Hirnnerven: Unterschiede im zentralen Nervensystem

Das Nervensystem des Menschen ist ein komplexes Netzwerk, das in ein zentrales (ZNS) und ein peripheres Nervensystem (PNS) unterteilt ist. Das ZNS besteht aus Gehirn und Rückenmark, während das PNS alle Nerven umfasst, die außerhalb des ZNS liegen. Die Hirnnerven stellen eine besondere Gruppe von Nerven dar, die direkt aus dem Gehirn entspringen und somit eine wichtige Verbindung zwischen Gehirn und Körper darstellen.

Aufbau des Nervensystems

Um die Unterschiede zwischen Hirnnerven und dem zentralen Nervensystem besser zu verstehen, ist es wichtig, den Aufbau des Nervensystems zu betrachten.

Zentrales Nervensystem (ZNS)

Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Das Gehirn dient als zentrale Schaltstation und besteht aus mehreren großen Teilen:

• Groß-/Endhirn (Telencephalon)
• Kleinhirn (Cerebellum)
• Zwischenhirn (Diencephalon)
• Mittelhirn (Mesencephalon)
• Hinterhirn (Metencephalon)
• Nachhirn (Myelencephalon)
• Verlängertes Rückenmark (Medulla oblongata)
• Brücke (Pons)

Das Rückenmark reicht von der Medulla oblongata bis zum Ende der Wirbelsäule (Cauda equina) und führt Informationen zum und vom Gehirn. Es zeigt im Querschnitt eine Wolkenform, wobei zwischen axonreicher weißer und perikaryonreicher grauer Substanz unterschieden wird. In der Mitte des Rückenmarks verläuft ein Zentralkanal, der Hirnflüssigkeit (Liquor) führt.

Peripheres Nervensystem (PNS)

Das periphere Nervensystem umfasst alle Spinal- und Hirnnerven. Die Spinalnerven treten aus jedem Segment des Rückenmarks aus und verbinden das Rückenmark mit dem Körper. Die Hirnnerven hingegen entspringen direkt dem Gehirn.

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Die Hirnnerven

Es gibt insgesamt zwölf Hirnnervenpaare, die jeweils eine spezifische Funktion erfüllen und unterschiedliche Bereiche des Kopfes und Halses versorgen. Mit einer Ausnahme (N. opticus) handelt es sich bei den Hirnnerven um Nervenpaare des peripheren Nervensystems. Die Ursprungsorte (Hirnnervenkerne) der Hirnnerven I und II liegen im Großhirn beziehungsweise im Zwischenhirn. Die Ursprungsorte der übrigen Hirnnervenpaare befinden sich meist in Mittelhirn, Brücke oder verlängertem Mark, also im Hirnstamm.

Hirnnervenkerne im Hirnstamm

Der Hirnstamm ist ein wichtiger Teil des Gehirns, der das Mittelhirn, die Brücke und das verlängerte Mark umfasst. Im Hirnstamm liegen die Ursprungsorte der zwölf Hirnnervenpaare, die Hirnnervenkerne. In einem Hirnnervenkern entspringen die Fasern, die Erregungen unter anderem zu verschiedenen Muskeln im Kopf- und Halsbereich weiterleiten.

• Mittelhirn: Das Mittelhirn ist nach oben durch das Zwischenhirn und nach unten durch die Brücke begrenzt. In der Mittelhirnhaube (Tegmentum mesencephali) befinden sich große Ansammlungen von Nervenzellkörpern für Muskelaktivitäten (zum Beispiel Substantia nigra, Nucleus ruber) und für den III. und IV. Hirnnerv.
• Brücke: Die Brücke ist nach unten durch das verlängerte Mark, nach oben durch das Mittelhirn und nach hinten durch das Kleinhirn begrenzt. Sie enthält die Nervenzellkörper für den V. bis VIII. Hirnnerv sowie Teile des Atem-, Kreislauf- und Aktivitätszentrums.
• Verlängertes Mark: Das verlängerte Mark geht nach unten direkt ins Rückenmark und nach oben in die Brücke über. Nach hinten ist es vom Kleinhirn überdeckt. In seinem hinteren Anteil befinden sich die Ursprungsorte für den IX. bis XII. Hirnnerv. In seinem vorderen Anteil verdickt sich die größte vom Gehirn durch das Rückenmark absteigende Nervenbahn mit den Erregungsleitungen für die Muskelantworten, die Pyramidenbahn, zu den Pyramiden.

Überblick über die zwölf Hirnnerven

Im Folgenden werden die zwölf Hirnnervenpaare mit ihren jeweiligen Funktionen beschrieben:

• I. Nervus olfactorius (Riechnerv): Zuständig für die Geruchswahrnehmung. Er setzt sich aus gebündelten Fortsätzen der Sinneszellen in der Riechschleimhaut der Nase zusammen. Der Nervus olfactorius beginnt mit den Riechzellen in der Riechschleimhaut der Nasenhöhle, zieht durch die Löcher der Siebbeinplatte (Lamina cribrosa) in die Schädelhöhle und dann zum Bulbus olfactorius, wo sich die Axone verteilen. Vom Bulbus olfactorius ziehen die Axone dann zum Riechhirn, einem entwicklungsgeschichtlich sehr alten Teil der Hirnrinde. Schädigungen des 1. Hirnnerven-Paares, Nervus olfactorius, führen zu Ausfällen beim Geschmacksempfinden.
• II. Nervus opticus (Sehnerv): Eine Leitungsbahn des Gehirns, die für das Sehen zuständig ist. Er entspringt in der Netzhaut und tritt durch einen kleinen knöchernen Kanal aus der Augenhöhle in die Schädelhöhle ein. Von hier an nennt man den Sehnervenfaserzug zunächst "Tractus opticus". Die Nervenfasern des Sehnervs kommen aus der Netzhaut des Auges und ziehen durch die Augenhöhle zum Sehnervkanal (Canalis opticus). Dort vereinigen sie sich mit den entsprechenden Nervenfasern der Gegenseite zur Sehnervenkreuzung (Chiasma opticum) und führen dann weiter in den Tractus opticus. Bei Entzündungen des Nervus opticus verschlechtert sich die Sehkraft, wodurch Kleingedrucktes nicht mehr gelesen werden kann. Eine Optikusatrophie ist eine Degeneration der Fasern des Sehnervs durch Druck, den zum Beispiel ein Tumor verursachen kann oder auch durch andere Ursachen.
• III. Nervus oculomotorius (Augenmuskelnerv): Zusammen mit dem IV. Hirnnerv (Nervus trochlearis) und dem VI. Hirnnerv (Nervus abducens) für die Bewegung der Augenmuskeln und damit für die Bewegung des Augapfels zuständig. Der Nervus oculomotorius hat seine Wurzelzellen im Mittelhirn nahe der Mittellinie. Vor der Brücke tritt er aus einer Grube zum Türkensattel, an dem er seitlich durch die Wand des Sinus cavernosus (ein erweiterter Venenraum in der harten Hirnhaut), in dem die Venen der Augenhöhle liegen, tritt. Durch die obere Augenhöhlenspalte (Fissura orbitalis superior) gelangt er schließlich aus der Schädel- in die Augenhöhle. Ein ZNS-Tumor, der den III. Hirnnerv in seinem Ursprung- und/oder Verlauf behindert, kann zum Funktionsausfall führen. Dann überwiegen für die Bewegung des Augapfels diejenigen Augenmuskeln, die von den intakten Augenmuskelnerven versorgt werden, während die, für die der III. Hirnnerv zuständig ist, ausfallen. Dies führt zu einer typischen Schielstellung: Der Augapfel des betroffenen Auges ist nach außen und unten gerichtet und die Patienten klagen über Doppelbilder.
• IV. Nervus trochlearis (Augenmuskelnerv): Ebenso wie der III. und der VI. Hirnnerv an der Bewegung des Augapfels beteiligt. Der Nervus trochlearis ist ein sehr dünner Nerv, dessen Ursprungskerne im Mittelhirn vor dem Aquaeduct (Hirnwasserkanal) liegen. Er zieht zur Brücke und durch den Sinus cavernosus. Letztlich gelangt er durch die obere Augenhöhlenspalte zu dem Muskel, den er versorgt.
• V. Nervus trigeminus (Drillingsnerv): Ein großer Nerv mit vielen Aufgaben. Der Nervus trigeminus beginnt mit seinen sensiblen Wurzelzellen in der mittleren Schädelgrube, seitlich von der Brücke. Nahe der Felsenbeinpyramide geht der Nerv durch die Dura mater, wo er das Ganglion trigeminale bildet. Hier beginnt fächerförmig die Dreiteilung des Nervus trigeminus: Der erste Teil, der sensible Nervus ophthalmicus, tritt in die Augenhöhle ein. Der zweite Teil, der ebenfalls sensible Nervus maxillaris, tritt durch das Foramen rotundum des großen Keilbeinflügels in die Flügelgaumengrube zwischen dem Keilbein und dem Gaumenbein ein. Der dritte Teil, der teils motorische, teils sensorische Nervus mandibularis, tritt durch das Foramen ovale in die Unterschläfengrube ein.
• VI. Nervus abducens (Augenmuskelnerv): Zusammen mit dem III. Hirnnerv (Nervus oculomotorius) und dem IV. Hirnnerv (Nervus trochlearis) für die Bewegung der Augenmuskeln und damit für die Bewegung des Augapfels zuständig. Der Ursprung des Nervus abducens liegt im sogenannten Fazialishügel der Rautengrube. Er tritt zwischen Medulla oblongata und der Brücke aus dem Gehirn aus, durchbricht die Dura mater und zieht dann in die Augenhöhle.
• VII. Nervus facialis (Gesichtsnerv): Dieser große Nerv enthält alle Typen von Nervenfasern (für Gefühlsempfindungen, Muskelbewegungen, vegetative Funktionen). Der Nervus facialis tritt am Kleinhirnbrückenwinkel aus dem Gehirn aus. Zwischen ihm und dem Nervus vestibulocochlearis (8. Hirnnerv) verläuft der Nervus intermedius, der sich im Felsenbein mit dem Nervus facialis vereint. Der Nervus facialis, der Nervus intermedius und der Nervus vestibulocochlearis (8. Hirnnerv), die zusammen als Facialisgruppe bezeichnet werden, treten gemeinsam durch den inneren Gehörgang in das Felsenbein ein.
• VIII. Nervus vestibulocochlearis (Hör- und Gleichgewichtsnerv): Aus zwei Komponenten zusammengesetzt: den Nervenbahnen für das Hörorgan und denen für das Gleichgewichtsorgan. Der Nervus vestibulocochlearis tritt zusammen mit dem Nervus facialis aus dem Kleinhirnbrückenwinkel aus und verläuft gemeinsam mit diesem durch den inneren Gehörgang. Der Pars vestibularis führt zu den Sinneszellen der Bogengänge und der Pars cochlearis zu den Sinneszellen des Corti-Organs im Innenohr.
• IX. Nervus glossopharyngeus (Zungen-Rachen-Nerv): Der Nervus glossopharyngeus verlässt das Gehirn hinter der Oliva (eine seitlich von der Medulla oblongata liegende Vorwölbung des verlängerten Rückenmarks im Rautenhirn). Von dort zieht er durch das Foramen jugulare (eine Öffnung an der Schädelbasis zwischen Hinterhaupts- und Felsenbein) zur äußeren Schädelbasis.
• X. Nervus vagus (umherschweifender Nerv): Nimmt seinen Ursprung im verlängerten Mark des Hirnstamms. Der Nervus vagus tritt aus der Medulla oblongata aus und zieht zwischen zwei Gefäßen, der Vena jugularis und der Arteria carotis interna, nach unten in die Brusthöhle.
• XI. Nervus accessorius (Beinerv): Führt nur absteigende (efferente) Fasern zu verschiedenen Schlund- und Halsmuskeln. Der Nervus accessorius entspringt aus dem Halsmark mit sechs bis sieben Spinalwurzeln (Radices spinales), die sich im Wirbelkanal vereinigen. Durch das große Hinterhauptsloch tritt er in den Schädel ein und vereint sich mit Ästen des Nervus vagus, mit dem zusammen er durch das Drosselloch in der hinteren Schädelgrube wieder austritt.
• XII. Nervus hypoglossus (Zungennerv): Wie der XI. Hirnnerv ein rein motorischer Nerv. Die motorischen Fasern des Nervus hypoglossus beginnen mit zehn bis 15 Wurzelfäden in der Medulla oblongata. Diese werden dann zu zwei Bündeln gesammelt, die durch die Dura mater gehen und im sogenannten Canalis hypoglossi aus dem Schädel austreten.

Funktionelle Unterschiede der Hirnnerven

Die Hirnnerven lassen sich auch nach ihren Funktionen einteilen:

• Sensorische Nerven: Nervus olfactorius (I), Nervus opticus (II), Nervus vestibulocochlearis (VIII)
• Motorische Nerven: Nervus oculomotorius (III), Nervus trochlearis (IV), Nervus abducens (VI), Nervus accessorius (XI), Nervus hypoglossus (XII)
• Gemischte Nerven: Nervus trigeminus (V), Nervus facialis (VII), Nervus glossopharyngeus (IX), Nervus vagus (X)

Unterschiede zwischen Hirnnerven und ZNS

Obwohl die Hirnnerven eine Verbindung zum Gehirn herstellen, sind sie funktionell und anatomisch vom ZNS zu unterscheiden.

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• Lage: Die Hirnnerven liegen außerhalb des Gehirns und Rückenmarks, während das ZNS das Gehirn und das Rückenmark umfasst.
• Ursprung: Die Hirnnerven entspringen direkt aus dem Gehirn, während die Spinalnerven aus dem Rückenmark entspringen.
• Funktion: Die Hirnnerven versorgen spezifische Bereiche des Kopfes und Halses, während das ZNS die zentrale Steuerung und Verarbeitung von Informationen im gesamten Körper übernimmt.
• Schutz: Das ZNS ist durch die knöchernen Strukturen des Schädels und der Wirbelsäule sowie durch die Hirnhäute und den Liquor geschützt. Die Hirnnerven sind weniger geschützt und daher anfälliger für Verletzungen.
• Zusammensetzung: Das ZNS besteht aus grauer und weißer Substanz, während die Hirnnerven aus Nervenfasern bestehen, die von einer Hülle umgeben sind.

Klinische Bedeutung

Schädigungen der Hirnnerven können zu einer Vielzahl von neurologischen Ausfällen führen, abhängig davon, welcher Nerv betroffen ist. Mögliche Ursachen für Hirnnervenschädigungen sind:

• Tumoren
• Entzündungen
• Trauma
• Gefäßerkrankungen
• Infektionen
• Demyelinisierende Erkrankungen

Beispiele für Hirnnervenschädigungen

• Nervus opticus (II): Eine Schädigung des Sehnervs kann zu Sehstörungen oder Blindheit führen. In der Kinderkrebsheilkunde spielt der Sehnerv unter anderem insofern eine wichtige Rolle, als dass er zum Beispiel durch bestimmte Tumoren, beispielsweise ein Retinoblastom oder ein niedriggradig malignes Gliom, geschädigt werden kann. Typischerweise können niedriggradig maligne Gliome bei Kindern mit Neurofibromatose Typ 1 (NF1) im Bereich der gesamten Sehbahn vorkommen. In Kenntnis des Sehbahnverlaufs kann man sich nun bestimmt besser vorstellen, dass ein Tumor, eine Operation / Tumorentfernung oder auch eine Strahlentherapie im Bereich der Sehbahn immer mit dem hohen Risiko einhergeht, dass der Patient die Sehfähigkeit eines Auges verliert. Tumoren, die nahe der Sehnervenkreuzung liegen oder sogar von ihr ausgehen, sind in diesem Zusammenhang besonders gefährlich, denn hier sind die Nervenfasern beider Augen von einer möglichen Schädigung betroffen. Der Sehnerv spielt auch bei der Hirntumor-Diagnostik eine wichtige Rolle: Bei der Augenhintergrundspiegelung wird der Sehnerv untersucht, genauer gesagt, der Bereich der Netzhaut, aus dem er entspringt (Sehnervenpapille).
• Nervus oculomotorius (III), Nervus trochlearis (IV), Nervus abducens (VI): Schädigungen dieser Nerven können zu Augenbewegungsstörungen, Doppelbildern und Schielstellungen führen. Ein ZNS-Tumor, der den III. Hirnnerv in seinem Ursprung- und/oder Verlauf behindert, kann zum Funktionsausfall führen. Dann überwiegen für die Bewegung des Augapfels diejenigen Augenmuskeln, die von den intakten Augenmuskelnerven versorgt werden, während die, für die der III. Hirnnerv zuständig ist, ausfallen. Dies führt zu einer typischen Schielstellung: Der Augapfel des betroffenen Auges ist nach außen und unten gerichtet und die Patienten klagen über Doppelbilder.
• Nervus facialis (VII): Eine Schädigung des Gesichtsnervs kann zu einer Gesichtslähmung (Fazialisparese) führen. Bei der "peripheren Fazialisparese" ist die Schädigung des Nervs in seinem Verlauf (zum Beispiel durch einen Tumor oder durch Infektionen im Mittelohr) erfolgt. Es kommt zu einer schlaffen Lähmung aller Muskeln auf der betroffenen Gesichtshälfte (die Mundpartie hängt herab, das Auge kann nicht mehr geschlossen werden). Zudem treten auch Störungen des Augentränens, des Speichelflusses und der Geschmacksempfindung auf. Die "zentrale Fazialisparese" wird durch eine Schädigung im Großhirn verursacht, genauer gesagt, in einem Bereich in der Großhirnrinde, der für die Erregungen im Gesichtsbereich zuständig ist.
• Nervus vagus (X): Eine Schädigung des Vagusnervs kann zu Störungen der Herzfrequenz, der Atmung und der Verdauung führen. Große Tumoren im Halsbereich (Mediastinaltumoren, wie zum Beispiel bestimmte Lymphome) können zu einer Schädigung des X. Hirnnervs im Halsbereich führen.
• Nervus hypoglossus (XII): Bei einer einseitigen Schädigung des XII. Hirnnervs weicht die Zunge beim Herausstrecken zur gelähmten Seite ab. Ist der Zungennerv beidseitig geschädigt, beispielsweise durch einen großen Hirnstammtumor oder aber eher noch durch einen Tumor im Bereich des Zungenversorgungsgebietes in der Großhirnrinde, dann kann es zu einer kompletten Zungenlähmung kommen, das heißt, die Zunge kann nicht mehr bewegt werden.

Hirnnerven in der Kinderkrebsheilkunde

In der Kinderkrebsheilkunde können Hirnnervenschädigungen durch verschiedene Faktoren verursacht werden:

• Hirntumoren: Tumoren im Bereich des Hirnstamms oder der Hirnnerven können diese direkt schädigen oder durch Druck auf die Nervenbahnen deren Funktion beeinträchtigen.
• Operationen: Operationen zur Entfernung von Hirntumoren können in seltenen Fällen zu Verletzungen der Hirnnerven führen.
• Strahlentherapie: Die Strahlentherapie kann ebenfalls zu Schädigungen der Hirnnerven führen, insbesondere wenn diese im Bestrahlungsfeld liegen.
• Einklemmung des Hirnstamms: Das Gehirn ist nach außen durch den knöchernen Schädel begrenzt. Wenn also ein wachsender Tumor im Bereich des Großhirns dessen Reserveräume ausgeschöpft hat, kann das Gehirn den dadurch ansteigenden Druck im Schädelinneren nicht mehr abpuffern. Es kommt dann, entweder ein- oder beidseitig, zu einer lebensbedrohlichen Massenverschiebung von Großhirnanteilen nach unten und folglich zu deren Einklemmung im Schlitz des Kleinhirnzeltes. Ein sehr großer Tumor in dieser Region kann zusätzlich dazu führen, dass Kleinhirnanteile nach unten auf den Hirnstamm gedrückt werden, der dann in der knöchernen Schädelöffnung zum Wirbelkanal (Foramen occipitale magnum) einklemmt.

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