Das Gehirn ist die zentrale Steuereinheit des menschlichen Körpers, vergleichbar mit einem Hochleistungscomputer, der Sinneseindrücke verarbeitet, Informationen speichert und Reaktionen steuert. Es besteht aus verschiedenen Bereichen, die jeweils auf spezifische Aufgaben spezialisiert sind. Zu den wichtigsten gehören das Stammhirn und der Hirnstamm, die oft synonym verwendet werden, obwohl sie unterschiedliche Strukturen umfassen.
Überblick über das Nervensystem
Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das den gesamten Körper durchzieht und für die Steuerung und Koordination aller lebenswichtigen Funktionen verantwortlich ist. Es besteht aus dem zentralen Nervensystem (ZNS), das Gehirn und Rückenmark umfasst, und dem peripheren Nervensystem (PNS), das die Nerven außerhalb des ZNS beinhaltet.
Die Entwicklung des ZNS, des Neurocraniums und des Viscerocraniums sind eng miteinander verbunden. Während der Embryonalentwicklung bildet sich das Neuralrohr, aus dem Gehirn und Rückenmark entstehen. Neuralleistenzellen wandern aus und tragen zur Entwicklung verschiedener Strukturen bei, darunter Teile des Schädels.
Was ist das Stammhirn?
Das Stammhirn befindet sich am Übergang vom Gehirn zum Rückenmark und besteht aus dem Hirnstamm (Truncus cerebri / encephali) und dem Zwischenhirn (Diencephalon). Es koordiniert lebensnotwendige Funktionen wie Herzfrequenz, Atmung und Temperaturregulation. Entwicklungsgeschichtlich ist diese Zusammenfassung der beiden Hirnregionen sinnvoll.
Hirnstamm vs. Stammhirn: Eine wichtige Unterscheidung
Es ist wichtig zu beachten, dass Stammhirn und Hirnstamm nicht dasselbe sind. Das Stammhirn umfasst sowohl den Hirnstamm als auch das Zwischenhirn, während der Hirnstamm eine spezifische Region innerhalb des Stammhirns darstellt.
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Anatomie des Hirnstamms
Der Hirnstamm befindet sich im unteren Schädelbereich an der Schädelbasis, verdeckt von Groß- und Kleinhirn. Er liegt zwischen der Medulla spinalis und dem Diencephalon, vor dem Cerebellum. Kranial grenzt er an den Hypothalamus, lateral an den Temporallappen. Der vierte Ventrikel befindet sich posterior zum Hirnstamm zwischen ihm und dem Cerebellum.
Der Hirnstamm besteht aus drei Hauptteilen:
- Mittelhirn (Mesencephalon): Der kleinste Hirnabschnitt, der für Reflexbewegungen der Augen, Augenmotorik, Hörsystem, Schmerzwahrnehmung, Bewegungssteuerung und Willkürmotorik zuständig ist. Leitstrukturen des Mesencephalons sind die Colliculi superiores, der Ncl. ruber, die Crura cerebri, die Substantia nigra, der N. oculomotorius und sein Kern sowie der Aquaeductus mesencephali.
- Brücke (Pons): Ein kräftiger weißer Wulst an der Hirnbasis über der Medulla oblongata, der über den Kleinhirnstiel mit dem Kleinhirn verbunden ist. Die Brücke enthält Nervenzellkörper für die Hirnnerven V bis VIII sowie Teile des Atem-, Kreislauf- und Aktivitätszentrums. Dorsal befindet sich der 4. Ventrikel.
- Verlängertes Mark (Medulla oblongata): Bildet den Übergang zum Rückenmark und enthält die Ursprungsorte für die Hirnnerven IX bis XII. Im vorderen Anteil verdickt sich die Pyramidenbahn zu den Pyramiden. Die Medulla oblongata steuert unter anderem den Blutkreislauf, die Atmung und verschiedene Reflexe wie Schluck-, Nies- und Hustenreflex.
Blutversorgung des Hirnstamms
Die Blutversorgung des Hirnstamms erfolgt über verschiedene Arterien:
- Mesencephalon: Äste der A. cerebelli superior, Aa. Arterielle Versorgung des Mesencephalons: In Rot Versorgungsgebiet der A. collicularis, in Grün der Aa. thalamoperforans anterior und in Blau die A. chorioidea posterior. Alle diese Gefäße sind Äste der A. cerebri posterior aus der A. basilaris.
- Pons: Hauptsächlich über Äste der A. basilaris, zusätzliche Versorgung durch Äste der A. cerebellaris superior. Arterielle Versorgung der Pons: In Rot das Versorgungsgebiet der kurzen Äste der Arteria basilaris, das Versorgungsgebiet die langen peripheren Äste der A. basilaris sowie Äste der A. cerebellaris superior ist in Blau gekennzeichnet und das Gebiet der paramedianen Äste der A. basilaris in Grün.
- Medulla oblongata: A. spinalis anterior (medialer Teil), Aa. vertebrales (daneben), A. cerebellaris posterior inferior (PICA) (lateral). Arterielle Versorgung der Medulla oblongata: Der am weitesten mediale Teil, rot dargestellt, wird von der A. spinalis anterior versorgt. Daneben in Blau das Versorgungsgebiet aus den Aa. vertebrales dargestellt. Lateral wird die Medulla oblongata von der A. cerebellaris posterior inferior (PICA), hier in Grün, versorgt.
Hirnnerven und ihre Funktionen
Im Hirnstamm liegen die Ursprungsorte der zwölf Hirnnervenpaare (Hirnnervenkerne), die sensorische, motorische und autonome Informationen zu und von den intrakraniellen und perikraniellen Strukturen übertragen. Mit Ausnahme des N. olfactorius (I) und des N. opticus (II), die ihren Ursprung im Großhirn bzw. Zwischenhirn haben, entspringen die Hirnnerven III bis XII im Hirnstamm.
- N. oculomotorius (III): Augenbewegung, Pupillenreaktion
- N. trochlearis (IV): Augenbewegung
- N. trigeminus (V): Gesichtsempfindung, Kaumuskulatur
- N. abducens (VI): Augenbewegung
- N. facialis (VII): Gesichtsmuskulatur, Geschmack, Speichel- und Tränenproduktion
- N. vestibulocochlearis (VIII): Hören, Gleichgewicht
- N. glossopharyngeus (IX): Schlucken, Geschmack, Speichelproduktion
- N. vagus (X): Innervation der inneren Organe, Schlucken, Sprechen
- N. accessorius (XI): Hals- und Schultermuskulatur
- N. hypoglossus (XII): Zungenbewegung
Funktionen des Hirnstamms im Detail
Der Hirnstamm ist für eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen verantwortlich:
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- Steuerung von Herzfrequenz, Blutdruck und Atmung: Der Hirnstamm enthält Zentren, die diese vitalen Funktionen regulieren.
- Reflexe: Wichtige Reflexe wie Lidschluss-, Schluck-, Husten- und Niesreflex werden im Hirnstamm gesteuert.
- Schlaf-Wach-Rhythmus: Der Hirnstamm spielt eine Rolle bei der Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus und der verschiedenen Schlafphasen.
- Weiterleitung von Informationen: Der Hirnstamm leitet Informationen zwischen Gehirn und Rückenmark weiter. Aufsteigende sensorische Informationen und absteigende motorische Informationen werden hier verarbeitet und weitergeleitet.
- Bewusstsein und Aufmerksamkeit: Die Formatio reticularis im Hirnstamm ist an der Steuerung von Aufmerksamkeit und Wachheitszustand beteiligt.
Klinische Bedeutung: Erkrankungen und Schädigungen des Hirnstamms
Schädigungen des Hirnstamms können zu schwerwiegenden neurologischen Ausfällen führen, die als Hirnstamm-Syndrome bezeichnet werden. Diese Syndrome sind oft durch den Ausfall von Hirnnervenfunktionen gekennzeichnet. Die Symptome können je nach Lokalisation der Läsion variieren und sowohl die gleiche als auch die gegenüberliegende Körperseite betreffen.
Mögliche Ursachen für Hirnstammschädigungen sind:
- Schlaganfall: Ein Hirnstamm-Infarkt kann lebensbedrohliche Folgen haben, insbesondere wenn Areale betroffen sind, die für Bewusstsein oder Atmung wichtig sind.
- Trauma: Verletzungen des Schädels können den Hirnstamm direkt schädigen.
- Tumoren: Hirnstammtumoren können durch Druck auf umliegende Strukturen oder durch Infiltration des Hirnstammgewebes zu neurologischen Ausfällen führen. Circa 20 % der Hirnstammgliome wachsen, indem sie das Gewebe verdrängen (exophytisches Wachstum) und verlängertes Mark, Brücke und Mittelhirn in erster Linie durch Druck auf diese Strukturen schädigen. Die verbleibenden 80 % wachsen infiltrierend, das heißt in das Hirnstammgewebe hinein (intrinsisches Wachstum).
- Blutungen: Blutungen im Hirnstammbereich können zu Schädigungen des umliegenden Gewebes führen.
- Chiari-Malformationen: Angeborene Fehlbildungen des Kleinhirns, bei denen Kleinhirnanteile in den Wirbelkanal verlagert sind und auf den Hirnstamm drücken.
Diagnostik
Die Diagnose von Hirnstamm-Erkrankungen umfasst in der Regel eine neurologische Untersuchung, bildgebende Verfahren (z.B. MRT, CT) und gegebenenfalls weitere spezielle Untersuchungen, um die Ursache und das Ausmaß der Schädigung zu bestimmen.
Therapie
Die Therapie von Hirnstamm-Erkrankungen richtet sich nach der Ursache und dem Ausmaß der Schädigung. Mögliche Behandlungsansätze sind:
- Medikamentöse Therapie: Zur Behandlung von Entzündungen, Ödemen oder zur Vorbeugung von Schlaganfällen.
- Chirurgische Eingriffe: Zur Entfernung von Tumoren oder zur Entlastung von Druck auf den Hirnstamm.
- Rehabilitation: Physiotherapie, Ergotherapie und Logopädie können helfen, verloren gegangene Funktionen wiederherzustellen.
Das Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn, ein weiterer wichtiger Bestandteil des Stammhirns, liegt oberhalb des Hirnstamms und umfasst Strukturen wie Thalamus, Hypothalamus, Epithalamus und Subthalamus.
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- Thalamus: Der Thalamus ist die wichtigste Schaltstation für Informationen aus den Sinnesorganen. Er filtert ankommende Informationen und leitet wichtige Signale an das Großhirn weiter. Der Thalamus wird auch als das Tor zur Großhirnrinde bezeichnet.
- Hypothalamus: Der Hypothalamus reguliert zahlreiche automatische Vorgänge im Körper, wie Körpertemperatur, Wasser- und Salzhaushalt sowie Magen-Darm-Funktion. Er ist auch an der Entstehung von Durst-, Hunger- und Sättigungsgefühl beteiligt und reguliert zusammen mit der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) wichtige Hormone.
- Epithalamus: Der Epithalamus enthält die Epiphyse (Zirbeldrüse), die das Hormon Melatonin produziert, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert.
- Subthalamus: Der Subthalamus ist an der Steuerung von Bewegungen beteiligt.