Das komplexe Zusammenspiel von Sehnerv, Gehirn und Zwischenhirn: Funktion und Bedeutung

Wenige Strukturen des menschlichen Gehirns haben die Phantasie so beschäftigt wie das knapp ein Zentimeter große Pinealorgan ziemlich genau in dessen Mittelpunkt. In seiner Form ähnelt es einem Zapfen (lateinisch pinea) der Zirbelkiefer, deshalb auch der deutsche Name Zirbeldrüse. Während Aberhunderten von Jahren haben sich Mediziner wie Philosophen über die Funktion den Kopf zerbrochen. Der griechische Arzt Herophilos (um 335 bis 280 vor Christus), oft als Vater der Anatomie bezeichnet, hielt das Gebilde für eine Art Schleuse, die den Strom der Gedanken reguliere. Einer der berühmtesten Ärzte der Antike, Claudius Galenus (um 130 bis 200 nach Christus), sah darin bereits eine drüsenartige Struktur. Später, im 17. Jahrhundert, folgerte der französische Philosoph René Descartes (1596 bis 1650), als zentraler Punkt im Gehirn müsse das Pinealorgan die Verbindung sein, an der die Sinnesempfindungen zusammenlaufen und die Seele Kontrolle über den Organismus ausübt.

Die Umwandlung eines Bildes auf der Netzhaut in elektrische Nervensignale ist nur der Beginn des Sehens. Prof. Dr. Die Sehbahn leitet visuelle Signale blitzschnell an das Gehirn weiter. Die Sehnerven beider Augen überkreuzen am Chiasma opticum Etwa die Hälfte der Fasern beider Nervenstränge wechselt hier die Seite, so dass Signale aus dem linken Auge auch in der rechten Hirnhälfte verarbeitet werden und umgekehrt. Jenseits der Kreuzung werden die Sehnerven als Sehtrakt oder Tractus opticus bezeichnet. Die meisten Nervenfasern ziehen über den seitlichen Kniehöcker in den visuellen Cortex, ein kleiner Teil jedoch gibt dem Prätektum Input, etwa für die “innere Uhr” oder den Pupillenreflex. Störungen auf der visuellen Hochgeschwindigkeitsstrecke haben gravierende Konsequenzen. Krankheiten, die die Sehnerven schädigen, führen häufig dazu, dass ganze Areale des Gesichtsfelds eines Auges nicht mehr im Gehirn registriert werden. Beeinträchtigt beispielsweise ein Tumor, eine Entzündung oder eine Blutung den rechten oder linken Sehnerv zwischen Netzhaut und Sehnervenkreuzung, fehlt die gesamte Information aus dem jeweiligen Auge. Geschieht der Schaden an oder nach der Sehnervenkreuzung, treten besondere Ausfallmuster auf: Etwa die "Scheuklappenblindheit", also ein Ausfall des äußeren Gesichtsfeldes, wenn die sich überkreuzenden Bahnen im Chiasma opticum betroffen sind.

Die Anatomie des Gehirns: Eine Übersicht

Das Gehirn, der zentrale Knotenpunkt des Nervensystems, lässt sich in verschiedene Bereiche gliedern, die jeweils spezialisierte Funktionen erfüllen. Zu den Hauptbereichen gehören:

• Großhirn (Endhirn, Kortex): Verantwortlich für höhere kognitive Funktionen wie visuelle Wahrnehmung, Verarbeitung akustischer Reize, Gedächtnis, Denkvorgänge und Instinkte. Es besteht aus zwei Hemisphären, die über eine Brücke aus weißer Substanz verbunden sind.
• Zwischenhirn: Steuert Wahrnehmung, Gefühle, Schlaf-Wach-Rhythmus und Hormonsteuerung. Es umfasst Thalamus, Hypothalamus, Subthalamus und Epithalamus. Der Thalamus dient als Sammelstelle für Signale von den Sinnesorganen, während der Hypothalamus das Hormonsystem mit dem Nervensystem verknüpft.
• Hinterhirn: Umfasst Kleinhirn und Brücke (Pons). Das Kleinhirn ist für Bewegung, Gleichgewicht sowie unbewusstes und soziales Lernen zuständig. Die Brücke verbindet das Kleinhirn mit dem Großhirn.
• Hirnstamm: Besteht aus Mittelhirn, Nachhirn und Brücke. Er steuert vegetative Funktionen, Reflexe und die Verarbeitung von Sinneseindrücken. Das Nachhirn ist für lebenswichtige Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Stoffwechsel verantwortlich.

Zwischenhirn im Detail

Das Zwischenhirn ist ein wichtiger Teil des Gehirns, der für die Wahrnehmung verantwortlich ist. Es steuert die Gefühle und reguliert Grundbedürfnisse wie Hunger und Durst. Zusätzlich spielt es eine Rolle bei der Schlaf-Wach-Steuerung. Das Zwischenhirn lässt sich in vier Gebiete unterteilen:

• Thalamus: Sammelt alle Signale, die von den Sinnesorganen herkommen, ein und gibt diese Informationen dann an das Großhirn weiter.
• Hypothalamus: Verknüpft das Hormonsystem mit dem Nervensystem und reguliert die Hypophyse.
• Subthalamus
• Epithalamus

Die Funktion des Sehnervs und der Sehbahn

Der Sehnerv (Nervus opticus) ist eine kritische Komponente der Sehbahn, die visuelle Informationen von der Netzhaut zum Gehirn leitet. Er besteht aus den Nervenfortsätzen der Ganglienzellen der Netzhaut. Diese Ganglienzellen empfangen verarbeitete Signale von den Photorezeptoren und leiten diese ins Zwischenhirn weiter. Der Sehnerv beginnt also in der Netzhaut, verlässt das Auge dann an der Sehnervenpapille und läuft durch die hintere Wand der Augenhöhle ins Gehirn. Unter der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) kreuzt ein Teil der Sehnervenfasern auf die gegenüberliegende Seite. Der Sehnerv endet im Zwischenhirn mit der Umschaltung seiner Nervenfasern auf die Nerven der sogenannten Sehstrahlung (Radiato optica).

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Die Sehnerven beider Augen überkreuzen sich am Chiasma opticum, wobei etwa die Hälfte der Fasern die Seite wechselt, sodass Informationen aus dem linken Auge in der rechten Hirnhälfte und umgekehrt verarbeitet werden. Jenseits der Kreuzung werden die Sehnerven als Sehtrakt (Tractus opticus) bezeichnet. Die meisten Nervenfasern ziehen über den seitlichen Kniehöcker in den visuellen Cortex, während ein kleiner Teil dem Prätektum Input für die "innere Uhr" oder den Pupillenreflex liefert.

Der Ausdruck Sehstrahlung macht auf das bemerkenswerte Detail der retinotopen Organisation aufmerksam: Bestimmte Netzhautbezirke senden Signale nur an bestimmte, immer gleiche Regionen des visuellen Cortex. Was also von benachbarten Fotorezeptoren der Netzhaut an Impulsen kommt, wird auch von benachbarten Cortexneuronen bearbeitet. Auf diese Weise wird eine Art Landkarte des Gesehenen übermittelt, wobei diese Landkarte stark verzerrt ist.

Die Rolle des visuellen Cortex

In der Sehrinde erst beginnt die eigentliche Analyse. Und sie beginnt rasend schnell: Von der Codierung des Bildes in der Netzhaut bis zu den ersten messbaren Impulsen in der primären Sehrinde vergehen bei gesunden Menschen kaum 100 Millisekunden. Möglich macht diese Geschwindigkeit - neben der Reduktion auf nur eine Umschaltstelle - die Ummantelung der Nervenfasern mit Myelinhüllen, die eine sehr hohe Leitungsgeschwindigkeit erlauben.

Erkrankungen und Störungen des Sehnervs und der Sehbahn

Störungen auf der visuellen Hochgeschwindigkeitsstrecke haben gravierende Konsequenzen. Krankheiten, die die Sehnerven schädigen, führen häufig dazu, dass ganze Areale des Gesichtsfelds eines Auges nicht mehr im Gehirn registriert werden. Beeinträchtigt beispielsweise ein Tumor, eine Entzündung oder eine Blutung den rechten oder linken Sehnerv zwischen Netzhaut und Sehnervenkreuzung, fehlt die gesamte Information aus dem jeweiligen Auge. Geschieht der Schaden an oder nach der Sehnervenkreuzung, treten besondere Ausfallmuster auf: Etwa die "Scheuklappenblindheit", also ein Ausfall des äußeren Gesichtsfeldes, wenn die sich überkreuzenden Bahnen im Chiasma opticum betroffen sind.

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.

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Das Nervensystem als Ganzes: Eine komplexe Informations- und Kommunikationsplattform

Das Nervensystem ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Als faszinierendes Netzwerk durchzieht es unseren gesamten Organismus und dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen. Um diese Aufgabe bewerkstelligen zu können, nutzt es spezialisierte Sensoren. Die vom Nervensystem gesammelten Informationen werden dann in elektrische Impulse umgewandelt und über Nervenfasern mit einer Geschwindigkeit von rund 400 km/h an das Gehirn weitergeleitet. Dort werden sie schließlich verarbeitet und gespeichert. Auf diese Weise werden nicht nur Bewegungsabläufe und die Funktion unserer Organe gesteuert.

Zentrale und periphere Nervensystem

Unser Gehirn und das Rückenmark bilden gemeinsam das zentrale Nervensystem, kurz ZNS. Bei Betrachtung der Gewebestruktur ist zu erkennen, dass sowohl Gehirn als auch Rückenmark aus einer grauen und weißen Substanz bestehen. Die graue Substanz, die vor allem aus Nervenzellkörpern besteht, befindet sich in der Großhirnrinde (Kortex) und im schmetterlingsförmigen Teil des Rückenmarks. Sie dient der Reizaufnahme und Reizverarbeitung. Die weiße Substanz bildet im Gehirn das innenliegende Gewebe aus Nervenfasern (Axone). Hier sind Nervenzellen durch millionenfache Verbindungen verschaltet und für die Reizweiterleitung verantwortlich. Als Kontroll- und Schaltzentrale ist das zentrale Nervensystem für uns lebenswichtig, denn es steuert die bewusste Koordination der Bewegung (Motorik), vermittelt Nachrichten aus der Umwelt oder unserem Körperinneren und reguliert das Zusammenspiel aller Körpersysteme (Atmung, Hormonhaushalt, vegetatives und peripheres Nervensystem, innere Organe, Herz-Kreislauf-System, Muskulatur). Darüber hinaus ermöglicht uns das zentrale Nervensystem komplexe Funktionen wie Gedächtnis (Lernen, Erinnerung), Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft.

Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Die Hirnnerven verknüpfen unsere Sinnesorgane mit dem Gehirn und der Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich. Entsprechend der Reihenfolge, in der sie aus dem Gehirn austreten, werden sie mit römischen Zahlen nummeriert.

Somatisches und vegetatives Nervensystem

Je nachdem, ob unser Körper Reize der Umwelt verarbeitet oder Körperfunktionen im Inneren koordiniert, unterscheidet man zwischen somatischem (willkürlichem) Nervensystem und vegetativem (unwillkürlichem) Nervensystem.

Das somatische (willkürliche) Nervensystem steuert die Motorik der Skelettmuskulatur und damit alle bewussten, willentlichen Körperreaktionen und Reflexe, die als Reaktion auf unsere Umwelt erfolgen. Wenn wir also im Sommer nach draußen gehen und realisieren, dass es uns zu hell ist, leiten die Sinneszellen der Augen die Information über sensorische Nervenfasern an das Gehirn weiter. Dort wird die Information dann zur Entscheidung umgewandelt, eine Sonnenbrille zu tragen - und der Befehl „Sonnenbrille aufsetzen“ wird über motorische Nervenfasern an die Hand weitergeleitet.

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Im Gegensatz zum somatischen Nervensystem haben wir über das vegetative Nervensystem keinerlei Kontrolle. Die Tatsache, dass wir es nicht beeinflussen können, bedeutet aber nicht, dass es weniger wichtig für uns ist. Im Gegenteil: Das vegetative Nervensystem innerviert unser Herz, die Gefäße sowie Drüsen und die glatte Muskulatur der Eingeweide und steuert so sämtliche „Vitalfunktionen“ (u. a. Atmung, Verdauung, Stoffwechsel, Fortpflanzung). Wenn sich beim Sport unser Puls erhöht und wir zu schwitzen beginnen, verdanken wir das der Arbeit des vegetativen Nervensystems. Darüber hinaus beeinflusst das vegetative Nervensystem auch einzelne Organe und Muskeln, darunter unsere Sexualorgane oder den inneren Augenmuskel, der u.a. für die Pupillenweite verantwortlich ist.

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