Das Kontrollzentrum Gehirn: Aufgabe und Funktion des Hypothalamus

Der Mensch unterscheidet sich von anderen Lebewesen durch seine Fähigkeit, Dinge im Zusammenhang zu verstehen und sich an neue Situationen anzupassen. Diese Fähigkeit verdankt er seinem komplexen Gehirn, das ihn zu einem denkenden Wesen macht. Innerhalb dieses komplexen Organs spielt der Hypothalamus eine zentrale Rolle als eine Art "Kontrollzentrum".

Aufbau des menschlichen Gehirns

Das Gehirn fungiert als das übergeordnete "Kontrollzentrum" des Körpers. Es sendet Befehle über die Nerven an verschiedene Körperteile und Organe und steuert so lebenswichtige Prozesse wie Denken, Bewegung und Emotionen. Bestimmte Bereiche des Gehirns sind für spezifische Aufgaben zuständig, beispielsweise für Sprache, Schrift, Geschmack, Geruch, Gehör und Körpergefühl.

Obwohl alle Tiere und Menschen ein Gehirn besitzen, ist es beim Menschen am größten und komplexesten. Es besteht aus fünf Hauptteilen: Großhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn, Kleinhirn und Nachhirn. Das Großhirn, das alle anderen Hirnteile überdeckt, ist der Sitz des Denkens. Das Zwischen-, Mittel- und Kleinhirn steuern unbewusste Lebensvorgänge wie die Verdauung. Der Hypothalamus ist ein Abschnitt des Zwischenhirns, der lebenswichtige Funktionen wie den Herzschlag reguliert.

Lage und Struktur des Hypothalamus

Der Hypothalamus ist ein kleiner, aber äußerst wichtiger Teil des menschlichen Gehirns, der eine zentrale Rolle für verschiedene lebenswichtige Funktionen spielt. Er liegt im unteren zentralen Teil des Gehirns, unterhalb des Thalamus und oberhalb der Hypophyse, etwa auf Höhe der Schläfen. Er ist Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) und wird von beiden Gehirnhälften umschlossen. Dieser Bereich des menschlichen Gehirns ist nur wenige Gramm schwer und etwa so groß wie ein Fingernagel. Im Bereich des Zwischenhirns wird er vom Thalamus begrenzt.

Als ein dichtes, von Blutgefäßen durchzogenes Nervengeflecht ist er Teil des vegetativen Nervensystems. Anatomisch gesehen besteht der Hypothalamus aus zahlreichen kleineren Zellhaufen, den sogenannten Kernen, die jeweils spezifische Funktionen haben. Diese Kerne sind wiederum in drei Regionen unterteilt: den vorderen (anterioren), mittleren (medialen) und hinteren (posterioren) Hypothalamus.

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Der hintere Hypothalamus, der im Wesentlichen nur aus den Corpora mammillaria besteht, wird auch als der „markreiche“ Hypothalamus bezeichnet, weil er von dicken, „markhaltigen“ Nervenfasern durchzogen wird. Es sind dies die Axone des Fornix, die zu den Corpora mammillaria ziehen, und deren Axone, die zum anterioren Thalamus aufsteigen. All diese Strukturen gehören zum limbischen System und dienen der Gedächtnisbildung.

Wesentlicher heterogener geht es im vorderen, „markarmen“ Hypothalamus zu, der von dünneren Nervenfasern durchzogen wird. Hier liegen zahlreiche - also mehrere Dutzend - voneinander abgrenzbare Kerngebiete, die im Dienste des vegetativen Nervensystems stehen. Zudem ist dieser vordere Hypothalamus eine endokrine Drüse, die viele verschiedene Hormone produziert. Und nicht nur das, er ist auch vollgepackt mit Rezeptoren, an die Hormone anderer endokriner Drüsen binden. Kurzum: Wir sind hier an einer der „Schnittstellen“ zwischen nervöser und hormoneller Regulation der Körperfunktionen.

Einige „berühmte“ Kerngebiete sollten wir etwas genauer betrachten: Da wäre zum Beispiel der Nucleus suprachiasmaticus: Nomen est omen- er liegt direkt über der Sehnervenkreuzung. Zudem erhält er direkte Eingänge von den Ganglienzellen der Netzhaut, ist also stets wohlinformiert, ob es draußen gerade Tag ist oder Nacht. Unter den diversen inneren Uhren des Organismus bildet er die „Master-​Clock“, die Chef-​Uhr. Denn in ihm tickt sozusagen das Netzwerk von Neuronen, das unseren eigenen Biorhythmus erzeugt und an den Tag-​Nacht-​Rhythmus anpasst.

Weitere wichtige Kerne sind der Nucleus paraventricularis und der Nucleus supraopticus: Auch diese beiden liegen da, wo es die Namen vermuten lassen - am optischen Trakt bzw. gleich am Ventrikel, ganz in der Nähe des Sehnervs. Sie beherbergen Drüsennervenzellen: endokrine Neurone, die Hormone produzieren. Das Oxytocin und das Antidiuretische Hormon (ADH) nämlich. Und erneut sind die Namen Omen: ADH verringert die Menge des ausgeschiedenen Urins - fehlt es aufgrund einer Schädigung des Nucleus supraopticus, kommt es zum Diabetes insipidus. Hier wird auch unser Durstgefühl ausgelöst. Oxytocin heißt wörtlich: die „rasche Geburt“, denn das Hormon löst unter anderem die Wehen am Ende der Schwangerschaft aus. - Unter anderem, denn es hat nicht nur mit der Geburt, sondern auch mit den davor stattfindenden fortpflanzungsrelevanten Aktivitäten zu tun. So wird es beim Orgasmus ausgeschüttet - auch bei dem des Mannes - und ist körperlicher Nähe und Vertrauen dienlich. Auch dies ebenfalls beim Mann. Die Ausschüttung von Oxytocin beim Stillen des Kindes dagegen ist dem weiblichen Geschlecht vorbehalten.

Zahlreiche Kerne liegen in der Nähe der Öffnung des Trichters, des oben genannten Infundibulums. Da sie beiderseits davon kleine Höcker aufwerfen, nennt man diese Gegend das Tuber cinereum („grauer Höcker“) und die Kerne entsprechend die „Tuber-​Kerne“. Auch sie sind endokrine Drüsen. Sie produzieren Hormone - „Releasing-​“, also auslösende und hemmende, „Inhibiting“-Hormone -, die wiederum den Hypophysenvorderlappen dazu veranlassen, seinerseits Hormone zu produzieren - oder es zu unterlassen. Zum Beispiel produziert der Nucleus infundibularis Dopamin, das als Inhibiting-​Hormon die Freisetzung von Prolactin in der Adenohypophyse hemmt. Prolactin wiederum wirkt auf die Brustdrüse, es bewirkt dort die Milchbildung. Zellen in anderen Tuber-​Kernen produzieren ein Releasing-​Hormon namens „GnRH“, ausgeschrieben das „Gonadotropin-​Releasing Hormone“. In Antwort auf dieses Hormon produziert der Vorderlappen der Hypophyse Gonadotropine, und die wieder regen Ovar und Hoden dazu an, die „eigentlichen“ Geschlechtshormone, nämlich Östrogen und Testosteron zu bilden. Außerdem spielt der Nucleus infundibularis gemeinsam mit dem Nucleus dorsomedialis hypothalami, der ein wenig oberhalb von ihm liegt, eine tragende Rolle für die Steuerung der Nahrungsaufnahme und des Stoffwechsels.

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Hypothalamus und die Blut-Hirn-Schranke

Der Grund, warum der Hypothalamus nicht selbst die Effektorhormone in den Blutkreislauf abgibt, anstatt sie im Hypophysenhinterlappen zwischenzulagern, liegt in der Blut-Hirn-Schranke. Diese ist eine physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem zentralen Nervensystem, die dazu dient, die Bedingungen im Gehirn aufrechtzuerhalten. Sie schützt das Gehirn vor Krankheitserregern und Toxinen und stellt einen selektiven Filter dar, über den das Gehirn mit den nötigen Nährstoffen versorgt wird. Andererseits erschwert sie die Behandlung vieler Krankheiten, wodurch die Behandlung von Störungen im Bereich des Gehirns erheblich erschwert wird. Die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke ist ein wichtiges Thema in der Forschung.

Der Hypothalamus und das vegetative Nervensystem

Der Hypothalamus ist ein integraler Bestandteil des vegetativen Nervensystems, das auch als autonomes Nervensystem bezeichnet wird, da es nicht direkt beeinflussbare körperliche Vorgänge reguliert. Durch die Bildung von Hormonen hält es Vitalfunktionen wie Herzschlag, Blutdruck, Verdauung und Stoffwechsel konstant. Auch das Sexualverhalten wird durch diese Gehirnregion beeinflusst. Selbst geringste Störungen dieses kleinen, aber bedeutsamen Zwischenhirnarsenals können schwerwiegende Folgen haben.

Für jene Körperfunktionen, die nicht der bewussten Steuerung unterliegen, ist das autonome Nervensystem verantwortlich. Eingeweide, Blutgefäße und Drüsen werden vom autonomen Teil des Nervensystems innerviert. Es gliedert sich wiederum in zwei Teile: Die Gegenspieler Sympathikus und Parasympathikus kontrollieren sich gegenseitig. Der Sympathikus wird wirksam, wenn es zu gesteigerter körperlicher Aktivität kommt, um mit Stress und Notsituationen fertig zu werden. Er bewirkt den Anstieg der Herzfrequenz und des Blutdrucks. Der Parasympathikus blendet Aktivitäten aus, seine Nerven neigen dazu für Entspannung zu sorgen. Er senkt die Herzfrequenz und regt in Phasen der körperlichen Ruhe die Verdauung an. So wird die Arbeit der Organsysteme des Körpers ausgewogen reguliert.

Produktion von biochemischen Botenstoffen

Die Nervenzellen des Hypothalamus bilden verschiedene Hormone, die die Ausschüttung biochemischer Botenstoffe in anderen Bereichen des Gehirns regulieren. Durch die Produktion der Hormone wirkt der Hypothalamus direkt auf die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse). Die Ausschüttung biochemischer Botenstoffe in der Hirnanhangsdrüse wird entweder begünstigt oder gehemmt.

Releasing Hormone fördern die Ausschüttung biochemischer Botenstoffe

Releasing Hormone fördern die Ausschüttung biochemischer Botenstoffe: Das Follikel-stimulierende Hormon (FSH) fördert bei der Frau die Reifung der Eizelle und löst den Eisprung aus. Beim Mann erhöht es die Produktion der Spermien. Durch die Stimulation werden in den Hoden und Eierstöcken männliche und weibliche Geschlechtshormone gebildet. Ein anderes Releasing-Hormon regt die Hirnanhangsdrüse dazu an, das Thyreoidea-stimulierende Hormon (TSH) zu bilden. Dies fördert in der Schilddrüse die Bildung von Schilddrüsenhormonen, die den Eiweiß-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel regulieren. Damit wirkt der Hypothalamus direkt auf die körperliche Entwicklung, das Wachstum der Knochen, die Muskulatur, den Cholesterinblutspiegel und den Energiestoffwechsel. Das Growth hormone-releasing Hormone (GHRH) des Hypothalamus bewirkt in der Hirnanhangsdrüse die Bildung des Wachstumshormons Somatotropin, das auf die Leber wirkt und viele Wachstumsvorgänge im Körper anregt.

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Inhibiting Hormone hemmen die Ausschüttung anderer Hormone

Im Hypothalamus werden nicht nur Hormone gebildet, die die Freisetzung anderer Hormone fördern. Die sogenannten "inhibiting" Hormone hemmen die Ausschüttung von Hormonen in der Hirnanhangsdrüse. So wirkt der Hypothalamus direkt auf die Ausschüttung von Dopamin ein. Dieser Neurotransmitter wirkt direkt auf die Antriebssteigerung und Motivation des Organismus.

Weitere wichtige Funktionen des Hypothalamus

Neben der Steuerung des Hormonsystems und des vegetativen Nervensystems übernimmt der Hypothalamus noch weitere wichtige Aufgaben:

• Regulation der Nahrungsaufnahme: Die duale Hypothalamustheorie des Hungers besagt, dass diese Hirnregion auch für die Beendigung und den Beginn der Nahrungsaufnahme verantwortlich ist. Sie wird von zwei Zentren des Hypothalamus reguliert: Der laterale Hypothalamus stimuliert das Hungergefühl, während der ventromediale Hypothalamus diesen Reiz hemmt.
• Regulation des Schlafs: Die Produktion des Neurotransmitters Histamin führt zur Steigerung der Aufmerksamkeit. Eine Störung in diesem Bereich wird für das Krankheitsbild Narkolepsie verantwortlich gemacht, einer Störung der Schlaf-Wach-Regulation.
• Auslösung von Wehen: Die Ausschüttung von Oxytocin bewirkt in der Schwangerschaft die Auslösung der Wehen, die zur Geburt führen. Während der Stillperiode führt Oxytocin zum Einschuss der Muttermilch.
• Steuerung von Emotionen, Trieben und Autonomie: Der Hypothalamus spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulierung unserer Emotionen und Triebe, einschließlich Angst, Wut, Freude oder sexuelles Verlangen. Bei plötzlichen Angst- oder Stresssituationen schüttet der Hypothalamus beispielsweise das Stresshormon Cortisol aus. Dies führt dazu, dass der Körper sich auf eine mögliche Gefahrensituation vorbereitet - der Herzschlag beschleunigt sich, die Atmung wird schneller und die Muskulatur spannt sich an. Außerdem ist der Hypothalamus für verschiedene autonome Prozesse zuständig, wie den Kontrollmechanismus des Blutdrucks und der Herzfrequenz.

Krankheitsbilder durch Störung des Hormonhaushalts

Die Störung des Hormonhaushalts kann verschiedene Krankheiten hervorrufen. Eine Störung der Schilddrüsenfunktion kann beispielsweise das Bild der Krankheit Diabetes hervorrufen. Der hormonelle Haushalt ist hier direkt betroffen. Auch die Tätigkeit der Wehenfunktion wird durch den Hypothalamus beeinflusst.

Hypothalamus und Stress

Der Hypothalamus ist maßgeblich an der Stressreaktion beteiligt. Er nimmt Stress wahr und setzt eine Kaskade von Reaktionen in Gang, die dazu führen, dass der Körper auf den Stress reagiert. Bei chronischem Stress kann die ständige Aktivierung der Stressreaktion allerdings zu Problemen führen, da die andauernde erhöhte Cortisolproduktion gesundheitliche Probleme verursachen kann.

Deshalb ist es wichtig, Stress und seine Auswirkungen auf den Körper zu verstehen und wirksame Stressmanagement-Strategien zu entwickeln. Da der Hypothalamus so zentral in der Stressreaktion ist, können Techniken, die darauf abzielen, die Aktivität des Hypothalamus zu modifizieren - wie zum Beispiel Entspannungstechniken oder Meditation - besonders effektiv dabei helfen, die Stressreaktion zu modulieren und damit die gesundheitlichen Auswirkungen von Stress zu reduzieren.

Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang das Phänomen der Neuroplastizität - die Fähigkeit des Gehirns, sich durch Erfahrung und Training zu verändern. Durch gezielte Übungen und Training kann tatsächlich die Stressreaktion des Körpers beeinflusst und in manchen Fällen sogar die Struktur des Hypothalamus verändert werden.

Hypothalamus Störungen und Symptome

Störungen des Hypothalamus können sehr ernst sein und zu vielfältigen Symptomen führen. Diese Symptome hängen davon ab, welcher Teil des Hypothalamus betroffen ist und welche Funktionen von der Störung berührt werden. Einige der häufigsten Symptome umfassen:

• Ungewöhnliche Gewichtszunahme oder -verlust
• Unkontrollierter Durst
• Schlafstörungen
• Veränderte Körpertemperatur
• Störungen der sexuellen Funktion
• Verhaltensänderungen

Diese Symptome können auf verschiedene Hypothalamus-Störungen hinweisen. Beispielsweise kann eine ungewöhnliche Gewichtszunahme auf eine Störung der Hormone hinweisen, die den Appetit und den Stoffwechsel regulieren, während übermäßiger Durst ein Zeichen für eine Störung des Hormons Vasopressin sein kann, das den Wasserhaushalt des Körpers reguliert.

Ein extremes Beispiel für eine Hypothalamus-Störung ist der Morbus Wilson, bei dem eine Überladung mit Kupfer das Gehirn schädigt, einschließlich des Hypothalamus. Dies kann zu Symptomen wie Bewegungsstörungen und psychiatrischen Symptomen wie Depressionen oder Psychosen führen.

Hypothalamus Regulierung: Wie Störungen verhindert werden

Die Regulierung des Hypothalamus ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und des Wohlbefindens. Eine gute Gesundheit und eine richtige Ernährung können dazu beitragen, den Hypothalamus optimal zu funktionieren. Hierfür sind unter anderem folgende Faktoren wichtig:

• Eine ausgewogene Ernährung
• Regelmäßige körperliche Betätigung
• Ein gesundes Stressmanagement
• Ausreichender Schlaf

Ein gut funktionierender Hypothalamus kann also dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit von Hypothalamus-Störungen zu verringern. Es ist wichtig, bei Verdacht auf eine Hypothalamus-Störung einen Arzt aufzusuchen, da eine frühe Diagnose und Behandlung dazu beitragen können, die Folgen der Störung zu mildern oder zu verhindern.

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