Das limbische System der Wirbeltiere: Funktion, Struktur und Bedeutung

Das Gehirn ist das komplexeste Organ, das die Natur geschaffen hat, und seine Leistungsfähigkeit übertrifft die der stärksten Supercomputer. Es bestimmt Wahrnehmungen, Handlungen, Gedanken, Gefühle und sogar den Charakter. Informationen gelangen über die Sinne in unser Gehirn, wo ein einzigartiges, individuelles Bild der Welt entsteht. Im Gehirn laufen unzählige bewusste und unbewusste Vorgänge ab, und die Wissenschaft macht ständig Fortschritte bei der Erforschung seiner Funktionsweise.

Das Gehirn ist auf verschiedenen Ebenen in Schaltkreisen organisiert, von den Vorgängen an einer einzelnen Synapse bis hin zu Netzwerken zwischen Millionen von Zellen. Es besteht aus verschiedenen Regionen wie Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm, die unterschiedliche Aufgaben haben. Für viele Fähigkeiten müssen aber verschiedene Hirnregionen zusammenarbeiten.

Die Rolle des limbischen Systems

Das limbische System ist eine Gruppe von Hirnbereichen, die für die Entstehung und Verarbeitung von Emotionen und für Gedächtnisprozesse von großer Bedeutung sind. Die wichtigsten Bestandteile sind Hippocampus, Amygdala (Mandelkern), Gyrus cinguli und Gyrus parahippocampalis. Diese Hirnbereiche sind eng miteinander verknüpft.

Der Begriff „limbisches System“ ist jedoch unscharf und bezeichnet eine Gruppe von Strukturen, die mit der Verarbeitung von Emotionen und mit Gedächtnisprozessen befasst sind. Welche dies sind, darüber gibt es unterschiedliche Vorstellungen. Welche Strukturen und Areale zum limbischen System zählen, lässt sich nicht eindeutig sagen - die Angaben variieren entsprechend der Position und des Konzeptes des jeweiligen Autors.

Die älteste Definition stammt von dem französischen Arzt Paul Broca (1824 - 1880). Er postulierte 1878, es gebe in der Großhirnrinde ein Areal, das sich vom restlichen Cortex grundlegend unterscheide - und von dem Broca fälschlicherweise annahm, es sei ausschließlich für das Riechen zuständig. Weil sich dieses Areal ringförmig um den Thalamus und Anteile der Basalganglien legt, wählte er den lateinischen Begriff „limbus“, was so viel bedeutet wie „Saum“ oder „Rand“.

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1949 formulierte der US-amerikanische Mediziner und Hirnforscher Paul McLean die Theorie, das limbische System sei das Zentrum unserer Emotionen und stelle damit - ungefähr wie eine biologische Matrjoschka-Puppe - ein emotionales Gehirn im Gehirn dar. Seine inzwischen überholte Theorie unterfütterte er auch mit evolutionären Thesen: Zuerst, so glaubte er, sei das grobe Überleben des Reptiliengehirns gekommen, dann die emotionale Steuerung des limbischen Systems und ganz zuletzt erst hätten sich die höheren kortikalen Bereiche entwickelt. Nichts davon trifft zu. McLean ging davon aus, dass zusätzlich zu den von Broca bestimmten Arealen auch die Amygdala und das Septum am limbischen System beteiligt seien.

Heutzutage zählen die meisten Wissenschaftler zum limbischen System den Hippocampus, den Gyrus cinguli, den Gyrus parahippocampalis, die Amygdala und das Corpus mammillare. Auch wird die Erweiterung des limbischen Systems um das Riechhirn - inklusive Septum - und Teile des Thalamus diskutiert. Spätestens hier wird klar: Das limbische System definiert sich nicht topographisch über die lokale Nähe der Strukturen, sondern über ihre funktionalen Verbindungen. Und tatsächlich sind die beteiligten Strukturen eng miteinander verknüpft.

Zahlreiche Studien legen nahe, dass das limbische System unser affektives Verhalten zumindest teilweise kontrolliert und damit Gefühle und Sexualität beeinflusst. Zudem spielt es eine zentrale Rolle bei der Abspeicherung von Gedächtnisinhalten und ist so an Lernprozessen beteiligt.

Der Papez-Kreis

Der Papez-Kreis läuft vom Hippcampus über den Fornix zu den Corpora mamillaria und weiter über den Thalamus zum Gyrus cinguli, der seinerseits wieder zurück zum Hippocampus projiziert. Damit schließt sich ein Kreis, der essentiell für das Gedächtnis ist: Wird er durch Operationen oder Läsionen unterbrochen, verlieren die Patienten die Fähigkeit zum Abspeichern von neuen Gedächtnisinhalten. Zwar erinnern sie ihre Vergangenheit - je älter die Erinnerung, umso besser -, doch der Weg vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis ist zerstört.

Das limbische System und das Gehirn der Wirbeltiere

Das Gehirn der Wirbeltiere besteht aus vielen verschiedenen Bereichen. Schaut man sich ein Gehirn an, fällt als erstes das Großhirn (Cerebrum) ins Auge. Dieses besteht aus zwei Hemisphären (Hälften), die durch einen Balken miteinander verbunden sind. Über diesen Balken kommunizieren die beiden Hirnhälften miteinander und tauschen Informationen aus. Die Informationsverarbeitung findet anschließend in der Großhirnrinde, dem Cortex, statt. Diese Rinde lässt sich in verschiedene Felder einteilen, da jedes Feld eine eigene Funktionseinheit bildet und für andere Aufgaben zuständig ist.

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Das Zwischenhirn, welches aus dem Thalamus und dem Hypothalamus besteht, befindet sich im Inneren des Gehirns. Der Hypothalamus regelt physiologische Funktionen, Gefühle und das Sexualverhalten. Der Thalamus hingegen ist eine Verschaltungsstation der Informationen vor dem Großhirn darstellt.

Der Hirnstamm, der aus dem Mittelhirn, der Brücke und dem verlängerten Mark besteht, kontrolliert lebensnotwendige Prozesse. Dazu gehören z.B. die Atmung, der Kreislauf und der Schluckreflex. Das Kleinhirn (Cerebellum) erhält Kopien von allen Informationen, die durch den Hirnstamm laufen. Das Rückenmark liegt im Inneren der Wirbelsäule und leitet Informationen zwischen dem Gehirn und den Organen weiter. Befehle, die zum Gehirn geleitet werden, bezeichnet man als Afferenzen.

Das limbische System ist eine Funktionseinheit des Gehirns, die vor allem für die Kontrolle von Gefühlen, für Antrieb und für Motivationen zuständig ist. Der Hippocampus ist eine Durchgangsstation vom Kurzzeitgedächtnis zum deklarativen Langzeitgedächtnis. Hier werden im deklarativen Gedächtnis Fakten, Daten und Ereignisse gespeichert. Außerdem sitzen hier die Erinnerungen an Namen, Orte und Gegenstände. Diese lassen sich bewusst abrufen. Die Amygdala ist der Sitz des Angstgedächtnisses. Das autonome Nervensystem ist für Vorgänge zuständig, die weder bewusst wahrgenommen werden noch bewusst ablaufen.

Emotionen bei Tieren

Sowohl bei Tieren als auch bei Menschen sind es Teile des limbischen Systems, einer Funktionseinheit des Gehirns, die mit der Entstehung und Verarbeitung von Emotionen in Verbindung gebracht wird. Bei den niedrigsten Wirbeltieren hat dieses sich zum Stammhirn entwickelt. Diese Strukturen besitzen auch höhere Tiere. Schon in diesen stammesgeschichtlich sehr alten Hirnregionen findet man neben Teilen, die für die grundsätzlich lebenserhaltenden Funktionen zuständig sind, auch simple Verbindungen, um Gefährliches zu meiden oder Wichtiges zu erkennen, zum Beispiel Futter.

Die Schichten, die auf diesen Stammhirn-Bereichen aufsetzen, können das Verhalten sehr fein steuern. Dort wird eine Vielzahl von Hormonen produziert und Sinneseindrücke an andere Hirnregionen weitergeleitet, in denen sie verarbeitet werden. Im Gehirn sitzen rund um Thalamus, Hypothalamus und Hypophyse besonders viele Neuronen, die sich zu Kernbereichen zusammengeballt haben. Wegen der bandförmigen Struktur wurde dieser Bereich als limbischer Lappen und limbisches System bezeichnet.

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Insbesondere in der Amygdala (im Mandelkern) des limbischen Systems werden emotionale Zustände kreiert. Mittlerweile geht man davon aus, dass Tiere zwischen Emotionen wie „Angst“ und entsprechenden Gegenspielern wie „Freude“ oder „Wohlgefühl“ unterscheiden können. Bei Gefühlsäußerungen wie Liebe oder Trauer scheiden sich die Geister: Einige Forscher vertreten die Meinung, dies seien zutiefst menschliche Empfindungen, die keine Entsprechung im Tierreich hätten. Andere vermuten, dass diese Emotionen auch bei Tieren vorkämen, jedoch nicht eindeutig zu beweisen seien.

Letztendlich sind alle Wirbeltiere auf verschiedene Arten und Weisen zu Emotionen und zu reflektiertem Schmerzempfinden fähig.

Das limbische System und die Evolution

Analog zur Entwicklung in der Evolution vom Reptil über den Vogel und dem Säugetier zum Menschen entwickelt sich das Gehirn beim Menschwerden von der befruchteten Eizelle zum Erwachsenen. Zuerst entsteht das sogenannte Reptilienhirn für die Überlebensfunktionen. Anschließend entwickelt sich das limbische System als Sitz für die Emotionen.

Das Reptiliengehirn ist der älteste und tiefliegenste Teil des menschlichen Gehirns und wird auch als Hirnstamm bezeichnet. Es befindet sich unmittelbar über dem Punkt, an dem das Rückenmark in den Schädel eintritt. Dieses ist der primitivste Teil des Gehirns und bereits zum Zeitpunkt der Geburt voll funktionsfähig. Hier werden die vegetativen, d. h. unbewussten lebenserhaltenden Funktionen geregelt: Verdauung, Atmung, Herzaktivität und das endokrine System.

Inzwischen weiß man, dass die Strukturen des limbischen Systems für die Verarbeitung von Emotionen, für Lernen und Erinnerung eine große Rolle spielen - aber keine ausschließliche. Es befindet sich unmittelbar über dem Reptilienhirn und besteht unter anderem aus Teilen des Thalamus, der Amygdala und dem Hippocampus. Es wird auch Säugerhirn genannt, da es allen Säugetieren gemein ist. Es entwickelt sich größtenteils erst nach der Geburt in Abhängigkeit von genetischen Anlagen und Reaktionen auf Erlebten. Hier wird bewertet, ob etwas im Außen angenehm oder lästig ist, ob es eine Gefahr darstellt und was im Interesse des Überlebens wichtig oder unwichtig ist.

Ab dem zweiten Lebensjahr entwickeln sich die Frontallappen, die uns von allen anderen Säugetieren unterscheiden. Aufgrund der einfacheren Bauart des Reptilien- und Säugerhirn entscheidet es globaler aufgrund von Ähnlichkeiten. So sorgt es zum Beispiel dafür, dass man zurück schreckt wegen einer vermeintlichen Schlange auf dem Fußboden. Während der etwas langsamer arbeitende Neokortex die Erscheinung genauer analysiert und auf Grundlage eines Abgleichs mit komplexen Kategorien entscheidet, dass es sich nur um ein harmloses aufgerolltes Seil handelt. Der Neokortex wäre zu langsam für Flucht- oder Kampfreflexe.

Sensorische Informationen aus der Außenwelt wie sehen, hören und fühlen werden im Thalamus gefiltert und die wichtigsten werden über zwei Wege weitergeleitet. Zum einen gelangen sie zur Amygdala, dem Mandelkern. Hier wird sehr schnell und automatisch entschieden, ob der Sinneseindruck eine Gefahr darstellt. Dazu gleicht der Hippocampus die neue Information mit Bekanntem, also früheren Erlebnissen, ab.

Wird eine Gefahr erkannt, so werden augenblicklich über den Hypothalamus und dem Hirnstamm die Stresshormonproduktion (Kortisol und Adrenalin) und das autonome Nervensystem (Herzschlag, Blutdruck und Atemfrequenz steigt) aktiviert, damit sie eine Reaktion des gesamten Körpers initiieren und ihn so für Kampf oder Flucht vorbereiten. Das bedeutet, der sympathische Zweig des Nervensystems wurde aktiviert.

Zum anderen werden die Informationen vom Thalamus über den Hippocampus zum Neokortex - genauer zum medialen Präfrontalkortex -geleitet, wo eine bewusste und detaillierte Deutung stattfindet. Dieser Weg ist einige Mikrosekunden langsamer als der reflexartige über die Amygdala. Rauch wird zum Beispiel über die Amygdala als Gefahr gedeutet wird, weil das Haus in Flammen stehen könnte. Die Alarmsysteme im Körper werden augenblicklich gestartet. Dann greift erst der Neokortex, der detaillierter analysiert und erkennt, dass es nur das Steak in der Pfanne ist.

Das limbische System und Traumata

Bei einem traumatisierten Hirn, also zum Beispiel einer PTBS - Posttraumatischen Belastungsstörung - verändert sich die Balance zwischen der Amygdala und des medialen Präfrontalkortex (MPFK) immens. Dadurch wird es wesentlich schwieriger die eigenen Emotionen und Impulse unter Kontrolle zu bekommen. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei starken Emotionen die Aktivitäten im MPFK verringert werden. Somit wird die hemmende Funktion des rationalen Hirns ausgeschaltet. Sie können dann bei jedem lauten Geräusch erstarren, wie es bei einigen Kriegsveteranen der Fall ist. Es kann reale Gefahren nicht mehr einschätzen und jeder Rauchgeruch führt zur Panik, weil das Haus in Flammen stehen könnte. Oder wir bekommen nicht mehr mit, ob das Gegenüber wütend ist. So sind wir ständig in Angst, der andere könnte uns hassen.

Ein Scan des Hirns beim Wiedererleben eines Traumas zeigt eine sehr aktive Amygdala, d.h. sie kann nicht zwischen Gegenwart und Vergangenheit unterscheiden. Sie wurde so aktiviert, als fände das traumatische Ereignis jetzt statt. Außerdem sind der rechte und linke dorsolaterale Präfrontalkortex inaktiv, also die Bereiche im Neokortex, die für das Zeitempfinden zuständig sind. Man ist also im Augenblick gefangen ohne eine Idee von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft zu haben. Das Wissen, dass alles was passiert früher oder später enden wird, macht das Erlebnis erträglich. Beim traumatisierten Menschen geht dieses Wissen verloren und das Erlebnis wird so unerträglich.

Der Thalamus wird beim Flashback genauso abgeschaltet wie beim traumatischen Erlebnis. Unter normalen Umständen fungiert er als Filter und stellt so eine zentrale Komponente zu Aufmerksamkeit und Konzentration sowie dem Erlernen von Neuem dar. Bei Menschen mit PTBS funktioniert der Wahrnehmungsfilter nicht mehr richtig und sie befinden sich in einem Zustand ständiger Reizüberflutung. Oft verschließen sich die betroffenen Menschen und es wird ein Tunnelblick und eine Hyperfokussierung entwickelt, um die Reize einzudämmen.

Wenn dem Hirn alles zu viel wird, hat es die Möglichkeit ‚auszusteigen‘. Es wird inaktiv und der betroffene Mensch fühlt nichts mehr. Es fühlt sich an, als ob der Körper verlassen wurde. Ausdrucksloser Blick und Geistesabwesenheit begleiten dieses Phänomen. So manifestiert sich die Erstarrungsreaktion.

Da bei dissoziierten Menschen praktisch das ganze Gehirn abgeschaltet ist, können traumatisierte Menschen nicht denken, sie spüren keine tiefen Gefühle, erinnern sich nicht und können dem was geschieht, keinen Sinn abgewinnen. In diesem Fall ist eine ‚Redetherapie‘ im herkömmlichen Sinne ziemlich nutzlos.

Therapieansätze

Es gibt zwei Hauptansätze zur Behandlung von Traumata:

• Bottom-Up: Hier wird vom Hirnstamm aus das autonome Nervensystem modifiziert über Atmung, Berührung und Bewegung. Die Atmung ist eine der wenigen Körperfunktionen, die sowohl bewusst gesteuert als auch autonom beeinflusst werden.
• Top-Down: Bei dieser Methode wird die Fähigkeit Körperempfindungen vom Neokortex aus zu beobachten, gestärkt.

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