Strukturelle Läsionen des Gehirns: Ursachen, Symptome, Diagnose und Therapie

Strukturelle Läsionen des Gehirns, auch Hirnläsionen genannt, bezeichnen Veränderungen oder Verletzungen im Gehirn, die durch verschiedene innere oder äußere Einflüsse entstehen können. Diese Läsionen können einzelne Hirnareale oder mehrere Bereiche betreffen und somit Funktionen wie Bewegung, Sprache, Denken oder das Bewusstsein beeinträchtigen. Die Neurophysiologie erforscht, wie sich die Störung dieser Netzwerke in neurologischen Erkrankungen manifestiert.

Was ist der Hirnstamm?

Der Hirnstamm ist ein essentieller Teil des zentralen Nervensystems, der sich aus dem Gehirn und dem Rückenmark zusammensetzt. Er befindet sich im innersten Bereich des Gehirns und beinhaltet verschiedene Zentren zur Regulation lebenswichtiger Funktionen.

Das Gehirn wird in verschiedene Abschnitte unterteilt: Großhirn, Kleinhirn, Zwischenhirn und Hirnstamm. Der Hirnstamm selbst besteht aus dem Mittelhirn (Mesencephalon), der Brücke (Pons) und dem verlängerten Mark (Medulla oblongata), das den Übergang zum Rückenmark bildet.

Die verschiedenen Hirnabschnitte erfüllen unterschiedliche Funktionen. Während das Großhirn Informationen verarbeitet, die uns bewusst sind, ist das Kleinhirn hauptsächlich für motorische Funktionen zuständig. Das Zwischenhirn leitet Informationen an das Großhirn weiter. Die Brücke enthält Nervenfasern, die Informationen zwischen den beiden Gehirnhälften austauschen. Das Mittelhirn leitet Informationen zwischen den einzelnen Gehirnabschnitten weiter und enthält wichtige motorische Zentren sowie Kerngebiete einiger Hirnnerven.

Die Hirnnerven erfüllen vielfältige Aufgaben, wie das Berührungsempfinden im Kopfbereich, die Versorgung der Kopf- und Gesichtsmuskulatur sowie vegetative Funktionen, die das Herzkreislaufsystem im Gleichgewicht halten. Die Medulla oblongata schließt sich dem Hirnstamm an und enthält ebenfalls Kerngebiete einiger Hirnnerven sowie wichtige regulatorische Zentren wie das Atem- und Kreislaufzentrum.

Lesen Sie auch: Therapieoptionen bei struktureller Epilepsie

Der Hirnstamm erfüllt somit vielfältige und lebenswichtige Funktionen, weshalb eine Schädigung (Läsion) weitreichende Folgen haben kann.

Was sind Hirnstammläsionen?

Hirnstammläsionen umfassen alle Schädigungen von Nervengewebe im Bereich des Mittelhirns, der Pons oder der Medulla oblongata. Sie führen zur Ausbildung einer Reihe von Symptomen, die als Hirnstammsyndrom bezeichnet werden.

Je nach Ort der Schädigung werden Hirnstammsyndrome in Mittelhirnsyndrome, Ponssyndrome und Medulla-oblongata-Syndrome eingeteilt. Die Symptomatik hängt davon ab, welche Bereiche betroffen sind, und die Schwere der Symptome richtet sich nach der Funktion der betroffenen Strukturen und dem Ausmaß der Schädigung.

Ursachen von strukturellen Hirnläsionen

Hirnstammläsionen können vielfältige Ursachen haben, wobei sowohl akute Ereignisse als auch chronische Prozesse die Strukturen des Hirnstamms schädigen können.

Vaskuläre Ursachen

• Hirninfarkte (Schlaganfall): Eine der häufigsten Ursachen für Hirnstammläsionen ist der Schlaganfall. Hierbei wird zwischen ischämischen Schlaganfällen, bei denen die Blutversorgung des Gehirns durch ein Gerinnsel gestört ist, und hämorrhagischen Schlaganfällen unterschieden, bei denen eine Blutung auf das Hirngewebe Druck ausübt. Die Minderdurchblutung durch den Schlaganfall kann die Funktion der betroffenen Hirnareale stark beeinträchtigen, oft sind auch die Hirnnerven betroffen, was zu motorischen und sensiblen Ausfällen führen kann. Schlaganfälle erfordern eine sofortige medizinische Behandlung.
• Gefäßmissbildungen: Angeborene oder erworbene Anomalien der Blutgefäße im Gehirn können zu Blutungen oder Minderdurchblutungen führen und somit Läsionen verursachen.

Traumatische Ursachen

• Schädel-Hirn-Trauma: Unfälle mit Beteiligung des Kopfes können zu Hirnstammläsionen führen. Der Schweregrad des Traumas bestimmt das Ausmaß der Schädigung.

Entzündliche und infektiöse Ursachen

• Multiple Sklerose (MS): Diese Autoimmunerkrankung verursacht chronisch-entzündliche Prozesse im zentralen Nervensystem, die auch den Hirnstamm betreffen können. Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. Charakteristisch dafür sind Entzündungsherde und Schädigungen in der sogenannten weißen Substanz im Gehirn, die aus langen Nervenfasern und Myelin besteht. Ein deutsch-niederländisches Forschungsteam hat nun herausgefunden, dass ultrastrukturelle Veränderungen in gesunden Bereichen der weißen Substanz von MS-Patienten das Gewebe anfälliger machen für Entzündungen und die Bildung von Läsionen.
• Enzephalitis: Entzündungen des Gehirns, oft durch Viren verursacht, können zu strukturellen Schäden führen.
• Infektionen: Bestimmte Infektionen, wie beispielsweise Herpes Zoster, können Hirnnerven schädigen und neuropathische Schmerzen verursachen. Eine wichtige Ursache von Schmerzen im Bereich der Hirnnerven ist ein Herpes zoster.

Tumoröse Ursachen

• Hirntumoren: Gutartige oder bösartige Neubildungen von Gewebe im Hirnstamm können durch ihr Wachstum benachbarte Strukturen bedrängen und schädigen. Diese Tumoren wachsen oft langsam und führen zu einem chronischen Verlauf des Hirnstamm-Syndroms.

Toxische und metabolische Ursachen

• Alkoholmissbrauch: Chronischer Alkoholkonsum kann zu Hirnschäden führen, einschließlich Läsionen im Hirnstamm.
• Drogen: Bestimmte Drogen können toxische Effekte auf das Gehirn haben und strukturelle Schäden verursachen.
• Hypoxie (Sauerstoffmangel): Sauerstoffmangel, beispielsweise durch Ertrinken oder Herzstillstand, kann zu Hirnschäden führen.
• Hypoglykämie (Unterzuckerung): Schwerer und anhaltender Unterzucker kann ebenfalls Hirnschäden verursachen.

Kongenitale Ursachen

• Hirnfehlbildungen: Angeborene Fehlbildungen des Gehirns können zu strukturellen Läsionen führen.
• Perinatale Schädigungen: Schädigungen des Gehirns während der Geburt können ebenfalls Läsionen verursachen.

Weitere Ursachen

• COVID-19: Es gibt Hinweise darauf, dass COVID-19 bei einigen Patienten zu Hirnschäden führen kann, die die kleineren Blutgefäße betreffen. Dies kann sowohl zu punktuellen Blutungen als auch zu lokalen Entzündungsreaktionen führen.

Symptome von Hirnstammläsionen

Die Symptomkombination einer Hirnstammläsion wird als Hirnstamm-Syndrom bezeichnet. Das Krankheitsbild hängt von der Lokalisation und dem Ausmaß der Schädigung ab. Da sich im Hirnstamm die Kerngebiete der Hirnnerven befinden, äußert sich eine Läsion meist in einem Ausfall bestimmter Hirnnerven.

Lesen Sie auch: Diagnoseverfahren bei struktureller Epilepsie

Ein typisches Erscheinungsbild ist die sogenannte gekreuzte Hirnstammsymptomatik, bei der eine Schädigung von Hirnnerven auf der Seite der Läsion mit sensiblen und motorischen Beeinträchtigungen auf der Gegenseite kombiniert ist. Dies liegt daran, dass ein Großteil des Gehirns kontralateral organisiert ist, d.h. die Nervenfasern kreuzen im Verlauf durch das Gehirn zur Gegenseite.

Die Hirnnerven erfüllen vielfältige Aufgaben, sodass es im Rahmen einer Läsion beispielsweise zu Ausfällen im Bereich der Gesichtsmuskulatur, des Berührungsempfindens, des Geschmackes, des Sehens und Hörens oder des Gleichgewichtssinnes kommen kann. Auch Störungen des Schluckvorganges können auf Schädigungen von Hirnnerven hinweisen.

Da einige Hirnnerven auch vegetative Funktionen erfüllen, kann es auch hier zu Funktionsstörungen kommen, die nicht aktiv durch das Bewusstsein gesteuert werden können. Beispiele hierfür sind Veränderungen der Schweiß- oder Tränensekretion sowie Kreislaufstörungen.

Der Hirnstamm beinhaltet wichtige regulatorische Zentren wie das Atem- und Kreislaufzentrum. Läsionen in diesen Bereichen können lebensbedrohlich sein. Häufig ist auch das Brechzentrum mitbeteiligt, sodass sich die Patienten oft initial übergeben müssen.

Mögliche Symptome im Überblick:

• Lähmungen oder Bewegungsstörungen
• Sprach- oder Schluckstörungen
• Sehstörungen, Gesichtsfeldausfälle
• Gedächtnis-, Konzentrations- oder Aufmerksamkeitsprobleme
• Persönlichkeitsveränderungen
• Krampfanfälle
• Bewusstseinsstörungen oder Koma
• Ausfälle im Bereich der Gesichtsmuskulatur
• Störungen des Berührungsempfindens, des Geschmackes, des Sehens und Hörens oder des Gleichgewichtssinnes
• Veränderungen der Schweiß- oder Tränensekretion
• Kreislaufstörungen
• Atemstörungen
• Übelkeit und Erbrechen

Diagnose von Hirnstammläsionen

Bei Verdacht auf eine Hirnstammläsion ist eine ausführliche Diagnostik unerlässlich.

Lesen Sie auch: Details zu strukturellen Veränderungen im Gehirn

1. Anamnese: Fragen zu möglichen Unfällen und dem zeitlichen Verlauf des Beschwerdebildes.
2. Körperliche Untersuchung: Erste Anzeichen von Schädigungen können sichtbar sein.
3. Neurologische Untersuchung: Detektion des Ausfalls bestimmter Hirnnerven.
4. Bildgebende Verfahren:
   • Magnetresonanztomographie (MRT): Darstellung des Hirngewebes zur Lokalisation von Infarkten oder Blutungen.
   • Computertomographie (CT): Besonders bei akuten Blutungen oder Verletzungen.
5. Elektroenzephalogramm (EEG): Messung der elektrischen Signale von Nerven zur Diagnostik von Hirnstammläsionen.
6. Laborwerte: Bei Verdacht auf Infektionen oder Stoffwechselentgleisungen.

Therapie und Behandlungsmethoden

Die Therapie der Hirnstammsyndrome richtet sich nach der Ursache der Läsion.

• Medikamentöse Therapie:
  • Antikonvulsiva bei Krampfanfällen
  • Kortikosteroide bei Entzündungen
  • Antibiotika bei bakteriellen Infektionen
  • Thrombolytika bei ischämischem Schlaganfall
• Chirurgische Therapie:
  • Entfernung von Tumoren oder Blutungen
• Rehabilitation:
  • Physiotherapie
  • Ergotherapie
  • Sprachtherapie (Logopädie)
• Pflege und Überwachung:
  • Bei neurologischen Ausfällen oder Bewusstseinsstörungen
  • Beobachtung neurologischer Funktionen (z. B. Pupillenreaktion, Bewusstsein, Beweglichkeit)
  • Lagerung und Mobilisation zur Dekubitus- und Pneumonieprophylaxe
  • Unterstützung bei Alltagsaktivitäten bei kognitiven oder motorischen Einschränkungen
  • Emotionale Begleitung und Kommunikation mit Angehörigen
  • Früherkennung von Komplikationen (z. B. epileptische Anfälle, Hirndruckzeichen)

Bei einem Hirninfarkt muss dringend abgeklärt werden, ob es sich um einen Gefäßverschluss oder eine Blutung handelt. Je nach Form des Schlaganfalls kann die Therapie dann entweder in der Blutstillung oder der Eröffnung des Gefäßes bestehen, um die Durchblutung des Hirngewebes wiederherzustellen. Auch bei schwerwiegenden Schädigungen des Hirnstammes mit Beeinträchtigung der Atmung und des Kreislaufs müssen sofort Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Ausfälle der Muskulatur können auch nach Behandlung der Ursache der Hirnstammläsion ein langfristiges Problem darstellen. Gerade wenn die Gesichtsmuskulatur beeinträchtigt ist, kann dies enormen Leidensdruck verursachen. Daher können verschiedene Therapiekonzepte zur Anwendung kommen, die sowohl physiotherapeutische als auch logopädische und ergotherapeutische Behandlungen beinhalten.

Prognose

Die Prognose hängt von der Lokalisation, dem Ausmaß und der Ursache der Läsion ab. Leichte Läsionen können folgenlos ausheilen, während schwere Läsionen bleibende Einschränkungen oder Behinderungen hinterlassen können. Eine frühe Rehabilitation verbessert die Genesungschancen deutlich.

Schmerzhafte Läsionen der Hirnnerven und andere Gesichtsschmerzen

Schmerzen im Bereich der Hirnnerven können verschiedene Ursachen haben. Afferente Fasern in den Nn. trigeminus, intermedius, glossopharyngeus und vagus übermitteln nozizeptive Signale in die zentralen Bahnen innerhalb des Hirnstamms sowie zu den Hirnregionen, die Schmerzen im Kopf und Nacken verarbeiten. Der Schmerz kann sich in verschiedenen Formen manifestieren, die Unterschiede in der neuronalen Pathophysiologie spiegeln. Neuropathische Gesichtsschmerzen lassen sich auf der Basis ihrer klinischen Erscheinungsbilder und Ätiologie klassifizieren.

Die bestehende Nosologie von Schmerzen im Bereich der Hirnnerven wird den feinen Unterschieden zwischen unterschiedlichen Krankheitsbildern nicht ganz gerecht. Die Unterscheidung etwa zwischen einer Trigeminusneuralgie und einer Trigeminusneuropathie sollte als pragmatischer Weg betrachtet werden, zwischen Erkrankungen zu differenzieren, bei denen das klinische Erscheinungsbild und die Behandlungsansätze unterschiedlich sind, die beiden Erkrankungen jedoch auf der Basis der derzeit bekannten Pathologie oder Pathophysiologie nicht klassifiziert werden können. Das Gleiche gilt für Schmerzzustände in Verbindung mit dem N. glossopharyngeus und dem N.

Für die Trigeminus-, Glossopharyngeus- und Intermedius-Neuralgie ist die Bezeichnung klassisch Fällen vorbehalten, in denen die Bildgebung oder ein operativer Eingriff eine vaskuläre Kompression des entsprechenden Nervs gezeigt haben. Streng genommen sind klassische Neuralgien sekundär (Folge der neurovaskulären Kompression), aufgrund der umfassenderen therapeutischen Möglichkeiten und potenzieller nervenpathophysiologischer Unterschiede ist es jedoch von Vorteil, sie von anderen Ursachen zu trennen.

Die Ursache eines neuropathischen Schmerzes kann klar sein, etwa eine Infektion mit einem Varicella-zoster-Virus oder eine strukturelle Anormalie (d.h. Plaques bei Multipler Sklerose), nachgewiesen durch die Bildgebung: ein derartiger Schmerz wird als sekundär bezeichnet und angegeben, auf welche Ursache er zurückzuführen ist.

Beispiele für schmerzhafte Läsionen der Hirnnerven:

• Schmerzen zurückzuführen auf eine Läsion oder Erkrankung des N. trigeminus
• Schmerzen zurückführen auf eine Läsion oder Erkrankung des N. glossopharyngeus
• Schmerzen zurückzuführen auf eine Läsion oder Erkrankung des N. intermedius
• Nacken-Zungen-Syndrom
• Kopfschmerz zurückzuführen auf eine ischämische Lähmung des N. trochlearis
• Syndrom des brennenden Mundes (Burning Mouth Syndrome)
• Anhaltender idiopathischer Gesichtsschmerz (Persistent Idiopathic Facial Pain)
• Zentraler neuropathischer Schmerz nach Hirninfarkt

Konnektom-Forschung

Um die Gehirnkonnektivität als großen, dreidimensionalen Schaltplan zu rekonstruieren, werden unter anderem Hirnläsionen mit Funktionsausfällen korreliert. Die genaue und prädiktive Kartierung von Läsionssymptomen ist ein wichtiges Ziel der klinischen Neurowissenschaften.

Die Zusammenhänge zwischen individueller Symptomlast und Lokalisation von Läsionen und Netzwerkverbindungen benachbarter Regionen im Gehirn sind äußerst komplex. Bei manchen Symptomen neurologischer und neuropsychiatrischer Erkrankungen konnten bisher spezifische Korrelate identifiziert werden, also Wechselbeziehungen zwischen Lokalisationen von Läsionen in bestimmten Hirnregionen, die bei einigen Patienten teilweise überlappen, und der Symptomlast. Hierzu gehören zum Beispiel Apathie, Aggression, Schmerzen, soziale Enthemmung oder durch Schlaganfall induzierte Lähmungserscheinungen. Bei anderen Symptomen wie Delirium, Amnesie, Autismus und Schizophrenie wurden dagegen keine offensichtlich gemeinsamen Korrelate in Form von Läsionen im Gehirn entdeckt. In diesen Fällen können die gleichen Symptome mit Läsionen in unterschiedlichen Hirnregionen assoziiert sein. Selbst wenn sich die Lage der Läsionen bei Menschen mit dem gleichen Symptom überschneidet, entspricht der Überlappungsort nicht unbedingt der erwarteten Funktion dieses Teils im Gehirn.

Für ein vollständiges Verständnis reicht also die alleinige Kartierung der Läsion-Symptom-Korrelation nicht aus. Ein wichtiges Werkzeug, um das Geflecht aus etwa 86 Milliarden verschiedener Typen von Nervenzellen und ihrer Verbindungen zu entwirren und darzustellen, ist das so-genannte funktionelle Neuroimaging, das per Magnetresonanztomographie (MRT) oder Computertomographie (CT) durchgeführt wird. Mit diesen Methoden können regionale Unterschiede zum Beispiel bezüglich Stoffwechsel, Blutfluss, Sauerstoffversorgung, Wasserdiffusion und Aktivität im Gehirn erfasst werden. So können Läsionsorte im Gehirn identifiziert werden, die anatomisch intakt erscheinen und bisher nicht als strukturelle Läsionen aufgefallen sind. Die Verknüpfung der Ergebnisse aller Läsionstypen und Netzwerkverbindungen auch in benachbarten Hirnregionen ist eine große Herausforderung.

Die Qualität der Bildgebung im MRT oder CT kann durch Bewegungen oder andere krankheitsbedingte Einschränkungen negativ beeinflusst werden. Zudem können medikamentöse Therapien sowie der individuelle Krankheitsverlauf und die Dauer und Schwere der Erkrankung die Ergebnisse aus der Konnektom-Forschung verzerren. Ideal für noch spezifischere Ergebnisse wäre zum Beispiel auch eine geschlechts- und altersangepasste Konnektom-Forschung.

Die bisherige Datenlage deutet darauf hin, dass neuronale Netzwerke komplexe Funktionen ausführen. Moderne Ansätze wie Modelle und Algorithmen des maschinellen Lernens können zur Entschlüsselung der erhobenen Datensätze aus der Konnektom-Forschung dienlich sein. Unterstützende Tools wie diese tragen zur Mustererkennung und Einordnung der Ergebnisse bei, was die Chance für genauere Vorhersagen der Gehirnkonnektivität und Symptomlast deutlich erhöht.

tags: #strukturelle #Läsionen #Gehirn #Ursachen