Das Gehirn, der Sitz unseres Bewusstseins, Denkens und Handelns, ist ein hochkomplexes und empfindliches Organ. Um seine Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, ist es von mehreren Schutzmechanismen umgeben, darunter die Hirnhäute (Meningen). Diese Membranen schützen das Gehirn vor mechanischen Einflüssen, Temperaturschwankungen und Krankheitserregern.
Was ist das Gehirn?
Das Gehirn (Encephalon) ist der innerhalb des knöchernen Schädels liegende Teil des zentralen Nervensystems, der diesen ausfüllt. Es besteht aus unzähligen Nervenzellen, die über zuführende und wegführende Nervenbahnen mit dem Organismus verbunden sind und ihn steuern. Das Gehirnvolumen (Mensch) beträgt etwa 20 bis 22 Gramm pro Kilogramm Körpermasse. Das Gewicht (Gehirn) macht mit 1,5 bis zwei Kilogramm ungefähr drei Prozent des Körpergewichts aus. Ein Mensch hat ungefähr 100 Milliarden Gehirnzellen, die das zentrale Nervensystem, unser Gehirn, aufbauen und untereinander verknüpft sind. Die Zahl dieser Verknüpfungen wird auf 100 Billionen geschätzt. Diese Nervenzellen sind eingebettet in ein stützendes Gewebe aus Gliazellen.
Die Hirnhäute: Ein Überblick
Die Hirnhäute sind drei dicht aneinander liegende Hüllen, die das Gehirn und das Rückenmark umschließen. Zwischen ihnen befindet sich Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) und verlaufen Blutgefäße. Am Foramen magnum, dem großen Hinterhauptsloch in der hinteren Schädelgrube, besteht eine Verbindung mit dem Wirbelkanal. Hier gehen die Hirnhäute in die Rückenmarkshäute über.
Traditionell werden drei Hirnhäute beschrieben, von außen nach innen:
- Dura mater (harte Hirnhaut): Die äußerste, derbe und widerstandsfähige Schicht.
- Arachnoidea (Spinngewebshaut): Die mittlere, gefäßlose Schicht, die durch ein netzartiges Gewebe mit der darunterliegenden Pia mater verbunden ist.
- Pia mater (weiche Hirnhaut): Die innerste, zarte Schicht, die direkt dem Gehirn aufliegt und seinen Konturen folgt.
Jüngste Forschungen haben jedoch die Entdeckung einer vierten Hirnhautschicht nahegelegt, der sogenannten SLYM (subarachnoid lymphatic-like membrane).
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Die Dura Mater: Die harte Schutzhülle
Die Dura mater, auch harte Hirnhaut genannt, ist die äußerste und stärkste der drei Hirnhäute. Sie kleidet die Schädelhöhle aus und besteht aus zwei Schichten: aus Bindegewebe und einer niedrigen, inneren Epithelschicht. Die äußere Schicht, in der Gefäße verlaufen, die den Schädelknochen versorgen, ist gleichzeitig die Knochenhaut (Periost) des Schädelknochens. Dieses Periost ist bis ins Jugendalter hinein noch fest mit dem Schädelknochen verwachsen. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der kindliche Schädel, dessen einzelne Knochen noch durch weiche Nähte getrennt sind, nicht verformen kann. Beim Erwachsenen dann lässt sich das Periost leicht vom Knochen lösen - nur an der Schädelbasis bleibt es immer fest mit dem Knochen verbunden.
Die Dura mater schützt das Gehirn in der Wachstumsphase vor Verformungen des Schädels. Sie ist eine der empfindlichsten der drei Hirnhäute, da sie mit zahlreichen Schmerzrezeptoren ausgestattet ist.
Duplikaturen der Dura Mater
Die Dura mater bildet auch Duplikaturen, die trennend zwischen die beiden Großhirnhälften und zwischen Großhirn und Kleinhirn vorspringen: die Hirnsichel (Falx cerebri), die Kleinhirnsichel (Falx cerebelli) und das Kleinhirnzelt (Tentorium cerebelli). Die beiden Hirnsicheln trennen in der Mitte des Schädels die beiden Großhirnhemisphären tief voneinander ab, bis hinunter zum Balken. Das Kleinhirnzelt (Tentorium cerebelli) dagegen ist quer gestellt und trennt die Großhirn- von der Kleinhirnhemisphäre. Diese Dura mater-Duplikatur geht in den Teil der Dura mater über, die den inneren Schädelknochen auskleidet. Unter dem Tentorium cerebelli liegt in der hinteren Schädelgrube das Kleinhirn; durch einen kleinen Ausschnitt tritt der Hirnstamm hindurch.
Aufteilung in zwei Blätter
An drei Stellen teilt sich die Dura mater in zwei Blätter auf: An der Felsenbeinpyramide (in der sich das Innenohr befindet) umschließt sie das Ganglion trigeminale (einen Knoten aus Nervenzellen und -fasern des Nervus Trigeminus); an der Spitze der Felsenbeinpyramide umschließt sie den Saccus endolymphaticus (Sinneszellen für das Gleichgewichtsorgan); im Bereich der Sella turcica (Türkensattel) umfasst sie die Hypophyse (Hirnanhangsdrüse).
Subduralraum
Unter der Dura mater liegt ein enger Raum, der Subduralraum, der die Dura mater von der mittleren der drei Hirnhäute, der Arachnoidea (Spinngewebshaut), trennt.
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Funktionen der Dura Mater
- Schutz des Gehirns vor äußeren Einflüssen wie Vibrationen und Stößen.
- Begrenzung des Subduralraums und Auffangen von Volumenschwankungen des Gehirns, die durch Puls und Atmung entstehen.
- Sicherung der Lage aller Gehirnteile in jeder Körperstellung durch die drei Septen (Falx cerebri, Falx cerebelli und Tentorium cerebelli).
- Schutz vor Ausbreitung bakterieller Infektionen auf das Hirn.
Erkrankungen der Dura Mater
Erkrankungen im Bereich der Dura Mater sind selten, können aber erhebliche gesundheitliche Folgen haben.
- Dural arteriovenöse Fistel (DAVF): Eine seltene Erkrankung, bei der eine abnormale Verbindung zwischen einer Arterie und einer Vene innerhalb der Dura Mater entsteht.
- Duraler Venenthrombus: Ein Blutgerinnsel in den Sinus Dura Matris.
- Duralinfektion: Die Besiedelung der Dura Mater mit Bakterien, Viren oder Pilzen.
- Meningeom: Ein Tumor, der in der Dura Mater selbst oder in den umgebenden Zellen entsteht.
- Ossifikation der Dura Mater: Innerhalb der harten Hirnhaut wachsen Knochenzellen, die sich in Knochengewebe umwandeln.
- Divertikel: Aussackungen innerhalb der Dura Mater und dem gesamten Hüllsystem.
Die Arachnoidea: Das Spinngewebe
Die Arachnoidea, auch Spinngewebshaut genannt, ist die mittlere der drei Hirnhäute. Sie besteht aus Bindegewebe, ist gefäßlos und verbindet sich auf der Innenseite über kleine Bälkchen und Häutchen mit der darunter liegenden, inneren Hirnhaut, der weichen Pia mater. Nach außen hin, zur Dura mater, bildet die Arachnoidea eine Abschlussmembran für den Liquor, der diese Grenze nicht passieren kann.
Die Arachnoidea liegt glatt auf der Hirnoberfläche auf, sie übergeht die Furchen und Vertiefungen des Gehirns im Bereich der gesamten gewölbten Schädelkalotte. Nur an der Hirnbasis bilden sich, bedingt durch knöcherne Erhebungen und Vertiefungen, zisternenähnliche Erweiterungen.
Subarachnoidalraum
Zwischen der Arachnoidea und der Pia mater befindet sich der Subarachnoidalraum. Dieser ist mit Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) gefüllt und wird von bindegewebigen Kollagenfaserbündeln, den Arachnoidaltrabekeln, durchzogen, welche die beiden Schichten miteinander verbinden.
Arachnoidalzotten
Die Arachnoidea bildet zottenartige bindegewebige, gefäßlose Auswüchse (Arachnoidalzotten), die in die Dura mater, in Venen und auch in den Schädelknochen reichen. Über diese Arachnoidalzotten wird der Liquor aus dem Subarachnoidalraum resorbiert und ins Blut abgegeben.
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Funktion der Arachnoidea
Die Arachnoidea bildet eine Barriere für den Liquorraum, den sie nach außen abdichtet.
Die Pia Mater: Die weiche Hülle
Die Pia mater, auch weiche Hirnhaut genannt, ist die innerste der drei Hirnhäute. Sie liegt direkt auf dem Gehirn auf, folgt den Furchen und Vertiefungen des Groß- und Kleinhirns und führt die Gefäße und Nerven, die in das Gehirn hineinführen. Die Pia mater reicht auch in die Hirnkammern hinein.
Funktion der Pia Mater
Die Pia mater bildet durch Einstülpung in die Hirnventrikel zusammen mit Teilen des Nervenrohres die Plexus choroidei. Diese Gefäßknäuel sondern in den Ventrikeln den Liquor ab. Sie ist für den Liquor-Transport verantwortlich, der sich zwischen ihr und der Spinngewebshaut befindet.
Die SLYM: Eine neu entdeckte Hirnhaut
Kürzlich haben Forschende eine vierte Hirnhaut entdeckt: Die SLYM (subarachnoid lymphatic-like membrane). Die dänische Forschungsgruppe, die erstmalig von der SLYM berichtet, beschäftigt sich intensiv mit dem lymphatischen System des Hirns.
Die SLYM ist eine dünne Membran aus lymphatischen Zellen, welche den Subarachnoidalraum in einen inneren und äußeren Raum einteilt. Sie besitzt eine Barrierefunktion und ist für die allermeisten Peptide und Proteine undurchlässig. An ihr sammeln sich vermehrt Immunzellen an, was darauf hindeutet, dass sie eine wichtige Rolle in der Immunantwort des ZNS spielen könnte.
Die SLYM weist Gemeinsamkeiten zum Mesothel auf, einer Haut, die unsere Bauch- und Brusthöhle einkleidet und die darin befindlichen Organe umhüllt. So könnte auch die SLYM dazu dienen, die Reibung zwischen Gehirn und Schädel zu minimieren. Weiterhin vermuten die Hirnforscher, dass die SLYM eine Rolle bei der Resorption von Liquor in das venöse System haben könnte.
Die Entdeckung der SLYM hat Bedeutung über den Flüssigkeitstransport hinaus. Weitere Forschungen müssen nun klären, welchen Einfluss die SLYM-Membran und ihre Defekte auf die Funktion des Gehirns, auf neurologische Erkrankungen und auch auf die Passage von Wirkstoffen ins Gehirn haben.
Der Liquor: Das schützende Hirnwasser
Der Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) ist eine klare Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt. Er befindet sich im Subarachnoidalraum, zwischen der Arachnoidea und der Pia mater, sowie in den Hirnventrikeln.
Funktionen des Liquors
- Schutz des Gehirns und des Rückenmarks vor mechanischen Einwirkungen.
- Abtransport von Stoffwechselprodukten.
- Versorgung des Gehirns mit Nährstoffen.
- Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks im Schädelinneren.
Klinische Bedeutung: Erkrankungen der Hirnhäute
Erkrankungen der Hirnhäute können schwerwiegende Folgen haben, da sie die Funktion des Gehirns beeinträchtigen können.
- Meningitis (Hirnhautentzündung): Eine Entzündung der Hirnhäute, die durch Bakterien, Viren, Pilze oder Parasiten ausgelöst werden kann.
- Subarachnoidalblutung: Eine Blutung im Subarachnoidalraum, die oft durch das Reißen eines Aneurysmas verursacht wird.
- Epidurales Hämatom: Ein Bluterguss zwischen der Dura mater und dem Schädelknochen, der nach Schädelverletzungen entsteht.
- Subdurales Hämatom: Eine Blutung zwischen den Hirnhäuten Dura mater und Arachnoidea.
- Arachnoidalzysten: Fehlbildungen der Arachnoidea mit gekammerten Flüssigkeitsansammlungen.
- Meningeome: Tumoren, die ihren Ursprung in einer der Hirnhäute, der Arachnoidea, haben.