organ, dessen Funktionen oft ineinandergreifen und von verschiedenen Regionen gemeinsam gesteuert werden. Zwei dieser Regionen, der Gyrus cinguli und die Insula (auch Insellappen oder Inselrinde genannt), spielen eine wichtige Rolle bei Emotionen, Verhalten, Wahrnehmung und Homöostase. Dieser Artikel beleuchtet die Funktionen und die Bedeutung dieser beiden Strukturen.
Das limbische System und seine Bedeutung
Das limbische System ist ein Teil des Gehirns, der eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, dem Speichern von Erinnerungen und der Steuerung des Verhaltens spielt. Es beeinflusst, wie wir auf Freude, Angst oder Stress reagieren und ist an Trieben wie Hunger, Durst und Sexualität beteiligt. Obwohl man früher annahm, dass das limbische System allein für Emotionen zuständig ist, weiß man heute, dass viele Bereiche des Gehirns zusammenarbeiten, wobei das limbische System jedoch ein wichtiger Bestandteil dieses Netzwerks ist.
Bestandteile des limbischen Systems sind unter anderem:
- Hippocampus: Verantwortlich für die Gedächtnisbildung und den Abruf von Erinnerungen.
- Amygdala (Mandelkern): Spielt eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, insbesondere Angst und Furcht.
- Gyrus cinguli: Beeinflusst Aufmerksamkeit, Konzentration, Schmerzverarbeitung und die Regulation von Affekten.
Die Insula: Ein versteckter, aber wichtiger Teil des Gehirns
Anatomie und Lage
Die Insula, auch bekannt als Inselrinde, Insellappen, Reilsche Insel oder Lobus insularis, ist ein Teil des Großhirns und bildet einen der fünf Großhirnlappen ab. Sie liegt tief im Sulcus lateralis (Sylvische Furche), einer Fissur, die den Schläfenlappen vom Parietal- und Frontallappen trennt und wird von den Opercula (Deckelchen) des Frontal-, Temporal- und Parietallappens verdeckt. Ihre Entdeckung wird Johann Christian Reil zugeschrieben, der sie 1796 erstmals beschrieb.
Die Insula weist eine dreieckige Form auf und wird kranial durch den Sulcus circularis von umliegenden Hirnstrukturen abgegrenzt. Der superiore Anteil des Insellappens wird von der Großhirnrinde und dem Isocortex überlagert, während der inferiore Anteil den Übergangsbereich zum Paläocortex beinhaltet und durch die Capsula extrema abgegrenzt wird. Die Inselrinde kann somit als Übergangsbereich zwischen Paläo- und Neocortex betrachtet werden.
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Funktionelle Unterteilung und Aufbau
Innerhalb der Insula wird zwischen einem granulären Areal (hinterer Bereich) und einem agranulären Areal (vorderer Bereich) unterschieden. Vom Lumen insulae (Innere des Insellappens) gehen fünf bis sieben Sulci (Hirnfurchen) radiär (fächerförmig) ab, die den Insellappen in fünf bis sechs verschieden lange Gyri (Verwölbungen der Großhirnrinde zwischen den Hirnfurchen) einteilen. Der Sulcus centralis insulae (Zentralfurche der Inselrinde) verläuft durch das Rindenareal, weshalb eine Aufteilung in einen größeren hinteren und einen kleineren vorderen Insel-Abschnitt erfolgt. Im hinteren Bereich des Insellappens befinden sich zwei längere Gyri, welche durch den Sulcus postcentralis voneinander getrennt werden.
Funktionen der Insula
Die Insula ist ein wichtiges viszeromotorisches und multisensorisches Areal, das eine Vielzahl von Informationen aus unterschiedlichen Körperbereichen erhält. Sie integriert Einzelinformationen und unterzieht sowohl taktile als auch chemische Anreize einer emotionalen Bewertung. Daraus entstehen Empfindungen wie Schmerz, Zuneigung und/oder Ekel. Des Weiteren spielt auch die Erinnerung an vergangene Ereignisse durch Beteiligung kognitiver Bereiche der Insula eine gewichtige Rolle beim Auslösen spezifischer Gefühle bzw.
Zu den Hauptfunktionen der Insula gehören:
- Viszeromotorische Kontrolle: Die Insula erhält Informationen über Befindlichkeiten des Körpers und ermöglicht die Wahrnehmung von Gefühlen wie Durst, Hunger und Blutdruck.
- Multisensorische Integration: Sie integriert Informationen aus verschiedenen Sinnesmodalitäten, einschließlich Geschmack, Geruch und Berührung.
- Emotionale Verarbeitung: Die Insula ist an der Verarbeitung von Emotionen wie Ekel, Schmerz, Empathie und Fairness beteiligt.
- Sprachverarbeitung und Entscheidungsfindung: Die Inselrinde nimmt Einfluss auf die Verarbeitung von Sprache und die Entscheidungsfähigkeit.
- Bewusstsein und Homöostase: Es wird angenommen, dass die Insula am Bewusstsein beteiligt ist und eine Rolle bei der Regulation der körpereigenen Homöostase spielt.
Rolle der Insula bei Stress
Eine Metaanalyse von 31 Studien, die Stress mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) untersucht hatten, ergab, dass die Insula zu den Hirnarealen gehört, die bei Stress standardmäßig aktiviert sind. Die Insula steht unter anderem in Verbindung mit Schmerz-, Eigen- und sozialer Wahrnehmung und integriert sensorische und interne emotionale Informationen. Darüber hinaus wirkt sie bei der Steuerung der hormonellen Stressreaktion mit.
Klinische Bedeutung
Veränderungen innerhalb der Insula können mit einer Reihe psychischer und physischer Störungen einhergehen, darunter Depressionen, Autismus und Suchterkrankungen. Auch bei Schizophrenie wurden Veränderungen der Insula festgestellt. Bei der Untersuchung autistischer Mäuse wurde erforscht, dass innerhalb des Insellappens ein Missverhältnis zwischen erregenden Impulsen und hemmenden Impulsen zum Vorschein getreten ist.
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Ein Schlaganfall oder eine Infektion kann zur Einschränkung spezifischer Funktionen der Insula führen. Interessanterweise gibt es Berichte darüber, dass ein Schlaganfall in der Inselrinde starke Raucher von ihrer Sucht befreien kann. Allerdings ist die Entfernung der Insula als Therapie nicht zu empfehlen, da sie auch für andere wichtige Funktionen wie Hunger, Durst und Bewusstsein benötigt wird.
Der Gyrus Cinguli: Aufmerksamkeit, Emotionen und Schmerzverarbeitung
Anatomie und Lage
Der Gyrus cinguli, auch bekannt als Gürtelwindung, ist ein innenliegender Teil des Cortex, der sich oberhalb des Corpus callosum (Balken) befindet und parallel zu diesem von vorne nach hinten verläuft. Gemeinsam mit dem Gyrus parahippocampalis bildet er den äußeren Ring des limbischen Systems. Der Gyrus cinguli gliedert sich in zwei Teile: den vorderen (Pars anterior) und den hinteren Teil (Pars posterior).
Funktionen des Gyrus Cinguli
Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli eine Vielzahl von Funktionen, darunter:
- Aufmerksamkeit und Konzentration: Der Gyrus cinguli spielt eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Aufmerksamkeit und Konzentration.
- Schmerzverarbeitung: Er ist an der Bewertung von Schmerzreizen beteiligt.
- Regulation von Affekten: Der Gyrus cinguli beeinflusst die Regulation von Emotionen und Affekten.
- Visuell-räumliche Aufmerksamkeit und räumliches Gedächtnis: Der posteriore Gyrus cinguli reguliert die visuell-räumliche Aufmerksamkeit und ist für das räumliche Gedächtnis verantwortlich.
- Motorik: Der anteriore Gyrus cinguli spielt eine Rolle bei der Motorik, insbesondere bei Ausdrucksbewegungen wie Mimik und Gestik.
- Entscheidungsfindung: Er ist aktiv, wenn es darum geht, auf widersprechende Reize hin eine Auswahl zwischen verschiedenen Verhaltensweisen zu treffen.
Klinische Bedeutung
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.
Eine Schädigung des Gyrus cinguli kann zu einer verminderten Reaktion auf Umweltreize, Antriebslosigkeit und einer reduzierten Reaktion auf Schmerzreize führen.
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Zusammenspiel von Insula und Gyrus Cinguli
Obwohl die Insula und der Gyrus cinguli unterschiedliche Funktionen haben, arbeiten sie eng zusammen, um komplexe Prozesse im Gehirn zu steuern. Beide Strukturen sind Teil des limbischen Systems und spielen eine Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, der Steuerung des Verhaltens und der Aufrechterhaltung der Homöostase.