Der menschliche Körper ist ein Meisterwerk der Koordination, und die willkürliche und reflexive Bewegungskontrolle spielen dabei eine entscheidende Rolle. Diese komplexen Prozesse werden von verschiedenen "Schaltkreisen" im Nervensystem gesteuert, wobei die Pyramidenbahn für die willkürliche Bewegungskontrolle und das extrapyramidale System für die reflexive Bewegungssteuerung verantwortlich sind. Nur durch eine gezielte Absprache beider Ansteuerungsprozesse ist es uns möglich, effiziente Bewegungen auszuführen.
Die Rolle des Hirnstamms
Der Hirnstamm nimmt eine zentrale Rolle im Nervensystem ein, indem er als Bindeglied zwischen Gehirn und Rückenmark fungiert. Er ist verantwortlich für die Übertragung von sensorischen und motorischen Informationen zwischen Körper und Gehirn. Der Hirnstamm spielt auch eine wichtige Rolle bei der Modulation von Schmerzen und der Steuerung von reflexiver Bewegungssteuerung, Haltung und Balance. In der Regel entstehen die meisten Verletzungen auf Grund mangelnder Bewegungskontrolle. Diese kann ihre Ursache in Ermüdungsprozessen, fehlender Energie, aber auch in mangelnden Ansteuerungsprozessen haben.
Willkürliche Bewegungskontrolle über die Pyramidenbahn
Jede Bewegung muss zunächst durch eine Bewegungsidee geplant werden. Will beispielsweise ein Fußballspieler einen Freistoß mit dem rechten Bein schießen, wird diese Bewegungsplanung im linken Kortex vorgenommen. Der linke Kortex sendet anschließend diesen Bewegungsplan an die Zielmuskeln, um die Bewegung auszuführen. Die Bewegung führt zur Aktivierung sensorischer Rezeptoren innerhalb der Körperstrukturen (Propriozeption), die ihre Informationen an das ipsilaterale Kleinhirn senden, um die Bewegung auf ihre Effizienz und ihren Ausgangsplan zu überprüfen. Das Kleinhirn sichert somit die Akkuratheit und die Koordination der Bewegung und kann diese, wenn nötig nachkorrigieren. Dies ist dadurch möglich, dass das Kleinhirn an den kontralateralen Kortex Feedbackschleifen sendet, sodass der Kortex zu jedem Zeitpunkt der Bewegung intervenieren kann. Dieser Teil der Bewegung gilt als willentliche Ausführung.
Organisation des Pyramidenbahnsystems
Die Kommandozentrale für die Muskulatur (die oberen Motoneurone) befindet sich in der Region des Gyrus praecentralis (primär motorischer Kortex, Area 4). Die oberen Motoneurone sind dort somototopisch organisiert. Die kortikale Repräsentation der Feinmotorik ist in Abb. 11-2 wiedergegeben. Die Ausdehnung einzelner Körperregionen entspricht ihrer biologischen Wichtigkeit, daher ist ihre Repräsentation verzerrt (Homunculus). Die absteigenden (cortico-fugalen) Fasern verlaufen zunächst durch die Corona radiata. Alle Fasern konvergieren und ziehen dicht zusammengepackt durch das hintere Glied der Capsula interna. Die Pyramidenbahnfasern ziehen dann zusammen mit anderen absteigenden kortikalen Fasern durch die Hirnschenkel (Crus cerebri oder Basis pedunculi). Sie liegen dort ungefähr in den mittleren 2/3. Die cortico-bulbären Fasern (die Abteilung für das Gesicht) liegen medial, die Fasern für die obere Extremität, den Rumpf und die untere Extremität schließen sich nach lateral an (somatotope Lokalisation). In der Brücke spalten sich die absteigenden Pyramidenfasern in kleinere Bündel. In der Medulla vereinigen sich die Fasern wieder, um einen pyramidenförmigen Längswulst (Pyramiden) an der Ventralseite der Medulla zu bilden. Dort erfolgt auch die Pyramidenbahnkreuzung. Die cortico-bulbären Fasern sondern sich jeweils auf den Hirnstammebenen ab, auf denen die von ihnen innervierten motorischen Hirnnervenkerne liegen (Tr.
Weiterer Verlauf des Tractus corticospinalis
Am Übergang von Medulla und Rückenmark kreuzen ca. 90 % der cortico-spinalen Fasern und bilden auf der Gegenseite den Tr. cortico-spinalis lateralis. Diese Bahn verläuft durch das gesamte Rückenmark neben der Basis des Hinterhorns. Die restlichen Fasern (ca. 10 %) verlaufen als Pyramidenvorderstrangbahn (Tr. cortico-spinalis ant.) abwärts. Sie verbleiben auf der gleichen Seite und kreuzen erst auf dem Segment der spinalen Endigung. Während des weiteren absteigenden Verlaufs im Rückenmark erschöpfen sich die Fasern schnell.
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Reflexive Bewegungssteuerung über das extrapyramidale System
Bei einem Schuss mit dem rechten Bein muss jedoch gleichzeitig die linke Körperseite stabilisiert werden, um bei dem Schuss nicht umzufallen. Dies geschieht dadurch, dass der linke Kortex die sensorische Ausgangslage an den darunterliegenden Hirnstamm sendet. Anhand dieser Informationen ist es dem Hirnstamm nun möglich die linke Körperseite gegenzuregulieren. Dieser Teil der Bewegung ist unwillkürlich und Bedarf keinerlei Aufmerksamkeit.
Funktion des extrapyramidalen Systems
Das extrapyramidale System hat die Aufgabe, die unwillkürlichen Bewegungen zu modifizieren. Es ist für die selbstständige Steuerung der unbewussten Muskelbewegungen und des Grundtonus der Muskulatur verantwortlich. Das extrapyramidale System umfasst eine Reihe von Gebieten des Gehirns und Leitungsbahnen, die außerhalb der Pyramide in das Rückenmark absteigen. Hierzu gehören vom Kortex und von den Basalganglien kommende Strukturen. Weiterhin funktionell die Mittelhirnkerne (Nucleus ruber, Substantia nigra sowie Teile der Formatio reticularis). Die Fasern des extrapyramidalen Systems, die in mehr oder weniger deutlich geschlossenen Bahnen in das Rückenmark laufen, sind hier im Gegensatz zur Pyramidenbahn in der Regel mehrfach unterbrochen und z. T. miteinander verkoppelt und enden überwiegend an den spinalen Schaltneuronen, deren Erregung dort auf die motorischen Vorderhornzellen übertragen wird. Funktionell wird das extrapyramidale System in einen die Vorderhornzellen hemmenden und einen bahnenden Anteil gegliedert. Die nur z. T. dem Willen unterstehenden extrapyramidal-motorischen Bahnen vermitteln willkürliche sowie die unwillkürlichen, angeborenen und erlernten automatischen Bewegungen (Motorik) des Körpers und ihre unbewusste Steuerung (Regelung des Muskel), Koordinierung durch Agonisten-Antagonisten-Spiel, Körperhaltung).
Unterschiede zwischen Pyramidenbahn und extrapyramidalen Bahnen
Obwohl beide Systeme für die Steuerung von Bewegungen unerlässlich sind, gibt es entscheidende Unterschiede zwischen der Pyramidenbahn und den extrapyramidalen Bahnen:
- Willkürlichkeit: Die Pyramidenbahn steuert hauptsächlich willkürliche Bewegungen, während das extrapyramidale System für unwillkürliche und automatische Bewegungen zuständig ist.
- Direktheit: Die Pyramidenbahn ist eine direkte Verbindung zwischen Kortex und Rückenmark, während das extrapyramidale System aus vielgliedrigen Projektionsketten zusammengesetzt ist.
- Muskulatur: Die Pyramidenbahn steuert hauptsächlich die distale Muskulatur, die für Feinbewegungen verantwortlich ist, während das extrapyramidale System hauptsächlich die proximale Muskulatur (Stamm- oder Axialmuskulatur) betrifft.
Klinische Bedeutung
Läsionen oder Erkrankungen des motorischen Systems können alle Ebenen betreffen. Die Krankheitssymptomatik ist dabei unterschiedlich, lässt sich jedoch bei Kenntnis seiner Organisation gut ableiten.
Läsionen der Pyramidenbahn
Bei Unterbrechung des oberen Motoneurons (der Pyramidenbahn durch "Apoplex") tritt eine straffe oder spastische Lähmung der Muskeln auf. Der wahrscheinliche Grund hierfür liegt darin, dass mit der Pyramidenbahn eine kleine Anzahl von absteigenden (extrapyramidalen) Faserkomponenten zum spinalen Trigeminuskern und zu den Hinterstrangkernen verlaufen. Läsionen des Tractus corticospinalis (Pyramidenbahn) im Bereich der Capsula interna manifestieren sich als motorische Symptome auf der kontralateralen Körperseite, während Läsionen unterhalb der Decussatio pyramidum auf der ipsilateralen Körperseite motorische Beschwerden verursachen. Wegen der topografischen Anordnung der Pyramidenbahnfasern in der Capsula interna sind je nach Schädigungsort, verschiedene Muskelgruppen von der Lähmung betroffen (Hemiplegie der Arme oder Beine). Diese Läsionen zeigen sich klinisch mit Symptomen von Schwäche, Spastizität, Klonus und Hyperreflexie. Ursachen können unter anderem Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma, Hirntumor, infektiöse und entzündliche Erkrankungen sowie Stoffwechsel- und neurodegenerative Erkrankungen sein.
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Erkrankungen des extrapyramidalen Systems
Schädigung des Cerebellums (z. B. auch als Folge von chronischem Alkoholabusus) führt zu Störungen in der Feinabstimmung und Koordination von Bewegungen. Basalganglien (Stammganglien) führen zu Störungen im harmonischen Bewegungsablauf. Morbus Parkinson ist eine degenerative Erkrankung der Substantia nigra mit Untergang der Dopamin-produzierenden Zellen.
Der Hirnstamm als Schlüssel zur Schmerzmodulation
Da der Hirnstamm eine zentrale Rolle bei der Modulation von Schmerzen spielt, sollte dieser bei bestimmten Erscheinungen von Schmerzäußerungen aktiviert werden. Die große Problematik bei Schmerzinterventionen bezieht sich darauf, dass die meisten Therapien auf die schmerzbetroffene Struktur abzielen. Zunächst muss klargestellt werden, dass der Hirnstamm immer aktiv ist und bei allen Prozessen beteiligt ist. Dennoch ist es möglich das Aktivierungsniveau gezielt durch ausgewählte Übungen zu erhöhen. Auf der Grundlage der vorgestellten Bewegungssteuerung ist es demnach möglich den linken Hirnstamm durch Bewegungsmuster der rechten Körperseite zu aktivieren. Dafür eignen sich vor allem komplexe Mobilisationsübungen aller Gelenke der rechten Körperseite, vor allem die der Extremitäten (Schulten, Ellbogen, Hand- und Fußgelenke, sowie Finger und Zehen). Dabei sollte zunächst darauf geachtet werden, dass die Bewegungsausführung möglichst groß, kontrolliert und langsam ausgeführt wird. Für ein eventuelles Schmerzmuster, dass durch den Hirnstamm ausgelöst wird, bedeutet dies, dass es sehr hilfreich sein kann die nicht betroffene Seite zu trainieren. So können ebenfalls komplexe Bewegungsmuster als auch sensorische Stimuli auf der nicht betroffenen Seite ausgeführt und gesetzt werden, um eine Schmerzregulation zu erreichen. Anhand der anatomischen Struktur des Hirnstamms lässt sich erahnen, dass die Hirnnerven für die Aktivierung des Hirnstamms von zentraler Bedeutung sind. Der Mensch hat 12 Hirnnervenpaare, 10 von diesen ziehen direkt in den Hirnstamm. Diese steuern unterschiedlichste Funktionen der Augen, des Gleichgewichts, des Kopfes, etc. Betrachtet man die Funktionen fällt auf, dass allein drei (HN 3,4 & 6) von den zwölf Hirnnervenpaaren nur der Augenmotorik gewidmet sind. Will man eine Aktivierung des Hirnstamms erreichen, kann dies besonders gut über die Einbindung von Augenbewegungen erfolgen. Viele Personen leiden unter Verspannungen und Schmerzen im Nackenbereich. Probiere anschließend die folgende Übung (siehe Abb. Teste deine Schmerzsituation erneut und beobachte, ob sich die Situation verbessert oder verschlechtert hat. Vielen Leuten hilft eine solche Übung. Jedoch kann eine solche Intervention nicht pauschalisiert werden. Über die Hirnnervenpaare. Sprunggelenksmobilisation für das äußere Sprunggelenk.
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