Einführung
Die Gyri temporales transversi, auch bekannt als Heschl-Windungen, sind ein wesentlicher Bestandteil des Temporallappens und spielen eine zentrale Rolle in der auditiven Verarbeitung. Als primärer auditorischer Kortex sind sie ein integraler Bestandteil der Hörbahn und somit entscheidend für das Hören und Verstehen von Klängen.
Anatomie und Lage
Der Temporallappen, nach dem Frontallappen der zweitgrößte der vier Lappen des Großhirns, ist sowohl anatomisch als auch funktional vielfältig. Die beiden Temporallappen umrahmen den Hirnstamm und bestehen aus iso- und allocorticalen Regionen. Die Heschl-Windungen befinden sich an der dorsalen Seite des Temporallappens, verborgen in der tiefen Fissura lateralis. Um sie zu betrachten, ist es notwendig, den Sulcus lateralis horizontal anzuschneiden. Hier erkennt man zwei bis vier Windungen, die quer zu den anderen Gyri des Temporallappens verlaufen.
Funktion des primären auditorischen Kortex
Die Heschl-Windungen stellen den primären auditorischen Kortex dar. Hier enden die Hörbahnfasern in tonotopischer Anordnung, nachdem sie zuvor einige synaptische Umschaltungen in Hirnstamm und Thalamus durchlaufen haben. Diese tonotopische Anordnung bedeutet, dass tiefe Frequenzen eher anterolateral und hohe Frequenzen eher posteromedial lokalisiert sind.
Verarbeitung auditorischer Impulse in den Hemisphären
Die rechte und linke Hörrinde verarbeiten auditorische Impulse unterschiedlich. Die linke Hemisphäre ist eher für die zeitliche Auflösung rasch ablaufender akustischer Informationen zuständig, während die rechte Hemisphäre vor allem Tonfrequenzspektren und Klangfarben analysiert.
Sekundäre Hörrinde und ihre Funktionen
Die sinnvolle Verknüpfung dieser Laute zu bekannten Lautmustern oder Geräuschen, zu Musik, zu Wörtern oder schließlich Sätzen erfolgt erst in der sekundären Hörrinde. Dort werden die vorverarbeiteten Eindrücke aus den primären Arealen mit bekannten Sinneseindrücken abgeglichen. Interessanterweise weisen die sekundären Hörrinden der beiden Hirnhälften unterschiedliche Funktionalitäten auf. In der dominanten Hirnhälfte - bei den meisten Menschen die linke - wird das Gehörte eher rational verarbeitet, was von hoher Bedeutung für die Sprachverarbeitung ist. Hier befindet sich auch das sensorische Sprachzentrum, das Wernicke-Zentrum, in dem das Sprachverständnis lokalisiert ist.
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Afferenzen und die Hörbahn
Die Hörbahn ist die wichtigste Afferenz des auditorischen Kortex. Sie leitet auditive Informationen von den Sinneszellen des Innenohrs über verschiedene Zwischenstationen bis zur primären Hörrinde im Gehirn weiter. Die Hörbahn umfasst sowohl periphere als auch zentrale Strukturen des auditorischen Systems. Die Verarbeitung der Hörsignale beginnt in der Cochlea des Innenohrs, die Schallwellen in elektrische Signale umwandelt. Die Haarzellen in der Cochlea spielen hierbei eine zentrale Rolle, da sie Schwingungen der Basilarmembran in neuronale Impulse übersetzen. Diese Signale werden über den Nervus cochlearis, der einen Teil des Nervus vestibulocochlearis (VIII. Hirnnerv) darstellt, weitergeleitet. Die zentralen Strukturen der Hörbahn beginnen in den Cochleariskernen, die sich im Hirnstamm befinden. Hier werden die Signale erstmals verarbeitet und aufgeteilt. Von den Cochleariskernen aus ziehen die Fasern weiter zu mehreren Zwischenstationen, zu denen auch der obere Olivenkomplex zählt. Dieser Bereich ist besonders wichtig für die Verarbeitung von Räumlichkeit und Richtung des Schalls. Die Signale gelangen dann über den Lemniscus lateralis zum Colliculus inferior im Mittelhirn, der als weiteres Verarbeitungszentrum dient. Der Colliculus inferior spielt eine Rolle bei der Integration von auditorischen Informationen.
Entwicklung der Heschl-Windungen
Der Heschl-Gyrus erscheint in der MRT-Bildgebung im Gestationsalter von 24 bis 25 Wochen und entwickelt sich somit parallel zur funktionellen Aktivierung des auditiven Systems.
Bildgebung und Darstellung
Die Gyri temporales transversi können in der MRT-Bildgebung dargestellt werden. Eine koronare MRT-Aufnahme (T1-gewichtet) ermöglicht die Visualisierung dieser Hirnstruktur.
Klinische Bedeutung und Störungen der Hörbahn
Die Hörbahn ist anfällig für eine Vielzahl von Störungen, die sowohl periphere als auch zentrale Strukturen betreffen können. Eine der häufigsten peripheren Störungen ist der Hörsturz, der sich durch einen plötzlichen Verlust des Hörvermögens auszeichnet. Die Ursachen sind vielfältig und reichen von Durchblutungsstörungen bis hin zu Infektionen oder Stress. Eine andere Form ist die Schallleitungsschwerhörigkeit, bei der die Übertragung des Schalls vom äußeren Ohr über das Mittelohr zur Cochlea beeinträchtigt ist. Zentrale Störungen betreffen die Verarbeitung der akustischen Signale im Gehirn. Eine häufige Störung ist die auditorische Verarbeitungs- und Wahrnehmungsstörung (AVWS). Hierbei haben Betroffene Schwierigkeiten, gehörte Informationen zu verarbeiten, obwohl das periphere Gehör intakt ist. Eine schwerwiegendere Form ist der zentrale Hörverlust, der durch Schädigungen in der Hörrinde oder entlang der zentralen Hörbahn verursacht werden kann. Tinnitus ist eine häufige Folge von Störungen der Hörbahn. Dabei handelt es sich um die Wahrnehmung von Geräuschen wie Pfeifen, Rauschen oder Brummen ohne externe Schallquelle. Tinnitus tritt in der allgemeinen Bevölkerung relativ häufig auf und betrifft etwa 10 bis 15 Prozent der Menschen. Eine weitere wichtige Störung der Hörbahn ist die Altersschwerhörigkeit, die mit zunehmendem Alter auftritt. Diese Form des Hörverlusts entsteht durch degenerative Prozesse im Innenohr, insbesondere an den Haarzellen der Cochlea. Zusätzlich können auch zentrale Veränderungen, wie eine verminderte Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Hörbahn, eine Rolle spielen. Betroffene haben häufig Schwierigkeiten, hohe Frequenzen wahrzunehmen, und können Gespräche in lauten Umgebungen nur schwer folgen. Die Altersschwerhörigkeit ist nicht heilbar, kann aber durch Hörgeräte oder Cochlea-Implantate kompensiert werden. Erkrankungen wie Multiple Sklerose, die das zentrale Nervensystem betreffen, können auch die Hörbahn beeinträchtigen. Die Demyelinisierung der Nervenfasern stört die Signalübertragung und führt zu Hörproblemen. Die Behandlung von Störungen der Hörbahn hängt von der Ursache ab. Während periphere Störungen wie Schallleitungsschwerhörigkeit häufig operativ oder medikamentös behandelt werden können, erfordert die Therapie zentraler Störungen oft eine Kombination aus audiologischen und neurologischen Ansätzen.
Auswirkungen von Schädigungen des Wernicke- und Broca-Zentrums
Besonders deutlich werden die Funktionen der Hörrinde, wenn eine dieser Regionen ausfällt oder zerstört wird. Ein Ausfall des Wernicke-Sprachzentrums führt zu einem Unverständnis von Sprache. Sprache wird zwar noch gehört und verstanden, ein Geräusch (z.B. eine zuschlagende Tür) kann dem Gegenstand oder der Ursache nicht mehr zugeordnet werden. Im schlimmsten Fall geht die Fähigkeit, Sprache zu verstehen, verloren. Der Betroffene kann zwar noch einzelne Laute oder Worte nachsprechen, versteht diese aber nicht und kann auch selbst keine sinnvollen Laute, Worte oder Sätze mehr bilden. Fällt hingegen das Broca-Sprachzentrum aus, bleibt das Sprachverständnis erhalten.
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Die Rolle der Heschl-Windungen beim Lesen
Interessanterweise spielen die Heschl’schen Querwindungen auch beim Lesen eine wichtige Rolle, obwohl Lesen hauptsächlich als visuelle Fähigkeit wahrgenommen wird. Für die Zuordnung von Buchstaben zu Sprachlauten ist jedoch ein Bewusstsein für die Laute einer Sprache erforderlich. Studien zeigen, dass dünnere Querwindungen in der linken Gehirnhälfte oft in Verbindung mit Dyslexie auftreten. Dies deutet darauf hin, dass die Dicke dieser Region mit den Leseleistungen korreliert. In der linken Gehirnhälfte sind die Heschl’schen Querwindungen bei guten Lesern meist etwas dicker und ausgedehnter. Verantwortlich dafür ist eine fetthaltige Substanz namens Myelin, die die Nervenzellen isoliert und ihre Kommunikation beschleunigt.
Weitere Funktionen des Temporallappens
Neben dem Hören spielt der Temporallappen auch eine wichtige Rolle für das Gedächtnis und die Verarbeitung von Emotionen. Der Hippocampus und der entorhinale Cortex, beides Strukturen im Temporallappen, sind entscheidend für die Gedächtnisbildung. Die Amygdala, ebenfalls im Temporallappen gelegen, ist für die affektive Einfärbung unseres Erlebens zuständig.
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