Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das eine Vielzahl von Funktionen steuert. Ein wichtiger Teil des Gehirns ist das Kleinhirn, auch Cerebellum genannt. Es ist der Bereich des Gehirns, der den flüssigen Bewegungsablauf kontrolliert und ist das Kontrollorgan für das Zusammenwirken von Muskelbewegungen (Koordination), für die Feinabstimmung von Bewegungsabläufen und für die Regulierung der Muskelspannung.
Das Kleinhirn: Anatomie und Funktion
Das Kleinhirn (Cerebellum) befindet sich in der hinteren Schädelgrube, über dem Hirnstamm (Medulla oblongata, Brücke und Mittelhirn) und unterhalb des Okzipitallappens des Großhirns. Es wird von den beiden Großhirnhemisphären überlagert und ist durch die Kleinhirnstiele mit dem Hirnstamm verbunden. An der Vorderseite liegt der mit Liquor gefüllte vierte Ventrikel. Nach oben wird das Cerebellum begrenzt durch eine Duplikatur der Dura mater, das Kleinhirnzelt (Tentorium cerebelli), die es vom Großhirn trennt. Zwischen dem Cerebellum und der davor liegenden Brücke (Pons) verlaufen der siebte und der achte Hirnnerv: Nervus facialis (Gesichtsnerv) und Nervus vestibulocochlearis (Hör- und Gleichgewichtsnerv).
Das Kleinhirn ist in zwei Hemisphären geteilt, die über den Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli) miteinander verbunden sind. Die Oberfläche ist wie die des Großhirns von zahlreichen Furchen durchzogen und dadurch vergrößert. Die beiden Kleinhirnhemisphären werden durch Furchen in drei Lappen gegliedert:
- Lobus anterior cerebelli
- Lobus posterior cerebelli
- Lobus flocculonodularis
Das Kleinhirn gliedert sich in einen äußeren Bereich, die Rinde, und einen inneren Bereich, Mark genannt. Die Kleinhirnrinde besteht aus grauer Substanz, also Nervenzellkörpern. Das Mark enthält weiße Substanz, also Nervenfasern, sowie pro Hemisphäre vier grau gefärbte Ansammlungen von Nervenzellen, die Kleinhirnkerne: Nucleus fastigii, Nucleus dentatus, Nucleus emboliformis und Nucleus globosus. Diese sind selbständige Schaltzentren, die Impulse erhalten und weitergeben.
Das Kleinhirn ist die höchste Kontrollinstanz für die Koordination aller Bewegungsabläufe. Es hat keine übergeordnete Funktion, sondern ist ein nebengeordnetes Zentrum, das alle Erregungen, die ihm zugeleitet werden, verarbeitet und dann im Sinne einer normalen Motorik reguliert. Es steht mit dem Großhirn in einem Regelkreis, der die gesamte Motorik des Organismus kontrolliert und durch Feinabstimmung des Muskeltonus anpasst.
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Das Kleinhirn besteht aus den beiden Kleinhirnhälften (Kleinhirnhemisphären) und dem Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli). Im Längsschnitt erinnern die Kleinhirnstrukturen an Verästelungen eines Laubbaums. Sie werden deshalb auch Lebensbaum genannt. Dabei bildet die graue Substanz die aus drei Nervenzellkernschichten bestehende Kleinhirnrinde (Körnerschicht, Purkinje-Schicht, Molekularschicht). Tief im Mark liegen wiederum Gruppen von Nervenzellkernen, die Kleinhirnkerne.
Funktionelle Unterteilung des Kleinhirns
Das Kleinhirn kann funktionell in drei Bereiche unterteilt werden:
- Vestibulocerebellum: Das Vestibulocerebellum beeinflusst die Köperhaltung und die Feinabstimmung von Augenbewegungen. Über die zugehörigen aufsteigenden (afferenten) Nervenfaserbahnen erhält es Informationen vom Gleichgewichtsorgan im Innenohr, die es dann über die absteigenden (efferenten) Bahnen zu den beiden Kernen des Gehör- und Gleichgewichtsnervs beziehungsweise zu den Augenmuskelnervenkernen im Hirnstamm weiterleitet.
- Spinocerebellum: Das Spinocerebellum wird hauptsächlich durch den Kleinhirnwurm gebildet. Aus dem Rückenmark erhält es Nachrichten über die Stellung von Armen, Beinen, Rumpf sowie über die Muskelspannung.
- Pontocerebellum: Die beiden Kleinhirnhemisphären bilden das Pontocerebellum.
Der Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli)
Der Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli) ist eine Struktur des Kleinhirns, die zwischen den beiden Kleinhirnhemisphären liegt. Er ist ein wichtiger Teil des Spinocerebellums und erhält Informationen aus dem Rückenmark über die Stellung von Armen, Beinen, Rumpf sowie über die Muskelspannung. Er koordiniert vor allem die Stützmotorik beim Gehen und Stehen.
Der Vermis erinnert tatsächlich an einen Wurm, der sich zwischen den Hemisphären des Kleinhirns windet. Dazu tragen auch die querverlaufenden Furchen der Kleinhirnrinde bei, die ihn in viele Dutzend Segmente unterteilen. Beschriebe man die Hemisphären als wulstige Schmetterlingsflügel, entspräche der Wurm dem Insektenkörper dazwischen. Er greift einmal um die Hemisphären herum und ist nur an der Vorderseite, zum Hirnstamm hin, durch die Kleinhirnstiele und den vierten Ventrikel unterbrochen.
Einige Abschnitte entlang des Wurms bedachten die alten Anatomen mit sehr bildlichen, teils poetischen Namen. So verfügt der Vermis über einen Gipfel (Culmen), einen Abhang (Declive), eine Pyramide (Pyramis) und - noch ungewöhnlicher für einen Wurm - über Zunge (Lingula), Höcker (Tuber), Zäpfchen (Uvula) und Knötchen (Nodulus). Damit sich Medizinstudenten die Abfolge dieser Abschnitte merken können, hat jemand diesen Satz kreiert: „Lacht, liebe Kommilitonen, der fiese Tischdozent prüft uns nicht.“ Sie ahnen es: die Anfangsbuchstaben der Wörter repräsentieren die Anfangsbuchstaben der einzelnen Wurmabschnitte.
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Der größte Teil des Vermis bildet gemeinsam mit den direkt anliegenden Hemisphärenbereichen - der so genannten paravermalen Zone - das Paleocerebellum, das alte Kleinhirn. Da dessen Eingänge hauptsächlich aus dem Spinalmark stammen, wird es auch als Spinocerebellum bezeichnet.
Erkrankungen des Kleinhirns und des Kleinhirnwurms
Erkrankungen oder Verletzungen des Cerebellums führen zu Störungen der Bewegungskoordination (Ataxie = Gangunsicherheit, Gleichgewichtsstörungen).
Ein Abszess im Kleinhirn geht meist von Ohrerkrankungen aus, kann aber auch durch Metastasen fernerer Tumore oder durch Verletzungen entstehen. Mögliche Anzeichen sind Kopfschmerzen, Bewegungsstörungen, Erbrechen, Schluck- und Atemstörungen. Auch ein Augenzittern (Nystagmus) zur betroffenen Seite hin und eine Lähmung des siebten Hirnnerven (Nervus facialis) sind möglich.
Genetisch bedingt oder durch Störungen in der frühen embryonalen Entwicklung können einige Kleinhirnbereiche fehlen, zum Beispiel der Kleinhirnwurm. Es kann aber auch das gesamte Cerebellum fehlen (Kleinhirn-Agenesie). Leitsymptom ist eine Kleinhirnataxie (Störungen der Bewegungsabläufe).
Ein Kleinhirnbrückenwinkeltumor geht von der Hülle des achten Hirnnerven, des Gleichgewichtsnerven (Nervus vestibulocochlearis), aus.
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Ein Ausfall der Kleinhirn-Kerne führt zu unterschiedlichen Formen der Ataxie wie Gangataxie (bei Ausfall des Nucleus fastigii) oder eine skandierende Sprache (bei Ausfall des Nucleus dentatus).
Ein Großteil der ZNS-Tumoren im Kindes- und Jugendalter, zum Beispiel Astrozytome und Medulloblastome, wachsen im Kleinhirn.
Wurmatrophie
Der Vermis cerebelli ist selektiv vulnerabel gegenüber dem äthyltoxischen Insult - zu deutsch: man kann ihn sich wegsaufen, er reagiert auf Alkohol empfindlicher als viele andere Hirnareale. Was da im wesentlichen kaputt geht, sind die Purkinje-Zellen, die grössten Nervenzellen des menschlichen Leibes. Sie vertragen den Alkohol nicht gut. Kurzfristig stellen sie ihre Funktion ein, langfristig sterben sie. Der Wurm schrumpft, er atrophiert, das kann man dann sogar mit blossem Auge sehen. Nicht der ganze Wurm aber schrumpft - sondern nur der Oberwurm. Und die Folgen der Atrophie des Wurmberges lehren uns, was der normalerweise tut - es kommt zu Gangstörungen, allgemeinem Geschwanke, und hin wieder fällt man um. Und das, im Falle des Purkinje-Zelltodes, auch in nüchternem Zustand. Der Oberwurm ist also für die (unwillkürliche) Koordination der Motorik des Rumpfes zuständig.
Das Nervensystem des Regenwurms: Ein Vergleich
Im Gegensatz zum komplexen Gehirn des Menschen und anderer Wirbeltiere, haben Regenwürmer ein einfacheres Nervensystem. Regenwürmer gehören zur Ordnung der Wenigborster, zur Klasse der Gürtelwürmer und zum Stamm der Ringelwürmer. Sie haben einen typischen Aufbau: Ihr Körper besteht aus zahlreichen Segmenten. Ausgewachsene Regenwürmer haben bis zu 160 Segmente.
Regenwürmer besitzen ein Gehirn, das Oberschlundganglion, und Nerven sowie Blutgefäße, die durch den ganzen Körper reichen. Das Oberschlundganglion ist der größte Nervenknoten des Zentralnervensystems und liegt in der Leibeshöhle oberhalb des Schlundes. Es besteht aus zwei Nervenknoten und zwei Nierenorgane. Von diesem Ganglion ziehen sich Nervenstränge durch den gesamten Körper.
Regenwürmer haben keine Augen, aber sie haben Sinneszellen in ihrer Haut, mit denen sie Lichtreize und Berührungen wahrnehmen können. Am Kopfende sitzt die Mundöffnung, die von dem sogenannten Kopflappen überwölbt wird. Borsten und Kopflappen gelten als essenzielle Tastorgane.