Das Gehirn, das Kontrollzentrum des Körpers, ist ein komplexes und faszinierendes Organ. Um seine Funktionen zu verstehen, ist es wichtig, seine Anatomie zu kennen, insbesondere die Blutversorgung des Stammhirns, die durch die Hauptadern erfolgt. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die Anatomie dieser Hauptadern und ihre Bedeutung für die Funktion des Gehirns.
Einführung in die Neuroanatomie
Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das aus verschiedenen Teilen besteht, die jeweils spezifische Funktionen haben. Zu den wichtigsten Teilen gehören:
- Das Großhirn (Zerebrum): Der größte Teil des Gehirns, der für höhere Funktionen wie Denken, Gedächtnis und Sprache verantwortlich ist. Die gefaltete Oberfläche des Großhirns wird als Großhirnrinde bezeichnet.
- Das Zwischenhirn (Diencephalon): Ein Teil des Gehirns, der sich zwischen Großhirn und Hirnstamm befindet und Strukturen wie Thalamus und Hypothalamus umfasst.
- Das Mittelhirn (Mesencephalon): Ein Teil des Hirnstamms, der an der Steuerung von Augenbewegungen, Hören und Motorik beteiligt ist.
- Die Brücke (Pons): Ein Teil des Hirnstamms, der Informationen zwischen dem Großhirn und dem Kleinhirn weiterleitet und an der Steuerung von Atmung und Schlaf beteiligt ist.
- Das Kleinhirn (Cerebellum): Ein Teil des Gehirns, der für die Koordination von Bewegungen und das Gleichgewicht verantwortlich ist. Es besteht aus zwei Hemisphären, die durch den Kleinhirnwurm (Vermis) getrennt sind.
- Das verlängerte Mark (Medulla oblongata): Der unterste Teil des Hirnstamms, der lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck steuert. Es geht in das Rückenmark über.
Der Hypothalamus: Ein Schlüsselregulator
Der Hypothalamus ist ein kleines, aber wichtiges Gebiet im Gehirn, das eine Schlüsselrolle bei der Steuerung vieler Körperfunktionen spielt. Er befindet sich am Boden des dritten Ventrikels und bildet einen Teil von dessen Wänden und Boden.
Struktur und Kerngebiete des Hypothalamus
Der Hypothalamus besteht aus drei Hauptkerngruppen, die sich von anterior (rostral) nach posterior (kaudal) erstrecken:
- Vordere Kerngruppe (chiasmatische Region): Enthält verschiedene funktionelle Kerne, die an der Regulation von zirkadianen Rhythmen, Thermoregulation und Fortpflanzung beteiligt sind.
- Mittlere Kerngruppe (tuberal Region): Enthält Kerne, die an der Regulation von Nahrungsaufnahme, Stoffwechsel und Wachstum beteiligt sind.
- Hintere Kerngruppe (mamilläre Region): Enthält die Corpora mamillaria, die an Gedächtnis und Lernen beteiligt sind.
Funktionen des Hypothalamus
Der Hypothalamus ist ein sensorisches und motorisches Integrationszentrum und ein primärer Regulator des endokrinen und autonomen Nervensystems. Zu seinen Funktionen gehören:
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- Regulation des autonomen Nervensystems: Steuerung von Herzfrequenz, Blutdruck, Atmung und Verdauung.
- Regulation des endokrinen Systems: Steuerung der Hormonproduktion und -freisetzung durch die Hypophyse.
- Thermoregulation: Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur.
- Regulation von Nahrungsaufnahme und Flüssigkeitshaushalt: Steuerung von Hunger, Durst und Sättigung.
- Regulation von Schlaf- und Wachrhythmus: Steuerung der zirkadianen Rhythmen.
- Emotionale Reaktionen: Beteiligung an der Verarbeitung von Emotionen wie Angst, Wut und Freude.
Hypothalamus-Hypophysen-System
Der Hypothalamus ist eng mit der Hypophyse verbunden, einer kleinen Drüse, die unterhalb des Hypothalamus liegt. Der Hypothalamus steuert die Hypophyse über zwei Hauptwege:
- Nervale Verbindungen zum Hypophysenhinterlappen: Neurosekretorische Zellen im Hypothalamus setzen Oxytocin (OT) und antidiuretisches Hormon (ADH) in den Hypophysenhinterlappen frei.
- Hypothalamo-hypophysäres Pfortadersystem zum Hypophysenvorderlappen: Der Hypothalamus produziert separate Hormone, die die Hormonproduktion im Hypophysenvorderlappen stimulieren oder hemmen.
Die Blutversorgung des Gehirns: Ein Überblick
Das Gehirn benötigt eine stetige Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen, um seine Funktionen ausführen zu können. Diese Versorgung wird durch ein komplexes Netzwerk von Blutgefäßen gewährleistet, das als Hirnkreislauf bezeichnet wird.
Die Hauptschlagadern des Gehirns
Die Hauptschlagadern, die das Gehirn versorgen, sind:
- Die Arteria carotis interna (innere Halsschlagader): Sie entspringt der Arteria carotis communis und zieht ohne Abzweigungen zur Schädelbasis und durch den Canalis caroticus ins Innere. Sie versorgt vor allem das Großhirn.
- Die Arteria vertebralis (Wirbelarterie): Sie verläuft durch die Foramina transversaria der Halswirbel und vereinigt sich an der Basis des Gehirns zur Arteria basilaris. Sie versorgt vor allem den Hirnstamm und das Kleinhirn.
Der Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus Willisii, auch Willis-Kreis genannt, ist ein arterieller Gefäßring an der Hirnbasis, der die Arteria carotis interna und die Arteria vertebralis miteinander verbindet. Er ermöglicht eine Umverteilung des Blutes bei Verschluss einer der Hauptschlagadern und stellt so die Versorgung des Gehirns sicher.
Die arterielle Versorgung des Hypothalamus
Der Hypothalamus wird von Ästen der folgenden Arterien versorgt:
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- A. cerebri anterior: Äste der A. cerebri anterior.
- A. communicans posterior (A. carotis interna): Äste der A. communicans posterior.
- A. cerebri posterior: Äste der A. cerebri posterior.
Klinische Bedeutung der Anatomie des Hypothalamus
Die Kenntnis der Anatomie des Hypothalamus ist wichtig, um die Ursachen und Symptome verschiedener Erkrankungen zu verstehen, die diesen Bereich des Gehirns betreffen können.
Diabetes insipidus
Diabetes insipidus ist eine Erkrankung, bei der die Nieren aufgrund eines Mangels an zirkulierendem ADH nicht in der Lage sind, den Urin zu konzentrieren. Der niedrige ADH-Spiegel ist entweder auf eine verminderte Produktion im Hypothalamus oder eine verminderte Freisetzung aus dem Hypophysenhinterlappen zurückzuführen. Dies führt zu Symptomen wie Polyurie (vermehrte Harnausscheidung), Nykturie (nächtliches Wasserlassen) und Polydipsie (vermehrter Durst).
Hypothalamische Amenorrhö
Hypothalamische Amenorrhö ist eine Erkrankung, bei der die Menstruationszyklen einer Frau für mehr als drei Monate ausbleiben. Sie resultiert aus der verminderten pulsatilen Freisetzung von GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon) aus dem Hypothalamus, die in Zeiten schwerer körperlicher oder psychischer Belastung auftritt. Die Erkrankung wird am häufigsten in Verbindung mit Essstörungen oder Überanstrengung (häufig bei Sportlerinnen) beobachtet.
Hyperthermie
Hyperthermie (Überhitzung) kann auftreten, wenn eine Läsion (z. B. Schlaganfall oder ZNS-Schädigung) im Ncl. anterior des Hypothalamus vorliegt, der an der Thermoregulation, insbesondere der Abkühlung des Körpers, beteiligt ist. Eine Schädigung dieser Region verhindert, dass sich der Körper selbst runterkühlen kann.
Narkolepsie
Narkolepsie ist eine neurologische Erkrankung, die durch übermäßige Tagesschläfrigkeit und plötzliche Anfälle von Muskelschwäche (Kataplexie) gekennzeichnet ist. Sie tritt auf, wenn der laterale Hypothalamus nicht in der Lage ist, Orexin zu sekretieren, eine Substanz, die in vielen Bereichen des Gehirns die Wachheit fördert.
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Hyperprolaktinämie
Hyperprolaktinämie ist ein Zustand mit erhöhten Prolaktinspiegeln im Blut. Obwohl sie am häufigsten auf Hypophysenadenome zurückzuführen ist, kann auch ein Verlust der hemmenden Dopamin-Sekretion durch den Hypothalamus eine Ursache sein. Dieser Zustand kann auftreten, wenn dopaminerge Neurone aus dem Hypothalamus beschädigt sind oder wenn das Infundibulum während einer suprasellären Operation durchtrennt wird.
Aneurysmen der Hirngefäße: Eine Gefahr für die Blutversorgung
Ein Aneurysma ist eine blutgefüllte Aussackung an einer „Schwachstelle“ der Blutgefäßwand. Im Gehirn können Aneurysmen an den Hauptschlagadern auftreten und zu schweren Komplikationen führen.
Ursachen und Risikofaktoren für Aneurysmen
Über die Ursache der Entstehung von intrakraniellen Aneurysmen gibt es mittlerweile viele wissenschaftliche Erkenntnisse. Neben dem Einfluss von kardiovaskulären Risikofaktoren wie Bluthochdruck und Arteriosklerose, insbesondere bei älteren Patienten, haben bei jüngeren Aneurysma-Patienten wahrscheinlich Veränderungen der Bindegewebsstruktur einen Einfluss auf die Entstehung von Aneurysmen.
Symptome und Diagnose von Aneurysmen
Im akuten Notfall einer Aneurysmablutung kommt es meist zu schlagartigen Kopfschmerzen, die von den Patient:innen als „so stark wie noch nie in ihrem Leben“ empfunden werden. Aneurysmen, die nicht geblutet haben, bleiben meist ohne spezifische Beschwerden und werden „inzidentelle Aneurysmen“ genannt.
Die Diagnose eines Aneurysmas erfolgt in der Regel durch bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomographie (MRT) oder die Computertomographie (CT). Die genaueste Methode zur Beurteilung eines Aneurysmas ist die Katheter-Untersuchung (digitale Subtraktionsangiographie, DSA) der Hirngefäße.
Behandlung von Aneurysmen
Die Behandlung von Aneurysmen richtet sich nach verschiedenen Faktoren, wie der Größe, der Lage und dem Erscheinungsbild des Aneurysmas. Bei akut rupturierten Aneurysmen sollte eine sofortige Aneurysma-Ausschaltung angestrebt werden, um eine erneute Blutung zu verhindern. Bei inzidentellen Aneurysmen muss das natürliche Risiko (Lebenszeit-Blutungsrisiko) dem perioperativen Komplikationsrisiko gegenüber gesetzt werden.
Es gibt verschiedene Behandlungsmethoden für Aneurysmen:
- Clipping: Hierbei wird das Aneurysma durch eine Gefäßklammer (Clip) von außen verschlossen.
- Coiling: Hierbei werden weiche Platinspiralen (Coils) über einen Katheter in das Aneurysma geschoben, um es zu verschließen.
- Flow Diverter: Hierbei wird ein Stent in das Gefäß eingebracht, dem das Aneurysma entspringt, um den Blutfluss in das Aneurysma zu reduzieren.
Die Halsschlagader (Arteria carotis communis): Eine wichtige Versorgungsader
Die Halsschlagader (Arteria carotis communis, kurz ACC) ist die Hauptschlagader am Hals und versorgt fast die gesamte Kopf-Hals-Region mit arteriellem Blut. Sie entspringt auf der rechten Seite dem Truncus brachiocephalicus, links geht sie direkt aus der Aorta hervor.
Verlauf und Aufzweigung der Halsschlagader
Die A. carotis communis zweigt sich auf Höhe von C4 in A. carotis interna und A. carotis externa auf. Die Arteria carotis interna führt in der Regel den Verlauf der Halsschlagader fort und zieht ohne Abzweigungen zur Schädelbasis und durch den Canalis caroticus ins Innere. Die Carotis externa versorgt vor allem Strukturen extern des Schädels und teilt sich dafür in unzählige Endäste auf.
Bedeutung der Halsschlagader für die Blutdruck- und Atmungsregulation
Die Carotisbifurkation verfügt über Chemorezeptoren (Glomus caroticum) und Barrorezeptoren (Sinus caroticus), wobei erstere den Sauerstoffgehalt und letztere den Blutdruck messen. Diese Informationen werden über den N. glossopharyngeus an das Gehirn weitergeleitet.
Klinische Bedeutung der Halsschlagader
Durch die hohe Bedeutung der Halsschlagader hat es besonders schwere Folgen, wenn die Blutzufuhr durch Carotisstenosen, -Verengungen oder -Verkalkungen verringert oder komplett gestoppt ist. Je nach ausgefallenen Stromgebiet treten hier Symptome wie Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit oder spezifischere Symptome wie Paresen oder Taubheitsgefühle auf. Im schlimmsten Fall verursacht ein Verschluss einen Schlaganfall.
Das Herz-Kreislauf-System: Die Grundlage für die Hirnversorgung
Das Herz-Kreislauf-System ist die Grundlage für die Versorgung des Gehirns mit Blut. Das Herz pumpt das Blut durch den Körper, und die Blutgefäße transportieren es zu den Organen und Geweben.
Aufbau und Funktion des Herzens
Das Herz ist ein muskuläres Hohlorgan, das wie eine Pumpe funktioniert und so mit rhythmischen Kontraktionen das Blut im gesamten Körper verteilt. Es besteht aus zwei Vorhöfen und zwei Herzkammern, die durch Herzklappen voneinander getrennt sind.
Der Blutkreislauf
Es gibt zwei Blutkreisläufe:
- Der große Blutkreislauf (Körperkreislauf): Hier wird sauerstoffreiches Blut vom Herzen zu den Organen und Geweben transportiert und sauerstoffarmes Blut zurück zum Herzen.
- Der kleine Blutkreislauf (Lungenkreislauf): Hier wird sauerstoffarmes Blut vom Herzen zur Lunge transportiert, wo es mit Sauerstoff angereichert wird, und sauerstoffreiches Blut zurück zum Herzen.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in Deutschland. Zu den wichtigsten Risikofaktoren gehören Rauchen, Bewegungsmangel, Stress und eine ungesunde Ernährung.