Der Tractus spinocerebellaris ist eine aufsteigende Nervenbahn, die Informationen vom Rückenmark zum Kleinhirn (Cerebellum) leitet. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der unbewussten Propriozeption, also der Wahrnehmung der Körperlage und -bewegung im Raum. Diese Informationen sind essenziell für die Koordination von Bewegungen und die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts.
Einteilung der Sensibilität
Bevor wir uns dem Tractus spinocerebellaris im Detail zuwenden, ist es wichtig, die Grundlagen der Sensibilität zu verstehen. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen zwei großen Klassen:
- Exterozeptive Sensibilität: Sie umfasst die Wahrnehmung von Reizen aus der Umwelt, wie Druck, Berührung, Schmerz, Temperatur und Vibration. Exterozeptive Reize werden in der Regel bewusst wahrgenommen und zum Cortex cerebri weitergeleitet.
- Propriozeptive Sensibilität: Sie beinhaltet die Wahrnehmung der eigenen Körperhaltung, Bewegung und Muskelspannung. Diese Informationen werden hauptsächlich unbewusst verarbeitet und dienen der Feinabstimmung von Bewegungen.
Allgemeine Grundlagen aufsteigender Bahnen
Aufsteigende Bahnen, die sensorische Informationen zum Gehirn leiten, bestehen typischerweise aus einer Kette von drei Neuronen:
- 1. Neuron: Dessen Zellkörper liegt im Spinalganglion (oder einem entsprechenden Ganglion für den Kopfbereich). Es empfängt die sensorischen Informationen von Rezeptoren in der Peripherie (Haut, Muskeln, Gelenke usw.).
- 2. Neuron: Dessen Zellkörper liegt im Rückenmark oder Hirnstamm. Es empfängt die Informationen vom 1. Neuron und leitet sie weiter zum Thalamus oder Kleinhirn.
- 3. Neuron: (Nur bei Bahnen zum Kortex vorhanden) Dessen Zellkörper liegt im Thalamus. Es empfängt die Informationen vom 2. Neuron und projiziert sie zum Cortex cerebri, wo die bewusste Wahrnehmung stattfindet.
Die Informationen aus dem Kopfbereich werden über den Nervus trigeminus (V. Hirnnerv) vermittelt, während die Informationen aus dem restlichen Körper über die Spinalnerven gelangen.
Die anterolateralen Systeme: Schmerz, Temperatur und grobe Berührung
Innerhalb der exterozeptiven Bahnen existiert das anterolaterale System, welches sich in zwei Hauptbahnen unterteilt:
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- Tractus spinothalamicus: Verantwortlich für die Weiterleitung von Schmerz- und Temperaturempfindungen.
- Tractus spinoreticularis: Beteiligt an der Weiterleitung von Schmerzimpulsen und der Aktivierung des retikulären Systems, was zu einer erhöhten Aufmerksamkeit führt.
Organisation des Tractus spinothalamicus
- 1. Neuron: Befindet sich im Spinalganglion.
- 2. Neuron: Befindet sich im Hinterhorn des Rückenmarks (Ncl. proprius und Lamina V). Die Axone kreuzen zur Gegenseite und steigen im Vorderseitenstrang zum Nucleus posterolateralis des Thalamus (VPL) auf.
- 3. Neuron: Befindet sich im VPL und projiziert zur primären (SI) und sekundären (SII) somatosensorischen Rinde.
Je nach Lage im Rückenmark unterscheidet man den Tractus spinothalamicus anterior (vorwiegend für Druck- und Berührungsempfindungen) und den Tractus spinothalamicus lateralis (vorwiegend für Schmerz- und Temperaturreize). Einige Fasern des Tractus spinothalamicus anterior verbleiben ungekreuzt.
Schmerzmodulation: Die Gate-Control-Hypothese
Die Schmerzübertragung im Rückenmark kann durch verschiedene Mechanismen moduliert werden. Ein Erklärungsmodell hierfür ist die Gate-Control-Hypothese. Diese besagt, dass ein Projektionsneuron in Lamina V sowohl von Schmerz- als auch von Tastfasern angesteuert wird. Über Kollaterale beeinflussen diese Fasern ein Interneuron, das durch präsynaptische Hemmung die Weiterleitung der Schmerzinformation blockieren kann. Berührungs- und Vibrationsreize können so schmerzlindernd wirken, während lang anhaltende Schmerzreize die Schmerzintensität erhöhen können. Serotoninerge Fasern und absteigende Fasern aus höheren Hirnregionen können die Schmerzüberleitung zusätzlich beeinflussen.
Das anterolaterale System des Kopfes: Der Tractus trigeminothalamicus
Die Schmerz- und Temperaturinformationen aus dem Kopfbereich werden über den Tractus trigeminothalamicus geleitet.
- 1. Neuron: Befindet sich im Ganglion trigeminale. Die Axone ziehen in den Hirnstamm und teilen sich in auf- und absteigende Äste auf. Der absteigende Ast bildet den Tractus spinalis nervi trigemini.
- 2. Neuron: Befindet sich in der Pars caudalis des Nucleus spinalis nervi trigemini. Die Axone bilden den Tractus trigeminothalamicus lateralis (TTT), der dem Tractus spinothalamicus lateralis entspricht.
- 3. Neuron: Befindet sich im Nucleus ventralis posteromedialis (VPM) des Thalamus und projiziert zur Gesichtsregion im Gyrus postcentralis.
Die Schmerzfasern des Nervus trigeminus enden vorwiegend im kaudalen Abschnitt des Nucleus spinalis nervi trigemini. Aus dieser topographischen Beziehung ergeben sich Unterschiede zwischen den sensiblen Innervationsfeldern der drei Hauptäste des N. trigeminus und der zentralen Repräsentation.
Das Hinterstrangsystem: Epikritische Sensibilität
Im Gegensatz zum anterolateralen System vermittelt das Hinterstrangsystem epikritische Sensibilität, also die Fähigkeit zur genauen Lokalisation, räumlichen und zeitlichen Unterscheidung von Reizen. Es leitet Informationen über Berührung, Vibration und Propriozeption.
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- 1. Neuron: Befindet sich im Spinalganglion. Die Axone treten in die Hinterstränge ein und ziehen ungekreuzt zu den Hinterstrangkernen (Nucleus gracilis und Nucleus cuneatus) in der Medulla oblongata.
- 2. Neuron: Befindet sich in den Hinterstrangkernen. Die Axone kreuzen als Fibrae arcuatae internae und bilden den Lemniscus medialis, der zum kontralateralen Thalamus (Nucleus ventralis posterolateralis, VPL) zieht.
- 3. Neuron: Befindet sich im VPL und projiziert zu den somatosensiblen Regionen der Großhirnrinde.
Der Lemniscus trigeminalis leitet die Informationen des Nervus trigeminus aus dem Gesichtsbereich zum Thalamus. Die Hinterstrangkerne und der VPL des Thalamus sind topographisch organisiert, sodass die Körperoberfläche repräsentiert wird.
Unterschiede zwischen ALS und LMS
Das anterolaterale System (ALS) und das Lemniscus Medialis System (LMS) unterscheiden sich in mehreren Hinsichten:
| Merkmal | Antero-Laterales System (ALS) | Lemniscus Medialis System (LMS) |
|---|---|---|
| Vermittelte Reize | Schmerz, Temperatur, grober Druck, Berührung | Feine Berührung, Vibration, Propriozeption |
| Bewusstseinsgrad | Eher protopathisch (weniger genaue Lokalisation, eher affektive Komponente) | Eher epikritisch (genaue Lokalisation, räumlich-zeitliche Unterscheidung) |
| Kreuzung | Sofort nach Eintritt ins Rückenmark | Erst in der Medulla oblongata |
| Redundanz | Geringer | Höher |
| Funktion | Schutz vor Gefahren, affektive Reaktionen | Diskriminierung von Reizen, präzise Bewegungssteuerung |
| Endigungsorte | Formatio reticularis, intralaminäre Kerne des Thalamus, sekundärer sensorischer Kortex (S-II) | Hinterstrangkerne, lateraler Teil des Ncl. ventralis posterior des Thalamus (VPL), primärer sensorischer Kortex (S-I) |
Der Tractus spinocerebellaris: Unbewusste Propriozeption
Der Tractus spinocerebellaris ist eine Gruppe von Bahnen, die propriozeptive Informationen vom Körper zum Kleinhirn leiten. Diese Informationen sind entscheidend für die Koordination von Bewegungen, die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und die motorische Kontrolle. Im Gegensatz zu den oben genannten Bahnen erreichen die Informationen des Tractus spinocerebellaris nicht den Cortex cerebri und werden daher nicht bewusst wahrgenommen.
Man unterscheidet hauptsächlich vier Tractus spinocerebellares:
- Tractus spinocerebellaris posterior (dorsalis): Leitet Informationen aus Muskelspindeln und Gelenkrezeptoren der unteren Extremitäten und des unteren Rumpfbereichs zum Kleinhirn.
- Tractus spinocerebellaris anterior (ventralis): Leitet Informationen von Golgi-Sehnenorganen und Interneuronen im Rückenmark zum Kleinhirn.
- Tractus cuneocerebellaris: Leitet Informationen aus Muskelspindeln und Gelenkrezeptoren der oberen Extremitäten zum Kleinhirn. Er ist homolog zum Tractus spinocerebellaris posterior.
- Tractus spinoolivocerebellaris: Leitet Informationen über den Nucleus olivaris inferior zum Kleinhirn.
Tractus spinocerebellaris posterior (dorsalis)
- 1. Neuron: Befindet sich im Spinalganglion.
- 2. Neuron: Befindet sich im Nucleus thoracicus (Clarke-Säule) im Rückenmark (zwischen T1 und L2). Die Axone ziehen ipsilateral (auf der gleichen Seite) über den unteren Kleinhirnstiel (Pedunculus cerebellaris inferior) zum Kleinhirn.
Die Fasern des Tractus spinocerebellaris posterior sind sehr dick und leiten die Informationen schnell zum Kleinhirn. Informationen aus Segmenten oberhalb von T1 steigen im Fasciculus cuneatus zum Nucleus cuneatus auf und bilden dort den Tractus cuneocerebellaris.
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Tractus spinocerebellaris anterior (ventralis)
- 1. Neuron: Befindet sich im Spinalganglion.
- 2. Neuron: Befindet sich im Hinterhorn des Rückenmarks (Lamina V-VII). Die Axone kreuzen zum größten Teil die Mittellinie und bilden den Tractus spinocerebellaris anterior. Dieser zieht über den oberen Kleinhirnstiel (Pedunculus cerebellaris superior) zum Kleinhirn. Viele Fasern kreuzen im Kleinhirn erneut, sodass die Informationen letztendlich von beiden Körperseiten verarbeitet werden können.
Der Tractus spinocerebellaris anterior leitet Informationen über die spinale motorische Aktivität und Reflexe zum Kleinhirn.
N. trigeminus und Kleinhirn
Auch der Nervus trigeminus hat Verbindungen zum Kleinhirn. Diese Verbindungen sind Teil des Tractus nucleocerebellaris und entsprechen den spinocerebellären Bahnen. Die Fasern des 2. Neurons kreuzen zum größten Teil als Fibrae arcuatae internae.
Weitere Verbindungen zum Kleinhirn
Neben den direkten Tractus spinocerebellares gibt es auch indirekte Verbindungen, die Informationen zum Kleinhirn leiten:
- Tractus spinoreticularis: Leitet Informationen zum Kleinhirn über die Formatio reticularis.
- Tractus spinotectalis: Leitet Informationen zum Tectum mesencephali (Mittelhirndach).
- Tractus spinoolivaris: Leitet Informationen zum Nucleus olivaris inferior, der dann zum Kleinhirn projiziert.
- Tractus spino-reticulo-cerebellaris: Leitet Informationen über den Nucleus lateralis zum Kleinhirn.
Diese indirekten Verbindungen ermöglichen eine komplexere Verarbeitung der sensorischen Informationen und eine feinere Abstimmung der motorischen Kontrolle.
Funktion des Tractus spinocerebellaris
Der Tractus spinocerebellaris dient der:
- Feinabstimmung von Bewegungen: Durch die Weiterleitung von propriozeptiven Informationen ermöglicht er dem Kleinhirn, Bewegungen zu korrigieren und zu präzisieren.
- Aufrechterhaltung des Gleichgewichts: Die Informationen über die Körperlage im Raum sind essenziell für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts.
- Motorisches Lernen: Der Tractus spinocerebellaris spielt eine wichtige Rolle beim motorischen Lernen, indem er dem Kleinhirn ermöglicht, Fehler in Bewegungen zu erkennen und zu korrigieren.
Klinische Bedeutung
Läsionen des Tractus spinocerebellaris können zu verschiedenen neurologischen Ausfällen führen, wie z.B.:
- Ataxie: Störung der Bewegungskoordination.
- Gleichgewichtsstörungen: Schwierigkeiten beim Halten des Gleichgewichts.
- Dysmetrie: Ungenauigkeit bei der Ausführung von Bewegungen (z.B. Überschießen beim Greifen nach einem Gegenstand).
Läsionen des Rückenmarks
Läsionen des Rückenmarks können je nach Lokalisation und Ausdehnung unterschiedliche Auswirkungen haben. Eine einseitige Rückenmarksläsion (Brown-Séquard-Syndrom) führt beispielsweise zu folgenden Symptomen:
- Ipsilateral (auf der gleichen Seite der Läsion):
- Verlust der motorischen Funktion (Pyramidenbahn)
- Verlust der epikritischen Sensibilität (Hinterstrang)
- Verlust derPropriozeption
- Kontralateral (auf der gegenüberliegenden Seite der Läsion):
- Verlust der Schmerz- und Temperaturempfindung (Tractus spinothalamicus)
Eine Schädigung der Hinterstränge führt zum Verlust der diskriminierenden sensiblen Funktionen.
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