Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Organ, das die Grundlage für unser Denken, Fühlen und Handeln bildet. Es steuert lebenswichtige Funktionen und ermöglicht es uns, Sinneseindrücke zu verarbeiten, Informationen zu speichern und Bewegungen auszuführen. Ein wesentliches Merkmal des Nervensystems ist die Kreuzung der Nervenbahnen, ein Phänomen, das viele Fragen aufwirft und Gegenstand intensiver Forschung ist. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte dieser Kreuzung, von den anatomischen Grundlagen bis hin zu möglichen evolutionären Erklärungen.
Das Rückenmark: Schaltzentrale des Nervensystems
Das Rückenmark spielt eine zentrale Rolle bei der Übertragung von Informationen zwischen Gehirn und Körper. Es ist eine lange, zylindrische Struktur, die sich vom Gehirn bis zum unteren Rücken erstreckt.
Aufbau und Funktion
Das Rückenmark verjüngt sich am unteren Ende zum Conus medullaris und endet als dünner Strang (Filum terminale). Es wird von den Wirbelarterien und den Segmentarterien mit Blut versorgt. Bei Kindern endet das Rückenmark ungefähr in Höhe des vierten Lendenwirbels.
Das Rückenmark besteht aus grauer und weißer Substanz. Die graue Substanz enthält Nervenzellen, die in Vorder-, Hinter- und Seitenhörner unterteilt sind. Das Seitenhorn enthält Nervenzellen des autonomen Nervensystems (vegetative Nervenzellen). Die weiße Substanz enthält die Nervenfaserbahnen. Die größte vom Gehirn durch das Rückenmark absteigende Bahn ist die Pyramidenbahn.
Spinalnerven und Reflexe
Vom Rückenmark gehen 31 Spinalnervenpaare aus, die seitlich aus dem Wirbelsäulenkanal austreten. Jeder Spinalnerv enthält aufsteigende (afferente) und absteigende (efferente) Fasern und geht in Nerven des peripheren Nervensystems über. Im Spinalnerv erfolgt die Aufteilung in die Fasern der auf- und absteigenden Bahnen.
Lesen Sie auch: Funktion der sensorischen Nervenkreuzung
Manche Erregungen (Reize) werden von den aufsteigenden Bahnen im Rückenmark gar nicht erst zum Gehirn weitergeleitet, sondern unmittelbar auf derselben oder einer höher gelegenen Rückenmarksebene umgeschaltet. Diesen Weg der Erregungsübertragung nennt man Reflexbogen. Reflexe werden bei jeder körperlichen Untersuchung geprüft.
Bei einem Eigenreflex wird ein Muskel durch einen sachten Schlag auf eine Sehne kurz gedehnt. Durch diese Reizung wird der oben beschriebene Reflexbogen ausgelöst, der die betroffene Rückenmarksebene nicht verlässt. Bei der Prüfung der Eigenreflexe wird unter anderem die Stärke dieser Muskelanspannung bewertet. Bei einem Fremdreflex gehören Reizempfänger und Reizbeantworter verschiedenen Organsystemen an. Es werden Sinneszellen in der Haut gereizt und dadurch ein Reflexbogen ausgelöst, der sich über verschiedene Höhen des Rückenmarks (des Hirnstamms) ausbreitet.
Schädigungen des Rückenmarks
Das Rückenmark beziehungsweise die auf- und absteigenden Bahnen im Rückenmark können zum Beispiel durch einen Tumor geschädigt werden, der auf bestimmte Regionen im äußeren (peripheren) Bereich des Rückenmarks drückt oder der sich sogar im Mark, also innerhalb (zentral) dieser Bahnen befindet. Eine Schädigung kann zu Lähmungen von Muskeln führen. Eine komplette spinale Querschnittslähmung kann zum Beispiel durch einen Tumor im Rückenmark ausgelöst werden, der durch sein Ausmaß den Querschnitt eines gesamten Rückenmarksabschnittes schädigt, so dass alle auf- und absteigenden Bahnen unterbrochen werden. Entsprechend kann eine Schädigung im hohen Halsmark, das heißt in Höhe des ersten bis vierten Halswirbelkörpers, die Erregungsleitung von und zu allen darunter liegenden Körpersegmenten wie Zwerchfell, Armen, Beinen, Blase und Mastdarm unterbrechen. Dies führt zu Atemlähmung, Lähmungen und Gefühlsausfällen aller vier Gliedmaßen und der Blasen- und Mastdarmfunktion.
Der Hirnstamm: Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark
Der Hirnstamm ist der vom Großhirn überlagerte Bereich des Gehirns unterhalb des Zwischenhirns, wobei das Kleinhirn nicht mit dazugerechnet wird. Er bildet die Schnittstelle zwischen dem übrigen Gehirn und dem Rückenmark.
Aufbau des Hirnstamms
Der Hirnstamm geht an der Schädelbasis über die Medulla oblongata in das Rückenmark über. Die Kerngebiete der Hirnnerven III bis XII verlaufen durch den Hirnstamm. Er besteht aus dem Mittelhirn (Mesencephalon), der Brücke (Pons) und dem verlängertem Mark (Medulla oblongata, Nachhirn oder Myelencephalon). Die Brücke und das Kleinhirn werden auch als Metencephalon (Hinterhirn) bezeichnet. Es bildet zusammen mit dem Myelencephalon (verlängerten Mark) das Rautenhirn (Rhombencephalon).
Lesen Sie auch: Was sind Wadenkrämpfe? Symptome, Ursachen und was hilft
Funktionen des Hirnstamms
Der Hirnstamm ist für essenzielle Lebensfunktionen zuständig wie die Steuerung der Herzfrequenz, des Blutdrucks und der Atmung. Zudem ist er für wichtige Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- und Husten-Reflex verantwortlich. Auch der Schlaf und die verschiedenen Schlaf- und Traumphasen werden hier kontrolliert.
Innerhalb der Brücke verläuft die Pyramidenbahn - die Verbindung zwischen dem motorischen Kortex und dem Rückenmark, die für willkürlich-motorische Signale (also willkürliche Bewegungen) wichtig ist. Über den Pons werden diese Signale, die von der Großhirnrinde kommen, ins Kleinhirn weitergeleitet.
Der Hirnstamm ist durchzogen von der Formatio reticularis - einer netzartigen Struktur aus Nervenzellen und ihren Fortsätzen. Sie ist an verschiedenen vegetativen Funktionen des Organismus beteiligt, etwa an der Steuerung der Aufmerksamkeit und des Wachheitszustandes. Auch Kreislauf, Atmung und Erbrechen werden hier kontrolliert.
Die Pyramidenkreuzung
Im Hirnstamm, genauer gesagt im verlängerten Mark (Medulla oblongata), kreuzen sich die meisten Nervenfasern der Pyramidenbahn. Diese Stelle wird als Pyramidenkreuzung bezeichnet. Durch diese Kreuzung steuert die linke Gehirnhälfte die rechte Körperseite und umgekehrt.
Schädigungen des Hirnstamms
Schädigungen des Hirnstamms führen zu sogenannten Hirnstamm-Syndromen. Diese sind in den meisten Fällen durch den Ausfall von Hirnnerven gekennzeichnet (durch Schädigung der Hirnnervenkerne). Je nach Höhe der Läsion - in Mittelhirn, Pons oder verlängertem Mark - fallen die Funktionen verschiedener Nerven aus. Bei unvollständigen Hirnstamm-Läsionen können die Symptome auf der gleichen oder auf der gegenüber liegenden Körperseite auftreten (wegen der gekreuzten Bahnen).
Lesen Sie auch: Epileptische Anfälle: Frühwarnzeichen
Wenn Nervenbahnen, die innerhalb des Hirnstamms zu weiter abwärts gelegenen Hirnnervenkernen führen, beidseitig geschädigt sind, entsteht eine Pseudobulbärparalyse. Die wichtigsten Symptome sind Sprech- und Schluckstörungen, beeinträchtigte Zungenbeweglichkeit und Heiserkeit.
Ein Hirnstamm-Infarkt kann jene Areale betreffen, die für das Bewusstsein oder die Atmung von Bedeutung sind. In einem solchen Fall ist die Läsion lebensbedrohend.
Die Kreuzung der Sehnerven: Das Chiasma opticum
Auch die Sehnerven kreuzen sich auf ihrem Weg von den Augen ins Gehirn. Diese Kreuzung findet im Chiasma opticum statt, das sich an der Unterseite des Gehirns befindet.
Funktion der Sehnervenkreuzung
Die Fasern der Sehnerven, die von der nasalen (zur Nase hin gelegenen) Hälfte der Netzhaut jedes Auges stammen, kreuzen sich im Chiasma opticum auf die gegenüberliegende Seite. Die Fasern der temporalen (zur Schläfe hin gelegenen) Netzhauthälfte verlaufen ungekreuzt auf der gleichen Seite weiter.
Durch diese Kreuzung gelangen die Informationen von beiden Augen über das Gesichtsfeld einer Seite in die gegenüberliegende Gehirnhälfte. Das bedeutet, dass die linke Gehirnhälfte Informationen aus dem rechten Gesichtsfeld beider Augen erhält und die rechte Gehirnhälfte Informationen aus dem linken Gesichtsfeld beider Augen.
Diese Organisation ermöglicht eine räumliche Wahrnehmung und Tiefenwahrnehmung, da das Gehirn die Informationen aus beiden Augen miteinander vergleichen kann.
Warum kreuzen sich die Nervenbahnen? Evolutionäre Erklärungsansätze
Die Frage, warum sich die Nervenbahnen im Körper kreuzen, ist seit langem Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen. Es gibt verschiedene Theorien, die versuchen, dieses Phänomen zu erklären.
Die Theorie der verbesserten Sinneswahrnehmung
Eine frühe Erklärung stammt von dem spanischen Mediziner Santiago Ramón y Cajal. Er argumentierte, dass die Kreuzung der Sehnervenfasern notwendig sei, um die Außenwelt im Gehirn korrekt wie in einem „Kopfkino“ zu repräsentieren. Diese Erklärung hat sich jedoch als falsch herausgestellt, da wir die Welt nicht wie einen Film in unserem Gehirn repräsentieren.
Die Theorie der Fluchtreaktion
Eine heute eher herangezogene wissenschaftliche Erklärung führt uns in die Zeit der frühen Wirbeltiere zurück, die im Wasser lebten und einen wurmförmigen Körper besaßen. Wenn ein Feind auf das Tier zugeschwommen kam, musste es sich auf der gegenüberliegenden Seite der stimulierten „Augen“ abwenden, um die Fluchtbewegung einzuleiten. Um die Muskelgruppen der gegenüberliegenden Körperseite schnell zu aktivieren, war eine Sehnervenkreuzung von dem rechten rudimentären Auge zu Muskelgruppen der linken Seite erforderlich. Dies ermöglichte die kürzeste Verbindung, um die Muskelgruppen der gegenüberliegenden Körperseite zu aktivieren.
Die Theorie der axialen Drehung
Dr. Marc de Lussanet und Prof. Dr. Jan Osse entwickelten eine andere Theorie, die auf der Annahme basiert, dass sich ein urzeitlicher Fisch vor mindestens 450 Millionen Jahren um 90 Grad gedreht hat, um sich beispielsweise wie eine Flunder auf dem Meeresboden zu verstecken. Um diese symmetrische Anordnung wieder herzustellen, verschoben sich im Laufe der Evolution einzelne Körperteile, zum Teil gegen den Uhrzeigersinn, zum Teil im Uhrzeigersinn. Augen, Nasenlöcher und das Vorderhirn verschoben sich demnach in Richtung der ursprünglichen Drehung, weiter schwanzwärts gelegene Regionen des Gehirns und des Körpers genau entgegensetzt. So entstanden zum Teil Kreuzungen der Nervenbahnen zwischen den Körperregionen, beispielsweise entstand das optische Chiasma - die Kreuzung der Sehnerven.
Die Bedeutung der Nervenbahnkreuzung für die Gehirnforschung
Das Verständnis der Nervenbahnkreuzung ist nicht nur für die Grundlagenforschung von Bedeutung, sondern auch für die klinische Anwendung.
Konnektom-Projekt
Das Konnektom-Projekt hat die detaillierte Erfassung aller Nervenverknüpfungen im menschlichen Gehirn zum Ziel. Durch die Kartierung der Gehirne von Probanden mithilfe von Connectom-Scannern, die eine besonders hohe Auflösung der Nervenbahnen ermöglichen, wollen die Forscher ein umfassendes Bild der neuronalen Verbindungen im Gehirn erstellen.
Verständnis von Hirnkrankheiten
Ein besseres Verständnis der Nervennetze könnte auch das Verständnis von Fehlentwicklungen in der Struktur der Nervenbahnen verbessern. Zu Krankheiten, bei denen eine Störung der Faserbahngeometrie beteiligt ist oder sein könnte, gehören etwa Schizophrenie, Multiple Sklerose, Schlaganfall, Demenz und Aufmerksamkeitsstörungen. Wenn man das Organisationsprinzip kennt, lassen sich Abweichungen mit bildgebenden Verfahren viel leichter finden und verstehen.
Entwicklung von Therapien
Die Erforschung der Mechanismen im Gehirn, die die Aktivitäten von Neuronen in der Großhirnrinde kontrollieren, könnte auch für die Schlaganfallforschung von Bedeutung sein. Die Erkenntnis, dass die Reizung der rechten und linken Pfote der Ratte eine relativ langsame, fast halbsekundenlange anhaltende hemmende Wirkung auf die Aktivität der Nervenzellen hat, könnte ein weiterer Baustein bei der Entwicklung neuer Therapien sein.
tags: #wo #kreuzen #sich #die #nervenbahnen