Das Striatum, auch bekannt als Corpus striatum oder Streifenkörper, ist eine bedeutende Struktur im Gehirn, die eine zentrale Rolle bei einer Vielzahl von Funktionen spielt. Es ist ein subkortikales Kerngebiet und der oberste Teil der Basalganglien. Als Eingangsstation der Basalganglien ist das Striatum an Motivation, Emotion, Kognition und Bewegungsverhalten beteiligt.
Definition und Anatomie des Striatums
Das Striatum ist einer der Kerne in den subkortikalen Basalganglien des Vorderhirns. Es empfängt glutamaterge und dopaminerge Inputs aus verschiedenen Quellen und dient als primärer Input für den Rest der basalen Ganglienkerne des Gehirns. Anatomisch gesehen liegt es in der Basis jeder Hirnhälfte seitlich des Thalamus und umfasst den Nucleus accumbens, das Putamen und den Nucleus caudatus.
Der Nucleus caudatus (Schweifkern) ist bogenförmig gekrümmt mit einem dicken Kopf und einem sich verjüngenden Schweif, der am Seitenventrikel entlang verläuft und diesen begrenzt. Der Kopf bildet die seitliche Wand des Vorderhorns des Seitenventrikels. Der Nucleus lentiformis (Linsenkern) besteht aus zwei Teilen: Putamen (Schale) und Globus pallidus (heller Kern). Das Putamen ist der äußere Teil des Nucleus lentiformis und ist rotbraun gefärbt und größer als das Pallidum, das er schalenartig umgibt. Der Globus pallidus ist in einen inneren und einen äußeren Teil gegliedert. Beide Kerne bilden das Striatum. Der Nucleus lentiformis liegt neben dem Nucleus caudatus und ist von diesem durch eine Kapsel nahezu vollständig getrennt. An der vorderen Seite hängen die beiden Kerne jedoch zusammen und am hinteren Ende gibt es graue Verbindungsstreifen. Wegen dieser Streifen werden beide Kerne zusammen als Streifenkörper, Corpus striatum, oder auch Striatum, bezeichnet.
Die namensgebende Streifung des Striatums entsteht durch Faserzüge der Capsula interna, die auf ihrem Weg zwischen Thalamus und Cortex das Striatum teilweise durchziehen und es in den Nucleus caudatus (Schweifkern) und das Putamen (Schalenkern) teilen.
Funktionen des Striatums
Das Striatum ist an der Regulation der Willkürmotorik beteiligt und integriert die motorische "Absicht" des Cortex, bevor sie zur tatsächlichen Ausführung kommt. Es reguliert alle Reaktions- und Ausdrucksbewegungen, die nicht über die Großhirnrinde gehen, einschließlich Mimik und Gestik. Verbindungen über den Nucleus caudatus zum Frontalhirn dienen einer abstrakten Planung, die nicht unmittelbar zu Bewegungen führt. Zellaktivitäten im Globus pallidus sind zuständig für den Kraftaufwand und die Richtung einer Bewegung.
Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben
Als Teil des Belohnungssystems des Gehirns spielt der Nucleus accumbens eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Sucht. Hier befinden sich viele Dopaminrezeptoren, deren Stimulation durch stimulierende, entspannende oder schmerzlindernde Wirkung ein Glücksgefühl auslösen kann.
Beteiligung an kognitiven Prozessen
Die Funktion des mesolimbischen dopaminergen Systems im Striatum bei verschiedenen kognitiven Prozessen wie der Belohnungsverarbeitung, dem Verstärkungslernen, der Neuheitsdetektion und der Gedächtnisenkodierung ist intensiv erforscht worden. Auch beim Wiedererkennen in Gedächtnistests wird eine Aktivierung dieses Systems, insbesondere des ventralen Striatums, häufig beobachtet.
Eine aktuelle Studie legt nahe, dass dieser Aktivität potentiell mehrere Prozesse zu Grunde liegen. So könnte das ventrale Striatum in die belohnende Erfahrung alte Stimuli wiederzuerkennen und in die Detektion neuer Stimuli involviert sein. Über die Erwartung derart belohnender bzw. neuartiger Stimuli könnten im Striatum Vorhersagen und Vorhersagefehler generiert werden. Auch Reaktivierung und Re-Enkodierung der Stimuli während eines Gedächtnistests würden die striatäre Aktivierung erklären.
Dopamin und das Striatum
Dopamin ist ein wichtiger Neurotransmitter im Striatum, der eine entscheidende Rolle bei der Modulation verschiedener Funktionen spielt. Es wirkt hemmend auf die Stachelzellen und beeinflusst die Motorik. Ein Mangel an Dopamin im Striatum, wie er beispielsweise bei Morbus Parkinson auftritt, führt zu einer gestörten Motorik mit Symptomen wie Hypokinese, verlangsamten Bewegungen, Zittern und Bewegungsarmut.
Interessanterweise werden sowohl das erfolgreiche Wiedererkennen eines enkodierten Stimulus als auch das Zurückweisen eines neuen Stimulus vom Striatum aktiviert, ebenso wie das Ausmaß der Sicherheit dieser Entscheidung. Beide Prozesse sind dabei mit einem subjektiven Wert verbunden, der der ventral striatären Aktivität entspricht. Dabei sind beide Prozesse aber unabhängig von einander in überlappenden striatären Arealen verortet. Beide Prozesse werden von Dopamin moduliert, allerdings nur die metakognitive Konfidenz über ihr striatäres Korrelat, und ein erhöhter Dopaminspiegel ist eher nachteilig für eine valide Einschätzung der Sicherheit einer Entscheidung. Dagegen wird der positive Einfluss von Dopamin auf die alt/neu-Entscheidung über die Modulation des Hippocampus vermittelt, vermutlich über eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnis.
Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.
Erkrankungen und Störungen des Striatums
Erkrankungen oder Schädigungen der Basalganglien, zu denen das Striatum gehört, können eine Vielzahl von Symptomen und Syndromen verursachen, die sich oft auf die Motorik und das Verhalten der betroffenen Person auswirken.
Eine Degeneration oder Atrophie des Striatums kann zu Bewegungsstörungen führen. Die Zerstörung des Striatums kann zu Chorea Huntington führen, einer erblichen chronischen Erkrankung, die mit einer krankhaft gesteigerten Bewegungsaktivität (Hyperkinese), Grimassieren und verwaschener Sprache beginnt.
Das Parkinson-Syndrom entsteht durch degenerative Prozesse in den Basalganglien, bei denen Dopamin-produzierende Zellen zerstört werden, was zu einem Dopaminmangel führt. Dies führt zu Muskelstarre, Bewegungslosigkeit und Muskelzittern.
Ticstörungen und das Tourette-Syndrom hängen möglicherweise mit einer Enthemmung des limbischen und motorischen Systems aufgrund einer Störung des kortiko-striatal-thalamisch-kortikalen (mesolimbischen) Kreislaufs zusammen.
Störungen der Basalganglien können auch psychische Erkrankungen wie Zwangsstörungen, Depression und Angststörungen bedingen.
Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick
Weitere Erkrankungen
- Hemiballismus: Einseitige, hyperkinetische, unwillkürliche Bewegungen des ipsilateralen Arms und/oder Beins, meist durch eine Schädigung des kontralateralen Nucleus subthalamicus verursacht.
- Athetose: Sich windende und schraubende Bewegungen der Gliedmaßen, des Gesichts und des Rumpfes.
- Dystonie: Pathologische, unwillkürliche Muskelkontraktionen, die Haltungsstörungen verursachen können.
Forschung und aktuelle Erkenntnisse
Aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf die Rolle des Striatums bei verschiedenen Aspekten des Verhaltens und der Kognition.
- Psychopathie: Studien haben gezeigt, dass psychopathische Personen eher eine größere Striatumregion im Gehirn haben.
- Depression: Ventral striatale Gehirnfunktionen beeinflussen, wie Erfahrungen zu depressiven Störungen beitragen. Mütterliche Reaktion auf positiven Affekt beeinflusst die Auswirkungen des familiären Risikos für Depressionen auf die ventrale striatale Reaktion auf Gewinnbelohnungen bei Kindern. Verringerung der Aktivität im linken Thalamus, linkem dorsalen Striatum und dem subgenualen Cingulum waren mit einer Reduktion der Depressionswerte verbunden.
- Psychose: Eine Studie zeigte, dass Menschen mit einem Psychoserisiko das Striatum nicht aktivieren konnten, als sie Feedback erhielten.
- Alzheimer-Krankheit: Tiefe Hirnstimulation der Capsula interna / ventrales Striatum Region könnte eine vielversprechende Alzheimer-Behandlung sein.
- Belohnung und Motivation: Das Gehirn der Frau belohnt Grosszügigkeit mehr, das des Mannes Egoismus mehr. Höheres Niveau kumulativen Stresses während Kindheit und Jugend sagt eine geringere belohnungsgebundene Aktivität im ventralen Striatum im Erwachsenenalter vorher.
- Genuss: Warum teurer Wein oder teure Schokolade vom Gehirn als wohlschmeckender bewertet wird, hängt auch mit der Aktivität im Striatum zusammen.
- Angst: Eine Region im Gehirn, die mit der Angst vor einer unsicheren Zukunft verbunden ist, interagiert mit dem Striatum.
- Stimulation: Personen mit einem geringeren Volumen des Striatums brauchen mehr externe Stimulation, um Freude zu erleben.
- Essstörungen: Aktivierung des dorsalen Striatums bei Magersucht.
- Bipolare Störung: Beteiligung des Striatums bei bipolarer affektiver Störung.
- Spielsucht: Krankhafte Spieler zeigen mehr Aktivität im Striatum.