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B978-3-437-58112-0.00001-7

10.1016/B978-3-437-58112-0.00001-7

978-3-437-58112-0

Abb. 1.1

[L190]

Schema einer Nervenzelle

Abb. 1.2

[L106]

Neuronentypen in der Großhirnrinde (a), Kleinhirnrinde (b) und im Rückenmark (c)

Abb. 1.3

[L126]

Gliazellen im ZNS: 1 Astrozyt, 2 Oligodendrozyt, der Markscheiden um Axone bildet, 3 Mikroglia und 4 Ependymzellen

Abb. 1.4

[L157]

Schema der Blut-Hirn-Schranke: a Räumliche Anordnung, b Querschnitt

Abb. 1.5

[L107]

Periphere Markscheidenbildung durch Schwann-Zellen (oben) und Situation bei marklosen Nervenfasern (unten)

Abb. 1.6

[L190]

Periphere Markscheide

Abb. 1.7

[M375]

Peripherer Nerv im Querschnitt

Abb. 1.8

[L107]

Schema einer Synapse (motorische Endplatte)

Abb. 1.9

[L106]

Bei der „elektrischen“ Synapse (A) besteht zwischen Membranen benachbarter Zellen eine so enge Kopplung, dass das Aktionspotenzial einer Zelle direkt auf die andere übergeleitet wird. Dies ist theoretisch in beide Richtungen möglich. Bei der chemischen Synapse (B) ist der synaptische Spalt zwischen zwei Zellen so groß, dass eine direkte Erregungsüberleitung nicht stattfinden kann. Auf der präsynaptischen Seite befinden sich Vesikel, die einen Überträgerstoff (Transmitter) enthalten. Der Transmitter wird beim Eintreffen eines Aktionspotenzials mittels Exozytose in den synaptischen Spalt hinein freigesetzt. Er löst postsynaptisch eine neue Erregung aus (oder eine andere Zellreaktion). Eine Erregungsübertragung in Gegenrichtung ist nicht möglich (Einbahnwirkung).

Abb. 1.10

[S007-22]

Kerngebiete des Sympathikus und Parasympathikus

Abb. 1.11

[L190]

Prä- und postganglionäre Neurotransmitter vegetativer Synapsen; motorische Übertragung zum Skelettmuskel

Abb. 1.12

[L253]

Durch Decarboxylierung einer Aminosäure entsteht ein biogenes Amin.

Abb. 1.13

[L253]

Biosynthese von Serotonin aus Tryptophan.

Abb. 1.14

[L253]

Biosynthese von Dopamin und Noradrenalin aus der Aminosäure Tyrosin.

Abb. 1.15

[L231]

γ-Aminobuttersäure (GABA)

Abb. 1.16

[L231]

Acetylcholin

Abb. 1.17

[E580]

a Sinus sagittalis zwischen den beiden Durablättern. b Übergang der Dura in die Meningen des Rückenmarks. Zwischen Periost und Dura besteht ein Spalt, der Epiduralraum.

Abb. 1.18

[E580]

Duraduplikaturen Falx cerebri, Falx cerebelli und Tentorium cerebelli (Ansicht von oben)

Abb. 1.19

[E352]

Schema der LiquorproduktionLiquorproduktion

Abb. 1.20

[E580]

Ableitung des Liquors über Arachnoidalzotten (Granulationen) ins venöse Blut der Sinus

Abb. 1.21

[R297]

Blut-Hirn- und Blut-Liquor-Schranke

Abb. 1.22

[S007-22]

Gliederung des Gehirns (Medianschnitt). Die mit * bezeichneten Abschnitte des Gehirns bilden zusammen den Hirnstamm.

Abb. 1.23

[S007-22]

Innere Schädelbasis (Ansicht von oben) mit den drei Schädelgruben

Abb. 1.24

[S007-22]

Lateralansicht des Großhirns (von links)

Abb. 1.25

[S007-22]

Gyri und Sulci der linken Hemisphäre (Ansicht von lateral). Zu beachten sind der Sulcus centralis als Grenze zwischen Stirn- und Scheitellappen sowie der Sulcus lateralis als Grenze zwischen Stirn- und Schläfenlappen sowie Schläfen- und Scheitellappen.

Abb. 1.26

[L190]

Somatomotorischer Homunkulussomatomotorischer HomunkulusHomunkulussomatomotorischer im Gyrus precentralis (a) und im Gyrus postcentralis (b)

Abb. 1.27

[S007-22]

Groß- und Zwischenhirn (Ansicht von medial unten)

Abb. 1.28

[S007-22]

Verteilung der grauen und weißen Substanz im Großhirn

Abb. 1.29

[S007-22]

Lage der Basalganglien lateral und unterhalb des jeweiligen Seitenventrikels: Nucleus caudatus mit Caput, Corpus und Cauda, Putamen (bildet mit dem Nucleus caudatus das Striatum), Pallidum (Globus pallidus) und (theoretisch) das Corpus amygdaloideum (im vorderen Drittel des Temporallappen (Ansicht von links).

Abb. 1.30

[M496]

Faserbahnen der Capsula interna

Abb. 1.31

[L190]

Limbisches System

Abb. 1.32

[L190]

Zunahme der Hirndurchblutung beim Sprechen in Broca- und Wernicke-Zentrum sowie motorischem Cortex

Abb. 1.33

[L190]

Medianschnitt durch 3. Ventrikel, Zwischenhirn und Hirnstamm

Abb. 1.34

[L190; L157]

a Die Formatio reticularis erstreckt sich vom Mittelhirn über die Brücke bis in das verlängerte Mark. b Lateralansicht mit den funktionellen Zentren ARAS (1), pontines Miktionszentrum (2), Brechzentrum (3), rhombenzephales lokomotorisches Zentrum (4), Atemzentrum (5) und Kreislaufzentrum (6).

Abb. 1.35

[L133]

Beziehungen zwischen ARAS, unspezifischen Thalamuskernen und Cortexaktivierung

Abb. 1.36

[S007-22]

Querschnitt durch das Mittelhirn (Ansicht von vorne)

Abb. 1.37

[E689]

Querschnitt durch die Brücke mit ihren Kernen

Abb. 1.38

[L157]

Querschnitt durch die Medulla oblongata

Abb. 1.39

[S007-22]

Medianschnitt durch das Kleinhirn. Durch die Gliederung in graue und weiße Substanz mitsamt ihrer engen Fältelung entsteht das Bild des Arbor vitae („Lebensbaum“).

Abb. 1.40

[E580]

Schema der Verschaltung der im Gehirn am Entwerfen und Ausführen motorischer Impulse beteiligten Strukturen

Abb. 1.41

[E689; L190]

Typische Symptome bei Läsionen des Kleinhirns: Rumpf- und GangataxieGangataxieRumpfataxie (a), pathologischer Finger-Nase-Versuch (b)

Abb. 1.42

[L190]

Das Ventrikelsystem des Gehirns. Die beiden Seitenventrikel sind über die Zwischenkammerlöcher mit dem 3. Ventrikel verbunden. Dieser geht über den Aquädukt in den 4. Ventrikel über. Von dort bestehen Öffnungen zum Subarachnoidalraum.

Abb. 1.43

[S007-22]

Schema der Liquorzirkulation aus dem Ventrikelsystem in den Subarachnoidalraum

Abb. 1.44

[M443]

Hydrozephalus im CT mit deutlicher Erweiterung der Liquorräume

Abb. 1.45

[L157]

Liquorableitung bei Hydrozephalus

Abb. 1.46

[L190]

Ursprung und Verlauf der Pyramidenbahn

Abb. 1.47

[L106]

Extrapyramidal-motorische Zentren im Hirnstamm

Abb. 1.48

[L157]

Bedeutung der Vestibulariskerne im extrapyramidalen Systemextrapyramidales SystemVestibulariskerneVestibulariskerne, extrapyramidales System

Abb. 1.49

[S007-22]

Überblick über die Hirnnerven

Abb. 1.50

[S007-22]

Kerne der Hirnnerven III bis XII

Abb. 1.51

[S007-22]

N. olfactorius (I), Bulbus olfactorius und Tractus olfactorius

Abb. 1.52

[S007-22]

Verlauf der Sehbahn (Ansicht von unten)

Abb. 1.53

[L141]

Ausfallsymptome bei unterschiedlichen Läsionen der Sehbahn

Abb. 1.54

[E580; L157]

a Schema der Zugrichtung des M. obliquus superior am Bulbus oculi. b Läsion des N. trochlearis am linken Auge. Durch die Lähmung des linken M. obliquus superior (fehlender Rotationszug) dreht sich die physiologische Vertikalachse (1). Durch die Kopfschiefhaltung des Patienten wird die verdrehte Achse des lädierten linken Auges wieder parallel zum gesunden rechten Auge gestellt.

Abb. 1.55

[S007-22]

a Äste des N. trigeminus: N. ophthalmicus (V1)Nervusophthalmicus (V1), N. maxillaris (V2)Nervusmaxillaris (V2) und N. mandibularis (V3).Nervusmandibularis (V3) b Sensible Gesichtsversorgung durch die drei Hauptäste des N. trigeminus.

Abb. 1.56

[E580; E689]

a Schema der Zugrichtung des M. rectus lateralis am Bulbus oculi (rechtes Auge). b Der Ausfall des N. abducens am linken Auge führt zum Einwärtsschielen.

Abb. 1.57

[S007-22]

a Motorischer Anteil des N. facialis. b Repräsentation der Gesichtsmuskeln im Kern des N. facialis. Die Kerne für die Muskeln der oberen Gesichtshälfte werden von beiden Hirnhälften her versorgt, die Kerne für die Muskeln der unteren Gesichtshälfte nur von der kontralateralen Großhirnrinde. Bei einer zentralen Lähmung (*) kann der Patient daher die Stirn runzeln und die Augenlider schließen, während bei einer peripheren Lähmung (**) alle Muskeln einer Gesichtshälfte betroffen sind.

Abb. 1.58

[S007-22]

N. vestibulocochlearis mit Aufteilung in N. vestibularis und N. cochlearis. Austritt des Nervs aus dem Hirnstamm am Kleinhirnbrückenwinkel.

Abb. 1.59

[S007-22]

Hörbahn. Beachte den bilateralen Verlauf der Impulse aus der Cochlea einer Seite.

Abb. 1.60

[S007-22]

N. glossopharyngeus. Durchtritt des Nervs durch das Foramen jugulare der Schädelbasis.

Abb. 1.61

[S007-22]

Innere Arterien des Kopfes

Abb. 1.62

[L190]

Versorgungsgebiete der Aa. cerebri anterior, media und posterior

Abb. 1.63

[S007-22]

Circulus arteriosus cerebri (Willisii)

Abb. 1.64

[S007-22]

Blutversorgung von Schädel und Dura mater aus der A. carotis externa

Abb. 1.65

[S007-22]

Sinus durae matris

Abb. 1.66

[S007-22]

Rückenmark (Medulla spinalis) und Spinalnerven (Nervi spinales). a Ansicht von dorsal. b Ansicht von ventral. c Kaudaler Anteil des Rückenmarks mit Cauda equina; Ansicht von ventral.

Abb. 1.67

[L190]

Rückenmarksquerschnitt mit grauer und weißer Substanz. Der Zentralkanal durchzieht das gesamte Rückenmark und ist, sofern er noch nicht verödet ist, mit dem 4. Ventrikel des Gehirns verbunden.

Abb. 1.68

[E580]

Rückenmarkshäute

Abb. 1.69

[S007-22]

Arterielle Versorgung des Rückenmarks

Abb. 1.70

[L190]

Pyramidenbahn. Kreuzung von 80–90 % der Fasern in der Medulla oblongata. Diese laufen als Tractus corticospinalis lateralis im Seitenstrang des Rückenmarks und enden zum Teil über Interneurone, zum Teil auch direkt an Motoneuronen des Vorderhorns. Die ungekreuzten Fasern der Pyramidenbahn laufen als Tractus corticospinalis anterior im Vorderstrang und kreuzen auf segmentaler Ebene zur Gegenseite.

Abb. 1.71

[S007-22]

Leitung der epikritischen (blau) und protopathischen (grün) Sensibilität

Abb. 1.72

[S007-22]

Reflexe des Rückenmarks. Links: Eigenreflex (monosynaptisch). Rechts: Fremdreflex (polysynaptisch).

Abb. 1.73

[S007-22]

Rückenmarkssegmente und Wurzeln der Spinalnerven

Abb. 1.74

[S007-22]

Aufbau eines Spinalnervs

Abb. 1.75

[S007-22]

Plexus brachialis

Abb. 1.76

[S007-22]

Verlauf des N. radialis

Abb. 1.77

[S007-22]

Fallhand bei Radialislähmung

Abb. 1.78

[S007-22]

Verlauf des N. ulnaris

Abb. 1.79

[S007-22]

Krallenhand bei Ulnarislähmung

Abb. 1.80

[S007-22]

Verlauf des N. medianus

Abb. 1.81

[S007-22]

Schwurhand beim Faustschluss bei Medianuslähmung

Abb. 1.82

[S007-22]

a Nerven des Plexus lumbalis. b Nerven des Plexus sacralis.

Abb. 1.83

[S007-22]

Segmentale Hautinnervation der unteren Extremität. a Ansicht von ventral. b Ansicht von dorsal.

Abb. 1.84

[E989]

Trendelenburg-Zeichen. a Reguläre Funktion der Gluteus-Muskeln: Die leichte Kippung des Beckens nach links ermöglicht den Erhalt des Gleichgewichts trotz Hebung des rechten Beins (sog. Spielbein). b Lähmung des M. gluteus medius und M. gluteus minimus links: Das Becken kippt bei Hebung des rechten Beins zur rechten Seite ab, der Einbeinstand wird unmöglich.

Die XII HirnnervenNervusolfactorius (I)Nervusopticus (II)Nervusoculomotorius (III)Nervustrochlearis (IV)Nervustrigeminus (V)Nervusabducens (VI)Nervusfacialis (VII)Nervusvestibulocochlearis (VIII)Nervusglossopharyngeus (IX)Nervusaccessorius (XI)Nervushypoglossus (XII)Nervusvagus (X)

Tab. 1.1
Hirnnerv Name Merksatz
I N. olfactorius Onkel
II N. opticus Otto
III N. oculomotorius orgelt
IV N. trochlearis tag-
V N. trigeminus täglich,
VI N. abducens aber
VII N. facialis freitags
VIII N. vestibulocochlearis verspeist er
IX N. glossopharyngeus gerne
X N. vagus viele
XI N. accessorius alte
XII N. hypoglossus Hamburger.

Anatomie

  • 1.1

    Nervenzellen4

  • 1.2

    Gliazellen6

    • 1.2.1

      Astrozyten6

    • 1.2.2

      Oligodendrozyten8

    • 1.2.3

      Hortega-Zellen (Mikroglia)8

    • 1.2.4

      Ependymzellen8

    • 1.2.5

      Schwann-Zellen8

    • 1.2.6

      Mantelzellen10

  • 1.3

    Aufbau peripherer Nerven11

  • 1.4

    Synapsen12

    • 1.4.1

      Chemische Synapsen12

    • 1.4.2

      Elektrische Synapsen12

    • 1.4.3

      Motorische Endplatte13

    • 1.4.4

      Vegetative Synapsen13

  • 1.5

    Neurotransmitter15

  • 1.6

    Strukturen des Gehirns17

    • 1.6.1

      Hirnhäute17

    • 1.6.2

      Liquor cerebrospinalis19

  • 1.7

    Gliederung des Gehirns22

    • 1.7.1

      Großhirn24

    • 1.7.2

      Zwischenhirn32

    • 1.7.3

      Hirnstamm33

    • 1.7.4

      Kleinhirn36

  • 1.8

    Hirnventrikel39

  • 1.9

    Motorisches System41

    • 1.9.1

      Pyramidenbahn42

    • 1.9.2

      Extrapyramidales System42

  • 1.10

    Hirnnerven43

    • 1.10.1

      N. olfactorius (I)46

    • 1.10.2

      N. opticus (II)46

    • 1.10.3

      N. oculomotorius (III)48

    • 1.10.4

      N. trochlearis (IV)49

    • 1.10.5

      N. trigeminus (V)50

    • 1.10.6

      N. abducens (VI)52

    • 1.10.7

      N. facialis (VII)52

    • 1.10.8

      N. vestibulocochlearis (VIII)53

    • 1.10.9

      N. glossopharyngeus (IX)55

    • 1.10.10

      N. vagus (X)55

    • 1.10.11

      N. accessorius (XI)56

    • 1.10.12

      N. hypoglossus (XII)56

  • 1.11

    Blutversorgung des Gehirns57

    • 1.11.1

      Arterien57

    • 1.11.2

      Venen des Gehirns59

  • 1.12

    Struktur des Rückenmarks61

    • 1.12.1

      Aufbau61

    • 1.12.2

      Graue und weiße Substanz62

    • 1.12.3

      Rückenmarkshäute63

    • 1.12.4

      Gefäßversorgung64

    • 1.12.5

      Leitungsbahnen64

    • 1.12.6

      Reflexbögen66

    • 1.12.7

      Spinalnerven67

  • 1.13

    Plexus70

    • 1.13.1

      Plexus brachialis70

    • 1.13.2

      Plexus lumbosacralis73

Einführung

Das zentrale NervensystemNervensystemzentrales (ZNS) ist ungeheuer komplex und kompliziert aufgebaut und längst noch nicht in allen Anteilen verstanden. Dieses Lehrbuch versucht nicht, alle bekannten Details vollständig darzustellen. Es soll lediglich einem Grundverständnis als Basis für die wesentlichen neurologischen Erkrankungen dienen. Diesem Verständnis zuliebe wird allerdings, bei aller Vereinfachung, manches doch etwas ausführlicher dargestellt als es der Prüfungssituation entspricht. Man sollte nicht davon ausgehen, bei einem ersten Durchlesen des Bandes bereits ein wirkliches Verständnis von Strukturen und Zusammenhängen zu erreichen. Vieles wird sich erst erschließen, wenn das Lehrbuch gelesen und wiederholt worden ist. ZNS (zentrales Nervensystem)

Die Neurologie ist die Lehre von den Nerven (Neuron = Nervenzelle) und nervalen Geweben, ihren Funktionen und ihren Störungen. Die Gesamtheit dieser Strukturen wird als Nervensystem bezeichnet und in einen zentralen sowie einen peripheren Anteil unterschieden. Das zentrale Nervensystem (ZNS) befindet sich in der Schädelhöhle und im Rückenmark der Wirbelsäule. Alle nervalen Anteile, die außerhalb davon liegen, bilden das periphere NervensystemNervensystemperipheres (PNS) (PNS). PNS (peripheres Nervensystem)

ZNS und PNS lassen sich wiederum in jeweils zwei Anteile untergliedern. Der eine Teil kommuniziert aktiv (willkürlich) mit der Außenwelt, empfängt ihre Reize und Signale und steuert die Antwort darauf durch Strukturen wie z. B. die Skelettmuskulatur. Dieser Teil wird als Nervensystemsomatischessomatisches oder Nervensystemanimalesanimales Nervensystem bezeichnet (Soma = Körper, animal = tierisch). Der andere Teil des Nervensystems wird durch das Nervensystemvegetativesvegetative Nervensystem repräsentiert. Es versorgt v.a. die inneren Organe oder Strukturen wie z. B. die Wand der Blutgefäße und lässt sich willentlich nicht beeinflussen.

Nerven, die Reize aus der Umwelt aufnehmen und zum ZNS leiten, werden als sensibel bzw. sensorisch bezeichnet. Die Begriffe werden zumeist synonym verwendet. Man kann jedoch auch Nerven, die Reize über die Haut oder aus den inneren Organen aufnehmen, als sensibel bezeichnen und diejenigen, welche von den Sinnesorganen Auge, Ohr, Nase (Geruchssinn) und Zunge (Geschmackssinn) aufgenommen werden, als sensorisch. Sensible bzw. NervensensorischeNervenafferente/efferentesensorische Nerven leiten ihre Reize afferent zum ZNS (afferent = zu einer Struktur wie dem ZNS hinführend). Dagegen nennt man Nerven, die aus dem ZNS herausführen, um periphere Strukturen zu versorgen, Nervenmotorischeefferent (von einer Struktur wegführend). Zu den efferenten Nerven gehören u. a. die motorischen Nerven, die für die Befehlsübermittlung an die quergestreifte Skelettmuskulatur zuständig sind.

Nervengewebe besteht aus Nervenzellen (Neuronen) Nervenzellenund begleitenden Zellen, die man unter dem Begriff der Gliazellen zusammenfasst. Die Gliazellen (Neuroglia) lassen NeurogliaGliazellensich nach ihrem Aussehen und ihrer Funktion in Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikrogliazellen, Ependymzellen, Schwann-Zellen und Mantelzellen unterscheiden. Während die ersteren vier die Glia des ZNSOligodendrozytenMikrogliazellenEpendymzellen Schwann-Zellenbilden, besteht die periphere Neuroglia aus Schwann-Zellen und Mantelzellen (Satellitenzellen).MantelzellenAstrozytenMikrogliazellenEpendymzellenSchwann-Zellen

Sämtliche Zelltypen differenzieren sich in der Embryonalzeit aus dem Neuroektoderm, das seinerseits aus dem äußersten der drei Keimblätter, dem EktodermEktoderm, hervorgeht. Das Ektoderm entwickelt sich zum Ektoderm der Haut und über das Neuroektoderm zum Neuralrohr,Neuralrohr das sich ins Körperinnere verlagert und zum Nervensystem weiterreift. Ein Mangel an FolsäureFolsäuremangelNeuralrohrdefekt in derNeuralrohrdefekt, Folsäuremangel Frühschwangerschaft führt zu Defekten des Neuralrohrs mit zum Teil schwerwiegenden Folgen wie einem unvollständigen Verschluss im Bereich von Schädel oder Wirbelsäule (Spina bifida)Spina bifidameist im Lumbosakralbereich.

Zusammenfassung

Nervensystem

  • zentrales Nervensystem (ZNS) in Gehirn und Rückenmark

  • peripheres Nervensystem (PNS) in allen weiteren Strukturen

ZNS und PNS

  • somatischer (animaler), willkürlicher Anteil

  • vegetativer, unwillkürlicher Anteil

  • empfangen über afferente, sensible bzw. sensorische Nerven Reize aus der Umwelt und den inneren Organen

  • beantworten die Reize motorisch oder vegetativ über efferente Nerven

Mangel an Folsäure in der Frühschwangerschaft führt zu Defekten des Neuralrohrs (z. B. unvollständiger Verschluss im Bereich von Schädel oder Wirbelsäule [Spina bifida])

Nervenzellen

NervenzellenNervenzellen (Neurone)Neurone enthalten sämtliche Anteile üblicher Zellen – also Zellkern, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Ribosomen, Mitochondrien, Lysosomen und ein Zytoskelett. Wie in anderen Geweben des Körpers auch entstehen mit zunehmendem Lebensalter aus lysosomalen Ablagerungen die gelb-bräunlichen Lipofuszingranula. Jenseits üblicher Zellen bilden Neurone Strukturen aus, die spezifisch sind und zur Erfüllung ihrer besonderen Aufgaben benötigt werden:
Nervenzellen
  • dienen der Aufnahme, Verarbeitung, Speicherung und Weiterleitung von Reizen aus Umwelt und Peripherie des Körpers,

  • bilden das Gedächtnis und die Emotionen,

  • sind verantwortlich für Eigenschaften wie Moralvorstellungen, Urteils- oder Entschlussfähigkeit,

  • steuern Muskulatur und innere Organe.

  • Schließlich sind sie auch mit weiteren Systemen wie dem endokrinen oder dem Immunsystem verschaltet und beeinflussen deren Funktionen.

Ihre Gesamtzahl wird auf 100 Milliarden bis hin zu 1 Billion (1011–1012) geschätzt. Sehr wahrscheinlich handelt es sich um 100 bis maximal 200 Milliarden. Zugrunde gegangene Nervenzellen können nicht regenerieren. Auch eine Vermehrung findet nach der Geburt nur noch in Ausnahmefällen (Hippocampus) statt.
Eine Nervenzelle (Abb. 1.1) besteht aus dem Zellkörper (Perikaryon) und daraus hervorgehenden Fortsätzen. Die NervenzellenFortsätze/ZellkörperPerikaryonFortsätze dienen der Kontaktaufnahme zu weiteren Nervenzellen oder Strukturen wie z. B. Muskelzellen. Die Verschaltung mit weiteren Nerven ist unüberschaubar groß: Im Gehirn wird ein einzelnes Neuron von Hunderten bis Tausenden weiterer Nervenzellen erreicht.
Aus dem Zellkörper entsteht ein einzelner, besonders voluminöser, teilweise bis zu > 1 m langer Fortsatz, der AxonAxone oder, synonym, NeuritNeuriten genannt wird und zur Weiterleitung von Reizen an weitere Nervenzellen oder sonstige Strukturen wie u. a. Muskelzellen dient. Axone können sich verzweigen und so zu verschiedenen Strukturen gelangen.
Daneben gibt es eine größere Anzahl an feinen, weniger langen, verzweigten Fortsätzen, die DendritenDendriten. Sie stellen gemeinsam mit dem Zellkörper selbst die Strukturen der Aufnahme von Informationen anderer Nervenzellen dar. Dendriten bewirken eine Oberflächenvergrößerung der Nervenzelle und ihre leichtere Erreichbarkeit für weitere Nervenzellen. Über einzelne, besonders lange Dendriten verfügen die sensiblen Nerven der Peripherie, die aus dem neben dem Rückenmark im Spinalganglion liegenden Zellkörper bis zu peripheren Organen wie z. B. der Haut des Fußes reichen. Solche Dendriten werden deshalb auch als dendritische Axone bzw. Neurite bezeichnet, doch ändert dies nichts daran, dass sie ausschließlich der Reizaufnahme dienen.

Merke

Das Axon dient der efferenten Impulsübertragung an weitere Strukturen, die Dendriten dienen der afferenten Reizaufnahme.

Aufnahme und ReizleitungWeiterleitung von Reizen erfolgen im allgemeinen Sprachgebrauch elektrisch, doch ist der Begriff pseudoelektrisch oder bioelektrisch besser geeignet, denn es handelt sich hier nicht um Elektrizität mit fließendem Strom in Gestalt von Elektronen. Das gibt es im menschlichen Organismus nicht. Vielmehr erfolgt die Impulsübertragung durch chemisch definierte Moleküle (sog. Neurotransmitter), Neurotransmitterdie vom Axon der einen Nervenzelle z. B. auf Dendriten eines weiteren Nerven übertragen werden, dort an spezifische Rezeptoren binden und dadurch deren Durchlässigkeit für Ionen verändern. Diese Ionen bewirken dann durch ihre positiven oder negativen Ladungen Potenziale und Spannungen an den Zellmembranen, die man mit denjenigen einer Batterie vergleichen könnte.
Die Struktur, an der die Zellen Kontakt zueinander aufnehmen, ist die Synapse. Dort liegen Auftreibungen des Axonendes (präsynaptische Endknöpfchen) den Zielzellen an (s. später).
Neurotransmitter werden im Zellkörper (Perikaryon)Synapsen synthetisiert und müssen in der Folge anterograd („vorwärts“) ans Axonende zu den Synapsen transportiert werden. Auch ein Transport von Molekülen in umgekehrter Richtung (retrograd) ist möglich. Für diese Transportvorgänge stehen der Zelle fädige Strukturen, sog. Mikrotubuli bzw. Neurofilamente, zur Verfügung. Ein Protein namens Kinesin lädt sich gewissermaßen die Neurotransmitter oder weitere Moleküle auf und hangelt sich an diesen Filamenten entlang mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 cm/Tag zum Axonende. Der retrograde Transport über weitere Trägerproteine erfolgt mit bis zu 30 cm/Tag. Er wird, abgesehen von den physiologischen Transportprozessen, u. a. auch vom Tetanustoxin oder von Tollwutviren benutzt, die auf diese Weise aus der Peripherie ins ZNS gelangen (Fach Infektionskrankheiten).
Nervenzellen können sich in ihrer Größe, Form und der Anzahl ihrer Dendriten in Abhängigkeit von ihrer Lage und Funktion erheblich voneinander unterscheiden (Abb. 1.2). So gibt es in der Großhirnrinde auffallend große, dreieckige bzw. pyramidenförmige Neurone, die man deshalb PyramidenzellenPyramidenzellen nennt. Kleine, mit gleichmäßig angeordneten Fortsätzen ausgestattete Neurone in der Rinde von Groß- und Kleinhirn heißen SternzellenSternzellen. Neurone im Bulbus olfactorius als Bestandteil der Riechbahn weisen einen Zellleib auf, der an eine Bischofsmütze (Mitra) erinnert. Man nennt sie deswegen MitralzellenMitralzellen. In der Kleinhirnrinde befinden sich hochdifferenzierte Neurone mit einem als „Baum“ angeordneten Dendritenbüschel, die nach einem bedeutenden Physiologen als Purkinje-ZellenPurkinje-Zellen bezeichnet werden.
Übliche Färbungen mikroskopischer Präparate sind für Nervengewebe oft nicht geeignet, weil sich z. B. die feinen Axone und Dendriten damit nicht darstellen lassen. Dies gelingt jedoch mit Spezialfärbungen, u. a. mit Silbernitrat. Eine weitere ist die sog. Nissl-FärbungNissl-Färbung, mit deren basischen Farbstoffen sich v.a. die DNA und RNA, also bevorzugt Zellkern und raues endoplasmatisches Retikulum (rER) deutlich anfärben lassen. Das auf diese Weise dargestellte rER wird als Nissl-SubstanzNissl-Schollen/-Substanz bzw. als Nissl-Schollen bezeichnet. Das rER dient der Proteinsynthese (Fach Zytologie), sodass besonders aktive Nervenzellen auch eine größere Anzahl an Nissl-Schollen aufweisen. Form und Anordnung des rER können in verschiedenen Nervenzellen unterschiedlich sein und sich zusätzlich bei bestimmten Krankheiten verändern. Ganz allgemein kommt deshalb der Darstellung der Nissl-Schollen diagnostische Bedeutung zu.

Gliazellen

GliazellenGliazellen (Glia = Kitt) sind Hilfszellen der Neurone. Sie füllen die Räume zwischen den Neuronen und bereiten ihnen das Milieu, das dieselben für ihre Funktion benötigen. Ihre Gesamtzahl wird auf mehr als 1 Billion (> 1012) geschätzt und übertrifft damit nochmals deutlich die Zahl an Neuronen (Relation etwa 10:1). Nach ihrer Form und Funktion lassen sich im ZNS vier unterschiedliche Zellarten unterscheiden und im PNS deren zwei. Sämtliche Zellen der Glia (Neuroglia) bleiben prinzipiell teilungsfähig, sodass strukturelle Schäden repariert werden können.
Gliazellen des ZNS (Abb. 1.3):
Gliazellen des PNS:

Astrozyten

AstrozytenAstrozyten (Abb. 1.3) sind große Zellen mit zahlreichen, sternförmig nach allen Seiten gerichteten Fortsätzen (Astär oder Astron = Stern). Diese Fortsätze nehmen Kontakt sowohl zu Blutkapillaren als auch zu Neuronen auf. Nebeneinander liegende Astrozyten sind über gap junctions miteinander verbunden. Es existieren in verschiedenen Hirnregionen diverse Unterformen, was aber nicht besprochen zu werden braucht.
Funktionen
Astrozyten haben Bedeutung für die Homöostase des ZNSZNS (zentrales Nervensystem)Homöostase, indem sie z. B. verschiedene Ionen und Moleküle aus dem interstitiellen Raum, Substanzen der Blutkapillaren (einschließlich Cholesterin) und sogar Transmittermoleküle aufnehmen und gezielt an Neurone weiterleiten. Sie sind verantwortlich für die extrazelluläre Kaliumkonzentration und damit auch für das korrekte Ruhepotenzial der Nervenzellen. Sie dienen ganz allgemein dem Stoffaustausch zwischen Blut und Nervenzellen und sind in geringem Umfang Teil der Blut-Hirn-SchrankeBlut-Hirn-Schranke, indem sie mit ihren Fortsätzen eine „Gliagrenzmembran“ (Membrana limitans gliae) um die Kapillaren bilden. Dieselbe Membran bilden an der Oberfläche des ZNS gelegene Astrozyten als Grenze zu den Hirnhäuten. Daneben speichern sie Glykogen und versorgen benachbarte Neurone mit Glukose. Dieser Vorrat reicht allerdings lediglich für 2–3 Minuten. Nach dem Untergang von Neuronen phagozytieren sie – gemeinsam mit der Mikroglia – die Überreste, vermehren sich und füllen den entstandenen Defekt. Es entsteht die sog. GlianarbeGlianarben.
Blut-Hirn-Schranke (Abb. 1.4)
Im Bereich der (gefensterten) Blut-Hirn-SchrankeKapillaren des Organismus findet der Stoffaustausch zwischen Blut und Geweben statt. Die Kapillaren besitzen dafür Poren („Fenster“), die sämtliche Moleküle des Plasmas, die kleiner als Albumin sind, problemlos passieren lassen (Fach Herz-Kreislauf-System). Es handelt sich dabei um einen rein passiven, sehr zügig erfolgenden Stoffaustausch durch Diffusion bzw. die unterschiedlichen Druckverhältnisse zwischen dem strömenden Blut samt seiner onkotisch wirksamen Eiweiße und der interstitiellen Umgebung.
Diese Poren fehlen den Kapillaren des ZNS ZNS-Kapillaren, Poren(Gehirn und Rückenmark), wodurch dort kein unkontrollierter Transport zwischen Blut und Nervengewebe möglich ist. Zusätzlich sind die Endothelien über tight junctions aneinandergekittet, sodass keinerlei Spalte übrig bleiben. Wasser kann sich über eigene Kanäle (Aquaporine) in der Membran der Endothelien passiv mit dem Hirngewebe austauschen; dasselbe gilt für gasförmige Moleküle wie Sauerstoff und Kohlendioxid, die dafür grundsätzlich keiner Kanäle bedürfen. Sämtliche weiteren Moleküle, die das Hirngewebe für Ernährung, Information und optimale Funktion benötigt oder abgibt, müssen jedoch aktiv und selektiv durch die Endothelzellen hindurchtransportiert werden. Dies bedeutet, dass es am Endothel der zerebralen Kapillaren eine Vielzahl unterschiedlicher, außerordentlich spezifischer Rezeptoren gibt, die das jeweils passende Molekül binden und transportieren. Moleküle ohne zugehörigen Rezeptor verbleiben im strömenden Blut.
An dieser Schranke sind in gewissem Umfang auch die Astrozyten beteiligt. Sie bilden mit ihren Fortsätzen (Astrozytenfüßchen) eine zusätzliche Schicht (Gliagrenzmembran) Gliagrenzmembranauf den Endothelien, kommunizieren mit denselben und leiten die übernommenen Stoffe an weitere Gliazellen und an die Neurone weiter. Sie übernehmen demnach gewissermaßen die Rolle der peripheren Transitstrecke, die durch das Interstitium gebildet wird. Aus dem rein passiven Stoffaustausch zwischen dem strömenden Blut und den Zellen der Peripherie wird zerebral ein in jedem Anteil aktiv gesteuerter Prozess.
Der Sinn der Blut-Hirn-Schranke ist im Schutz des Hirngewebes vor unkontrolliert einströmenden Stoffen zu sehen. Dies gilt für Fremdstoffe wie u. a. Medikamente ebenso wie für physiologische Stoffwechselbestandteile. Auch Schwankungen der Ionenkonzentration können so nicht unmittelbar auf das Hirngewebe übergreifen, sodass letztendlich ein abgetrennter Bereich mit eigenem Milieu entstehen kann. Feinabstimmungen erfolgen über die AstrozytenAstrozyten: Benötigen die unmittelbar angrenzenden Neurone beispielsweise eine bessere Brennstoffversorgung (Glukose) oder ein zusätzliches Quantum an bestimmten Aminosäuren für die Synthese ihrer Neurotransmitter, brauchen sie diesen Bedarf lediglich an ihre „persönlichen Astrozyten“ (Angestellten) weiterzuleiten. Dieselben sorgen dann über ihre Kommunikation mit den benachbarten Kapillaren dafür, dass dieselben eine größere Zahl an spezifischen Rezeptoren in ihre dem Blut zugewandten Membranen einbauen, die dem aktuellen Bedarf des Neurons entspricht.
Bei Medikamenten ist aufgrund dieser Selektivität der Blut-Hirn-Schranke zu beachten, dass vieles, was in der Peripherie auf perfekte Weise wirken mag, das Cerebrum von seinen Wirkungen ausspart. Dies gilt z. B. für Antibiotika, von denen nur einige wenige die Schranke passieren können, oder auch für den Neurotransmitter Dopamin, der für den Parkinson-Patienten eine ideale Therapie darstellen würde, wenn er denn hindurchgelangte. Andererseits gilt der Schutz im Wesentlichen nur für die üblichen, wasserlöslichen Moleküle, nicht jedoch für Fette. Fette verbinden sich direkt mit dem Fettanteil der Zellmembranen und können so die Blut-Hirn-Schranke passieren. Sie benötigen, wenn man einmal von Cholesterin absieht, keine spezifischen Rezeptoren oder Transportsysteme. Schlafmittel Schlafmittel, lipophilemüssen deshalb immer mehr oder weniger lipophil sein, weil sie andernfalls nicht zu ihrem Wirkort gelangen könnten.
Bei entzündlichen Prozessen wie einer MeningitisMeningitisBlut-Hirn-SchrankeEnzephalitisBlut-Hirn-Schranke oder Enzephalitis wird die Blut-Hirn-Schranke durchlässiger, sodass hier oftmals sogar Antibiotika eingesetzt werden können, von denen normalerweise keine Wirkung zu erwarten wäre. Im medizinischen Alltag stehen dafür empirisch gefundene Werte und Schemata zur Verfügung.

Pathologie

Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Cerebrum nicht nur vor toxischen Bestandteilen der Nahrung, kurzfristigen ionalen Schwankungen oder pH-Wert-Veränderungen, sondern auch vor infektiösen Erregern und ihren Toxinen. Erreger benötigen deshalb ausgeklügelte Strategien, wenn sie diesen Ort „erreichen wollen“. Tollwut-Viren benutzen periphere Nervenfortsätze mit ihren Neurofilamenten, um sich von ihnen unter Umgehung der Schranke direkt ins Cerebrum transportieren zu lassen. Dasselbe gilt, wie oben bereits ausgeführt, für Tetanus-Clostridien, die ihre Toxine an Nervenfortsätze übertragen.

Oligodendrozyten

Diese Zellen besitzen weniger Fortsätze als die Astrozyten (oligos = wenig) und sind auch etwas kleiner. OligodendrozytenOligodendrozyten (Abb. 1.3) bauen die MyelinscheidenMyelinscheiden der Nervenzellen auf. Während sie diese Funktion im ZNS ausüben, sind dafür im PNS die Schwann-Zellen zuständig. Aufgaben und Entstehung der Myelinscheiden werden bei den Schwann-Zellen (Kap. 1.2.5) besprochen.

Merke

Oligodendrozyten werden gemeinsam mit den Astrozyten zur Makroglia Makrogliazusammengefasst.

Hortega-Zellen (Mikroglia)

MikrogliazellenMikrogliazellen (Hortega-Zellen; Abb. 1.3) Hortega-Zellensind die ortsständigen Makrophagen des ZNS – entsprechend den Langerhans-Zellen der Haut oder den Kupfferzellen der Leber usw. Sie sind über das ganze ZNS verstreut, deutlich kleiner als die Zellen der Makroglia und mit kürzeren Fortsätzen versehen. Wie alle Makrophagen können sie sich amöboid und zielgerichtet fortbewegen. Als Makrophagen dienen die Zellen der Mikroglia der Phagozytose von Fremdmaterial und von abgestorbenem körpereigenem Gewebe (Neurone, Makroglia, Einzelmoleküle).

Ependymzellen

Beim EpendymEpendymzellen handelt es sich um ein einschichtiges prismatisches Epithel (Abb. 1.3), das sämtliche inneren Hohlräume von ZNS (Ventrikel) und Rückenmark (Zentralkanal) auskleidet und begrenzt. Dem Lumen der mit Liquor cerebrospinalis („Hirnwasser“) gefüllten Hohlräume zugewandt enthalten sie einen Besatz von Zilien (Flimmerhaaren), die den Flüssigkeitsstrom in zielgerichteter Bewegung halten. Sie sind durch gap junctions und über Zonulae adhaerentes miteinander verbunden. Von Ausnahmen abgesehen sind die Spalte zwischen den Zellen nicht vollkommen dicht, sodass ein Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Liquor und dem angrenzenden Hirngewebe möglich ist. Hirngewebe wird also sowohl über die Blut-Hirn-SchrankeBlut-Hirn-Schranke als auch (eingeschränkt) aus dem Liquor versorgt. In einzelnen Ventrikelbereichen überziehen Ependymzellen die Plexus choroidei. Sie sind damit auch an der Bildung des Liquor cerebrospinalis Liquor cerebrospinalisbeteiligt. Die Plexus sind Ausstülpungen der weichen Hirnhaut in die Ventrikel hinein (Kap. 1.8).

Schwann-Zellen

Schwann-ZellenSchwann-Zellen finden sich ausschließlich im PNS. Dort entspricht ihre Funktion derjenigen der Oligodendrozyten des ZNS. Sie bauen Myelinscheiden (Markscheiden) um die peripheren Ausläufer (Axone und Dendriten) der Neurone. Während im ZNS ausschließlich myelinisierte Nervenfasern vorkommen, gibt es im PNS sowohl Axone und Dendriten mit als auch ohne Myelinscheiden.
Myelinscheiden
Nervenmarkhaltige (myelinisierte)MyelinscheidenMyelinscheiden bestehen vorwiegend aus Fett (Phospholipide, Sphingomyeline, Cerebroside u. a.), in das Proteine mit spezifischen Eigenschaften eingelagert sind. Gehirnspezifische Fette leiten sich chemisch von Phospholipiden ab; sie brauchen nicht weiter besprochen zu werden. Wichtiger ist das Verständnis darum, dass sie eine weitgehend wasserundurchlässige, damit auch „elektrisch“ isolierende Barriere um die Nervenzellfortsätze bilden. Der wesentliche Sinn der MarkscheidenMarkscheiden besteht in einer ReizleitungMyelinscheidenBeschleunigung der Erregungsleitung vom Perikaryon der Nervenzelle über ihre Axone bzw. Dendriten zum Erfolgsorgan (Kap. 2.1.2).
Ihre Bildung durch die Schwann-Zellen erfolgt dadurch, dass sich zytoplasmatische Ausläufer der Zelle in mehreren Lagen um den Nervenzellfortsatz wickeln (Abb. 1.5). Innerhalb der einzelnen Wicklungen befinden sich nur noch geringste Anteile an Zytoplasma, sodass die fertige Myelinscheide hauptsächlich aus den übereinander geschichteten Zellmembranen der Schwann-Zelle besteht. Eine einzelne Schwann-Zelle versorgt einen Abschnitt des Neuronfortsatzes im Bereich eines Millimeters und wird dann von der nächsten Schwann-Zelle abgelöst. Entlang eines einzelnen Axons befinden sich also zahlreiche Schwann-Zellen, die gemeinsam ein Axon umhüllen, beginnend direkt hinter dem Ursprungskegel der Nervenzelle, von dem das Axon seinen Ausgang nimmt.
An den Berührungsstellen zweier benachbarter Schwann-Zellen fehlt die Myelinscheide. Es entstehen die Ranvier-SchnürringeRanvier-Schnürringe (Abb. 1.6), an denen das Axon Zugang zur hydrophilen Umgebung des Interstitiums erhält.
Nicht myelinisierte, Nervenmarklose (nicht-melinisierte)marklose Nervenfortsätze werden ebenfalls von Schwann-Zellen umgeben und von ihren Zytoplasmaausläufern eingehüllt (Abb. 1.5). Dabei entstehen allerdings keine Wicklungen mehrerer Schichten und die Oberfläche des Axons behält Zugang zum wässrigen Umfeld, sodass keine elektrisch isolierende Fettschicht entsteht. Die Leitung pseudoelektrischer Impulse erfolgt deshalb in marklosen Nervenfasern auf andere Weise als in markhaltigen (Kap. 2.1.2). Marklose Nervenfasern gibt es nur im PNS. Neben einem Teil der schmerzleitenden Fasern sind u. a. die vegetativen Nerven marklos.

Pathologie

Periphere Nervenbahnen NervenRegenerationkönnen u. a. traumatisch geschädigt werden. Solange der Zellkörper intakt bleibt, ist eine Regeneration solcher Axone und Dendriten möglich. Dabei bilden die Schwann-Zellen die Schiene, an der entlang das erneute Aussprossen der Nervenzellfortsätze erfolgt, wodurch das Erfolgsorgan zumeist wieder erreicht wird. Die Wachstumsgeschwindigkeit peripherer AxoneAxoneWachstumsgeschwindigkeit liegt bei 1 mm/Tag, sodassman nach Verletzungen berechnen kann, wann die Nervenfunktion wiederhergestellt sein sollte.

Axone im ZNS können nicht regenerieren. Dies liegt zum einen an den Astrozyten, die im Bereich von entzündlichen oder mechanischen Schädigungen ihre Glianarben bilden Glianarbenund damit den Weg versperren. Zum anderen produzieren Oligodendrozyten Hemmstoffe, die ein erneutes Aussprossen der Axone von vornherein unterbinden.

Myelinscheiden im ZNS
Die Bildung der MyelinscheidenZNS (zentrales Nervensystem)Myelinscheiden im ZNS durch die OligodendrozytenOligodendrozytenMyelinscheidenbildung erfolgt vergleichbar zur Situation in der Peripherie. Oligodendrozyten besitzen allerdings längere Fortsätze als Schwann-Zellen und umhüllen damit nicht nur jeweils ein einzelnes Axon, sondern bis zu 50 benachbart liegende (Abb. 1.3).
Die Myelinisierung markhaltiger Nerven erfolgt zu unterschiedlichen Zeiten und ist mit der Geburt keineswegs abgeschlossen. Besonders im ZNS findet sie zeitgleich mit der Reifung der unterschiedlichen Regionen statt. Abgeschlossen ist der Prozess erst etwa mit dem 7. Lebensjahr. Allerdings kommt es in Bereichen wie dem limbischen System zeitlebens zu neuen Verschaltungen verschiedener Neurone, wodurch die neu entstandenen Zellfortsätze zunächst wieder myelinisiert werden müssen.

Pathologie

Funikuläre Myelose

Ein ausgeprägter Mangel an Vitamin B12Vitamin-B12-MangelMyelose, funikuläre führt nicht nur zur makrozytären Anämie. Vitamin B12 wird auch für den Aufbau bzw. Erhalt der Myelinscheiden benötigt. Bei einem Mangelzustand resultiert dementsprechend eine DemyelinisierungDemyelinisierung v. a. im Bereich des Rückenmarks mit Sensibilitätsstörungen und Reflexabschwächungen bis hin zu motorischen Lähmungen. Dieses Krankheitsbild nennt man funikuläre Myelosefunikuläre Myelose.Myelose, funikuläre Die Symptome sind bei parenteraler Substitution von Vitamin B12 weitgehend reversibel.

Mantelzellen

Bei den MantelzellenMantelzellen (Satellitenzellen)Satellitenzellen handelt es sich um kleine Zellen, die an der Oberfläche von Neuronen des PNS liegen. Sie finden sich überwiegend in Zellansammlungen (Ganglien) von sensiblen und vegetativen Neuronen. Mantelzellen stellen Hilfszellen der Neurone dar undGanglien dienen in peripheren Ganglien gewissermaßen als Ersatz für die zerebralen Astrozyten.

Pathologie

Aus sämtlichen Begleitzellen zerebraler und peripherer Neurone können benigne oder maligne NervenzellenTumorenTumoren entstehen. Sie werden entsprechend der Zellart und mit der Endung -om bezeichnet. Es gibt also z. B. Astrozytome, Oligodendrozytome und Schwannome, daneben auch Mischtumore wie z. B. das Oligoastrozytom oder Neurofibrome, an denen u. a. Schwann-Zellen und Fibrozyten beteiligt sind, oder das Glioblastom, dessen undifferenzierte Zellen nicht mehr zugeordnet werden können.

Zusammenfassung

Zellen des ZNS

Nervenzellen

Entsprechen dem allgemeinen Bauplan menschlicher Zellen, besitzen zusätzlich zahlreiche Fortsätze (Axon, Dendriten) zur Kontaktaufnahme mit weiteren Neuronen; zerebrale Nervenzellen sind mit Hunderten oder Tausenden von Neuronen synaptisch verschaltet.
  • ein einzelnes Axon (= Neurit): kann sich verzweigen und mehrere Zellen erreichen; dient der Weiterleitung von Informationen (efferente Impulsübertragung) an benachbarte oder entfernt liegende Neurone

  • zahlreiche, teilweise verzweigte Dendriten: dienen als Teil der Nervenzelle der Vergrößerung der reizaufnehmenden (afferenten) Kontaktfläche

  • Synapse: Kontaktfläche des Axons zur efferent erreichten Struktur; besteht aus prä- und postsynaptischer Membran und dem synaptischen Spalt; Informationsübermittlung durch z. B. Aminosäuren oder biogene Amine (Neurotransmitter); bewirken ein Aktionspotenzial oder eine Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran

Hilfszellen (Neuroglia)

  • Astrozyten (Teil der Makroglia): übernehmen Stützfunktion für die Nervenzellen; dienen dem Stoffaustausch zwischen Blut und Nervengewebe; speichern Glykogen; beteiligen sich an der Blut-Hirn-Schranke; beseitigen gemeinsam mit der Mikroglia nekrotisches Gewebe und füllen die Defekte (Glianarben)

  • Oligodendrozyten (Teil der Makroglia): bauen die Myelinscheiden zerebraler Neurone

  • Hortega-Zellen (= Mikroglia): stationäre Makrophagen des ZNS

  • Ependymzellen: begrenzen als einschichtiges Epithel die inneren Liquorräume des ZNS; erlauben durch interzelluläre Lücken den Stoffaustausch zwischen Hirngewebe und Liquor cerebrospinalis und beteiligen sich gleichzeitig an dessen Bildung

Blut-Hirn-Schranke

Ungefensterte (porenlose) Blut-Hirn-SchrankeKapillaren des ZNS, die ausschließlich einen selektiven Transport über Carrier, Kanäle oder Pumpen aus dem Blut ins ZNS gestatten (Ausnahme: Fette); dient dem Schutz des Hirngewebes vor unerwünschten, evtl. toxischen Substanzen; die durch das Kapillarendothel transportierten Substrate werden von aufliegenden Astrozytenfortsätzen übernommen und gezielt weitergeleitet, als Ersatz für die interstitielle Flüssigkeit der Peripherie.

Zellen des PNS

Nervenzellen

  • entsprechen prinzipiell den zerebralen Neuronen; Axone mit oder ohne Myelinscheiden; synaptische Kontaktaufnahme zu nachfolgenden Neuronen oder zum Erfolgsorgan (z. B. Muskelzelle)

Hilfszellen (Neuroglia)

  • Schwann-Zellen: bauen Neurogliadie Myelinscheiden peripherer Neurone; begleiten auch nicht myelinisierte Axone; bilden eine Schiene vom Perikaryon der Nervenzelle bis zum Erfolgsorgan, in deren Verlauf eine Neusprossung von Axonen nach traumatischem Verlust erfolgen kann (Wachstum 1 mm/Tag)

  • Mantelzellen (Satellitenzellen): nur in Ansammlungen von peripheren Neuronen (Ganglien) vorhanden; übernehmen in etwa die Funktion der zerebralen Astrozyten

Mangelzustände an den B-Vitaminen Folsäure und Vitamin B12

Führen unabhängig von der Ausbildung einer makrozytären Anämie zu weiteren Störungen:
  • Vitamin-B12-Mangel: Vitamin-B12-MangelKrankheitsbild der funikulären Myelose mit Demyelinisierung spinaler Neurone (→ Parästhesien, Reflexabschwächung, Lähmungen)

  • Folsäuremangel in der FolsäuremangelFrühschwangerschaft: Neuralrohrdefekte des Kindes (→ Spina bifida)

Aufbau peripherer Nerven

NervenperiphereNervenAufbauPNS (peripheres Nervensystem)AufbauZur nervalen Versorgung einer komplexen peripheren Struktur wie einem Skelettmuskel, der Haut oder einem inneren Organ sind stets Hunderte, Tausende oder noch weit mehr einzelne Nervenzellen mit ihren Axonen erforderlich. Bei einem Organ wie der Haut gibt es unterschiedlichste sensible Qualitäten wie die Empfindungen für Berührung, Druck, Juckreiz, Kitzel, Kälte, Wärme oder Schmerz, die afferent zum ZNS gemeldet werden müssen. Gleichzeitig wird dieses Organ von efferenten Nerven erreicht, die z. B. für die Schweißdrüsen oder die den Haaren zugeordneten Muskeln (M. arrector pili) bestimmt sind und dort Befehle überbringen. All die sensiblen, sensorischen, motorischen und vegetativen Nervenfortsätze, die zu einzelnen Organen und Strukturen ziehen, werden aus ökonomischen Gründen, aber auch, um eine bessere mechanische Schutzwirkung zu erreichen, zu Einheiten zusammengefasst. Es entstehen die peripheren Nerven.
Ein Nerv besteht demnach aus ungezählten Axonen und Dendriten, AxoneDendritendie mal markhaltig und mal marklos sind, mal efferent und mal afferent und zu unterschiedlichsten zerebralen oder peripheren Strukturen ziehen, also auch unterschiedlichsten Funktionen gehorchen. Sie enthalten Anteile, die zu einem definierten Gewebe ziehen, aber darüber hinaus weitere Axone, die zu Strukturen abzweigen, die ungefähr in derselben Richtung liegen. Am eigentlichen Zielorgan angekommen, teilen sie sich in dünnere Nerven und schließlich in einzelne Nervenfortsätze auf.
Geschützt und in Untereinheiten abgetrennt werden die peripheren Nerven durch bindegewebige Septen. Dies ist in etwa mit dem Bindegewebe vergleichbar, das die einzelnen Fasern eines Skelettmuskels organisiert und zu Einheiten zusammenfasst. Während das Bindegewebe des Muskels als „Mysium“ (Endomysium, Perimysium, Epimysium) bezeichnet wird, heißt dasjenige des Nerven NeuriumNeurium (Abb. 1.7).
  • Das EndoneuriumEndoneurium umgibt einzelne Nervenfasern einschließlich ihrer Schwann-Zellen. Es ist wie jedes Bindegewebe durchblutet und enthält Fibrozyten, Mastzellen und Makrophagen. Eine Besonderheit besteht darin, dass sich das Bindegewebe aus zerebralem Bindegewebe der Hirnhautweicheweichen Hirnhaut (Pia materPia mater) fortsetzt – so wie auch die Axone selbst aus Neuronen hervorgehen, die im ZNS liegen.

  • Das PerineuriumPerineurium bündelt Gruppen aus bis zu einigen Hundert Nervenfasern. Es ist dichter und straffer als das Endoneurium und bildet dadurch nicht nur eine mechanische Einheit, sondern auch eine Barriere gegenüber der Umgebung. Auch das Perineurium geht aus der Pia materPia mater hervor.

  • Die einzelnen Nervenfaserbündel, die in einem Nerv liegen, eingescheidet von ihrem jeweiligen Perineurium, werden erneut durch eine bindegewebige Hülle zum Gesamtnerv zusammengefasst. Diese Schicht liegt also dem Nerv insgesamt auf und heißt deswegen EpineuriumEpineurium. Es ist nochmals deutlich dicker und straffer und bietet dem Nerv einen guten Schutz gegenüber mechanischen Belastungen. Neben kollagenen enthält es auch elastische Fasern, sodass ein Nerv eine gewisse Dehnung verkraftet – umso mehr, als auch die durch das Perineurium gebündelten Nervenfasern leicht gewellt verlaufen und deshalb dehnbar sind. Das Epineurium geht in seinem proximalen Anteil aus der Dura materharten Hirnhaut (Dura mater) hervor.Hirnhautharte Es wird gegen das distale Ende des Nervs zu immer dünner und endet schließlich noch vor dessen Erreichen des Erfolgsorgans.

Zwischen die bindegewebigen Anteile der einzelnen Nervenfaserbündel sind zusätzlich geringe Mengen an Fett eingelagert.

Zusammenfassung

Periphere Nerven

  • durch Bindegewebe (Neurium) gebündelte und stabilisierte Einheiten aus Hunderten oder Tausenden von Nervenzellfortsätzen

  • teilweise efferent (Axone) und teilweise afferent (Dendriten)

  • ziehen gemeinsam zu benachbart liegenden peripheren Strukturen

Synapsen

Die Verbindung eines Axons mit einer weiteren Nervenzelle oder mit seinem peripheren Erfolgsorgan erfolgt grundsätzlich Synapsenüber Synapsen (Synapsis = Verbindung). Man schätzt die Zahl an Synapsen allein im ZNS auf etwa 1014. Das bedeutet, dass im Durchschnitt jede einzelne der mehr als hundert Milliarden (> 1011) an Nervenzellen etliche hundert Synapsen ausbildet. Oft sind es allerdings auch Tausende.
Es gibt etwas unterschiedliche Arten von Synapsen, doch ist der grundsätzliche Aufbau identisch: Das Axonende ist zu einem Knöpfchen aufgetrieben, kann sich zuvor auch in mehrere bis zahlreiche Knöpfchen verzweigen und endet an der zu innervierenden Struktur, ohne sie direkt zu berühren. Die Membran des Nervenendes präsynaptische Membranpostsynaptische Membranheißt präsynaptische MembranMembran, prä-/postsynaptische, diejenige der erreichten Struktur postsynaptische Membran. Dazwischen befindet sich der lediglich etwa 25 nm breite synaptische Spaltsynaptischer Spalt (Abb. 1.8).

Chemische Synapsen

In der präsynaptischen Auftreibung ist der NeurotransmitterNeurotransmitterSynapse in der Form von Bläschen (synaptische Vesikel) gespeichertSynapsenchemische. Diese Vesikel werden bis zu 60 nm groß und enthalten Tausende einzelner Transmittermoleküle. Erreicht das Aktionspotenzial der Nervenzelle das Axonende, verschmelzen einzelne synaptische VesikelBläschen mit der präsynaptischen Membran und setzen ihren Inhalt in den synaptischen Spalt frei (Exozytose). Die Neurotransmittermoleküle diffundieren daraufhin zur postsynaptischen Membran, an der sie an spezifischen Rezeptoren andocken. Als Ergebnis entsteht nun eventuell an der Zellmembran eine Potenzialerniedrigung bis hin zu einem Aktionspotenzial (Abb. 1.9b), doch gibt es auch hemmende Synapsen, an denen der Neurotransmitter die postsynaptische Zelle stabilisiert und ein Aktionspotenzial verhindert (Kap. 2.1.1).

Elektrische Synapsen

Diese seien nur der Vollständigkeit halber erwähnt, Synapsenelektrischeweil sie in menschlichem Nervengewebe sehr selten sind. Außerdem ist die Benennung eher unglücklich, denn es handelt sich auch hier keineswegs um „Elektrizität“. Die Verbindung zwischen dem Nervenfaserende und der postsynaptischen Membran erfolgt bei diesem Typ nicht über einen spaltförmigen Raum, sondern direkt von Zelle zu Zelle über Kanäle der Zellmembranen, die sog. gap junctionsgap junctions. Gap junctions befinden sich ganz und gar unabhängig von nervalen Strukturen in zahlreichen Geweben des Körpers, in besonders großer Zahl z. B. zwischen benachbarten Herzmuskelzellen, bei denen sie eine kontinuierliche Verbindung zwischen den Zellen herstellen. Diese Kanäle sind so breit und unspezifisch, dass neben den Ionen der Zellen auch kleine Moleküle wie Glukose hindurchpassen. Warum diese häufige, überaus physiologische Verbindung benachbarter Zellen mit dem gut eingeführten Namen gap junctions beim Nervengewebe nun „elektrische Synapsen“ heißen soll, muss das Geheimnis ihrer Namensgeber bleiben. Schade ist nur, dass diese sinnfreie Bezeichnung unreflektiert übernommen wurde.
Die wenigen „elektrischen Synapsen“ des Nervensystems funktionieren also wie andere gap junctions auch: Die Ionen (in der Regel Na+) eines Aktionspotenzials der präsynaptischen Faser gelangen durch die Kanäle direkt und ohne Vermittlung durch einen Neurotransmitter in die postsynaptische Zelle und lösen dort ebenfalls ein Aktionspotenzial aus (Abb. 1.9a). Das Aktionspotenzial als solches wird, entsprechend der Übertragung über die gap junctions auf die Nachbarzelle, nicht „elektrisch“, sondern chemisch durch Ionen erzeugt.

Motorische Endplatte

Die Synapse, an der das motorische Neuron Kontakt zu einer quergestreiften Skelettmuskelfaser aufnimmt, heißt neuromuskuläre SynapseSynapsenneuromuskuläre bzw. motorische Endplatte. motorische EndplatteDort bildet das Axonende des motorischen Nervs mit seiner Auftreibung eine Synapse mit einer Muskelzelle aus. Die Muskelzelle besitzt an der Kontaktstelle ein kleines Grübchen, das zum Axonknöpfchen passt. Die präsynaptische Membran gehört also zum Nerv, die postsynaptische Membran ist die eingestülpte Zellmembran der Muskelzelle (Abb. 1.8). Der in den präsynaptischen Vesikelnpräsynaptische Vesikel gespeicherte Transmitter ist das AcetylcholinAcetylcholin, das auch die Transmittersubstanz zahlreicher weiterer nervaler Strukturen in ZNS und PNS bildet.
Wenn der über Reflexbögen bzw. (meistens) im Cerebrum gebildete Befehl zur Muskelkontraktion das Axonende erreicht, wird Acetylcholin in den synaptischen Spalt ausgeschüttet und diffundiert zur postsynaptischen Membran postsynaptische Membrander Muskelzelle, an der sich TausendeAcetylcholinrezeptoren Acetylcholinrezeptoren befinden. Wird eine ausreichend große Zahl von ihnen durch Acetylcholin besetzt, entsteht ein Aktionspotenzial. Bei den Rezeptoren für die Anlagerung von Transmittermolekülen handelt es sich grundsätzlich um Proteine, die in die postsynaptische Membran eingelassen sind. Der Rezeptor für Acetylcholin bildet eine funktionelle Einheit mit einem Natriumkanal, der sich im Moment der Bindung für 1–2 Millisekunden öffnet und in diesem Sekundenbruchteil mehr als 30.000 Natriumionen passieren lässt. Da sich zahlreiche Natriumkanäle gleichzeitig öffnen, ist der Gesamteinstrom sehr viel größer. Aus dem Ruhepotenzial der Muskelzelle entsteht ein AktionspotenzialAktionspotenzial, das zur Kontraktion der Muskelfaser und damit zum physiologischen Ziel der Verschaltung führt (Fach Bewegungsapparat).
Das Acetylcholin löst sich anschließend von seinem Rezeptor und wird innerhalb einer weiteren Millisekunde im synaptischen Spalt synaptischer Spaltvon der dort (in der Basalmembran) befindlichen AcetylcholinesteraseAcetylcholinesterase gespalten und damit unwirksam gemacht. Die Bruchstücke Cholin und Essigsäure (Acetat) können wieder in das Axonende aufgenommen und zur erneuten Synthese von Acetylcholin benutzt werden. Das motorische Neuron erspart sich damit die jeweilige Neusynthese des Transmitters im Perikaryon mitsamt dem umständlichen und vergleichsweise langwierigen Transport zum Axonende.

Vegetative Synapsen

Das vegetative Nervensystem steuert unbewusste Synapsenvegetativevegetative Synapsenund willentlich nicht beeinflussbare Funktionen, v. a. an den inneren Organen. Es besteht aus zwei Anteilen, die als Gegenspieler betrachtet werden können, SympathikusSympathikus und ParasympathikusParasympathikus. Beide Anteile des Vegetativums befinden sich im Hirnstamm – der Sympathikus mit mehreren Kerngebieten (Ansammlungen von Neuronen) vorwiegend im verlängerten Mark (Medulla oblongata), der Parasympathikus hauptsächlich in Gestalt des X. Hirnnerven (N. vagus). Kleinere Anteile kommen allerdings auch aus dem Sakralbereich des Rückenmarks (Abb. 1.10).
Grundsätzlich besteht die Reizleitung der beiden Anteile des Vegetativums zu ihren Erfolgsorganen aus zwei Neuronen. Das erste Neuron zieht aus seinem Kerngebiet zu Ansammlungen von Nervenzellen außerhalb des ZNS, die als Ganglien bezeichnet werden. Dabei liegen die sympathischen Ganglien neben der Wirbelsäule und bilden dort den sog. Grenzstrang des Sympathikus.Grenzstrang Die sympathischen Nervenfasern, die zum Grenzstrang ziehen, kommen allerdings nicht direkt aus dem Hirnstamm, sondern wurden zuvor in den Seitenhörnern des Rückenmarks (BWS und LWS) umgeschaltet. Die Ganglien des Parasympathikus liegen dagegen weiter in der Peripherie in der Nähe der Organe, die erreicht werden sollen. Von diesen vegetativen Ganglien aus zieht dann das zweite Neuron mit seinem postganglionären Axon zum Erfolgsorgan.
Die Synapsen der ganglionären Umschaltstellen gleichen üblichen zerebralen Synapsen. Der Überträgerstoff ist hier grundsätzlich AcetylcholinAcetylcholin (ACh). Dagegen sind die Synapsen des postganglionären Axons, das den Kontakt zu peripheren Strukturen wie z. B. glatten Muskelzellen von Gefäßwänden oder der Muskulatur innerer Hohlorgane herstellt, anders geformt. Dort laufen die Axonenden an ihren Zielzellen entlang und bilden sozusagen „im Vorübergehen“ mehrere Auftreibungen, sog. Varikositäten. In diesen Auftreibungen befinden sich die präsynaptischen Vesikel mit ihren Überträgerstoffen. Dabei ist der Transmitter des parasympathischen Systems hier ebenfalls Acetylcholin, Acetylcholinderjenige des Sympathikus dagegen zumeist NoradrenalinNoradrenalin (Abb. 1.11). Die sympathischen Rezeptoren werden zusätzlich auf dem Blutweg durch das Hormon AdrenalinAdrenalin erreicht und besetzt. Dies ist deswegen problemlos möglich, weil sich zwischen den Varikositäten der Nervenfaserenden und dem Zielgewebe kein eigentlicher synaptischer Spalt befindet, sondern lediglich ein dünner Saum Bindegewebe. Bindegewebe ist grundsätzlich durchblutet, sodass sich das nervale Noradrenalin und das Adrenalin des Blutes an den Rezeptoren begegnen und nun miteinander um die Bindung konkurrieren können.

Zusammenfassung

Synapsen

Verbinden ein Axon mit weiteren Nervenzellen oder mit dem peripheren Erfolgsorgan:
  • Axonende zu zahlreichen Knöpfchen aufgetrieben, die Neurotransmitter in Form von Bläschen (synaptische Vesikel) enthalten

  • Membran des Nervenendes heißt präsynaptische Membran, diejenige der erreichten Struktur postsynaptische Membran, dazwischen liegt der synaptische Spalt.

  • Informationsübermittlung durch z. B. Aminosäuren oder biogene Amine (Neurotransmitter), gespeichert in präsynaptischen Vesikeln

  • bewirken nach ihrer Freisetzung ein Aktionspotenzial oder eine Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran

Motorische Endplatte

  • Synapse, die mit quergestreifter Skelettmuskelfaser Kontakt aufnimmt, heißt motorische Endplatte.

  • Transmitter ist Acetylcholin.

  • Acetylcholin wird in den synaptischen Spalt ausgeschüttet → diffundiert zur postsynaptischen Membran der Muskelzelle, an der sich Acetylcholinrezeptoren befinden → Aktionspotenzial

  • Die Acetylcholinesterase des synaptischen Spalts macht Acetylcholin direkt anschließend wieder unwirksam.

Vegetative Synapsen

Anbindung sympathischer und parasympathischer Nerven an ihre Erfolgsstrukturen; Kerngebiet → erstes Neuron zu Ganglien → zweites Neuron zum Erfolgsorgan
  • Sympathikus:

    • Kerngebiete im Hirnstamm, v.a. in der Medulla oblongata

    • Ganglien liegen im Grenzstrang neben der Wirbelsäule.

    • Überträgerstoff am Ganglion Acetylcholin, bei postganglionärem Axon (Erfolgsorgan) Noradrenalin

  • Parasympathikus:

    • Kerngebiete N. vagus (X) und Sakralbereich des Rückenmarks

    • Ganglien in unmittelbarer Nähe der Erfolgsorgane

    • Überträgerstoff immer Acetylcholin

Neurotransmitter

Die ÜberträgerstoffeÜberträgerstoffe s. Neurotransmitter, Neurotransmitterdie an den zentralen und peripheren Synapsen der Informationsübermittlung dienen, sind mehrheitlich AminosäurenAminosäuren, Neurotransmitter oder die aus ihnen durch Decarboxylierung entstehenden sog. biogenen AmineAmine, biogenebiogene Amine (Abb. 1.12). So entsteht z. B. aus der Aminosäure TryptophanTryptophan der Neurotransmitter SerotoninSerotonin (Abb. 1.13), aus TyrosinTyrosin in zahlreichen Nervenzellen DopaminDopamin, in anderen dagegen NoradrenalinNoradrenalin (Abb. 1.14). Der Neurotransmitter GABA (Abb. 1.15) GABA (γ-Aminobuttersäure)γ-Aminobuttersäure (GABA);Aminobuttersäure (GABA)entsteht durch Decarboxylierung aus der Aminosäure Glutaminsäure.
Einzelne Transmitter wie Acetylcholin (Abb. 1.16)Acetylcholin oder AdenosinAdenosin besitzen Strukturen, die sich nicht von Aminosäuren ableiten lassen. In jedem Fall aber handelt es sich um überschaubar kleine Moleküle, die mit großer Geschwindigkeit (innerhalb von 1–2 ms) durch den synaptischen Spalt zu ihren Rezeptoren gelangen. Die Rezeptoren stellen funktionelle Einheiten mit Ionenkanälen dar – in der Regel entweder mit Natriumkanälen oder mit Chloridkanälen. Wird durch den Neurotransmitter ein Natriumkanal geöffnet, depolarisiert das Einströmen von Na+ die Zellmembran der Zielzelle oder führt durch Summationseffekte zu einem AktionspotenzialAktionspotenzial. Betrifft die Öffnung dagegen Chloridkanäle, bewirkt das Einströmen von Cl eine Stabilisierung (Hyperpolarisation) der postsynaptischen Membranpostsynaptische MembranHyperpolarisation, wodurch Aktionspotenziale gerade verhindert werden. An weiteren Synapsen wird die Stabilisierung dadurch erreicht, dass sich durch die Wirkung des Neurotransmitters Kaliumkanäle öffnen und K+-Ionen ausströmen.
Es gibt dementsprechend grundsätzlich zwei Typen von Neurotransmittersubstanzen, die erregenden (exzitatorischen) Neurotransmittererregende (exzitatorische)und die hemmenden (inhibitorischen). Ein Neurotransmitterhemmende (inhibitorische)Paradebeispiel für einen inhibitorischen Transmitter ist γ-Aminobuttersäure (GABA), GABA (γ-Aminobuttersäure)γ-Aminobuttersäure (GABA);Aminobuttersäure (GABA)die sich in rund einem Drittel aller Synapsen des ZNS findet. Die Aminosäure Glycin stelltGlycin einen weiteren, besonders wichtigen inhibitorischen Transmitter dar. Zu den exzitatorischen Transmittern gehören u. a. Acetylcholin, Glutamat, Noradrenalin und Serotonin. Erwähnenswert ist, dass die Aminosäure Glutaminsäure (Glutamat) den häufigsten exzitatorischen, und das aus Glutamat entstehende biogene Amin GABA den häufigsten inhibitorischen Neurotransmitter darstellt.

Exkurs

GlutaminsäureGlutamat (Glutaminsäure) ist gleichzeitig Bestandteil nahezu aller im menschlichen Organismus vorkommenden Peptide und Proteine. Damit ist diese Aminosäure cerebral und peripher die häufigste Aminosäure überhaupt, ohne die keine einzige Zelle überleben könnte. Gibt man sie jedoch, weil sie so gut (herzhaft = umami) schmeckt, fertig verpackten Nahrungsmitteln als Geschmacksverstärker Geschmacksverstärkerhinzu, entwickelt sie plötzlich ein ungeheuer toxisches Potenzial – jedenfalls aus der Sicht derjenigen, die nicht immer wissen, was sie tun. Genauer besprochen wird dies im Fach Biochemie.

Die Mehrzahl der Neurotransmitter findet sich sowohl im ZNS als auch peripher. Am Acetylcholin lässt sich besonders gut festmachen, dass einzelne Neurotransmitter nicht nur zentral und peripher vertreten sind, sondern auch in Abhängigkeit vom innervierten Gewebe bzw. dessen Rezeptorausstattung unterschiedliche Wirkungen aufweisen können. So bewirkt Acetylcholin an der motorischen Endplatte der Skelettmuskulatur eine Erregung mit nachfolgender Muskelkontraktion, und an den Muskelzellen der Vorhöfe des Herzens eine Hyperpolarisation, wodurch deren Erregbarkeit abnimmt.

Merke

Die wichtigsten bzw. häufigsten NeurotransmitterNeurotransmitter an zerebralen oder peripheren Synapsen sind:

  • Aminosäuren (AS):

    • GlycinGlycin

    • Glutaminsäure (Glutamat)

    • Asparaginsäure (Aspartat)Asparaginsäure (Aspartat)

  • biogene Amine:

    • Serotonin (aus der AS Tryptophan)

    • Dopamin (aus der AS Tyrosin)

    • Noradrenalin (aus der AS Tyrosin)

    • γ-Aminobuttersäure (GABA; aus der AS Glutaminsäure)

  • weitere Überträgerstoffe:

    • Acetylcholin (Synthese aus Essigsäure [Azetat] und Cholin)

    • Adenosin (aus dem Purin Adenin und dem Zucker Ribose)

    • NO (gasförmiges Stickstoffmonoxid)NO (Stickstoffmonoxid)

    • Peptide (sog. Neuropeptide)NeuropeptidePeptide, Neurotransmitter

Strukturen des Gehirns

Das GehirnGehirnGehirnStrukturen (Encephalon) Encephalonist außerordentlich komplex aufgebaut. Grob untergliedern lässt es sich in Großhirn, Zwischenhirn, Kleinhirn und den Hirnstamm, der seinerseits aus Mittelhirn, Brücke und verlängertem Mark (Medulla oblongata) besteht. Die Medulla oblongata geht am Foramen magnum nahtlos in das Rückenmark (Medulla spinalis) über.

Hirnhäute

Das Gehirn als Ganzes wird von bindegewebigen Schichten umhüllt, die als Hirnhäute (MeningenMeningen; Meninx = Haut, Hirnhaut) bezeichnet werden. Die Meningen umhüllen auch das Rückenmark. Sie bestehen aus drei Schichten (Abb. 1.17). Die äußerste ist sehr derb und wird deshalb als harte HirnhautHirnhautharte (Dura mater = Pachymeninx)Pachymeninx bezeichnet. Die beiden folgenden bestehen aus einem zarten Bindegewebe und werden zur weichen HirnhautHirnhautweiche (LeptomeninxLeptomeninx) zusammengefasst:
  • äußere Schicht: Dura mater (harte Hirnhaut)

  • mittlere Schicht: Arachnoidea mater (SpinnwebenhautSpinnwebenhaut; Arachnä = Spinne)

  • innere Schicht: Pia mater

Dura mater
Die Dura liegt dem knöchernen Schädel innenDura mater an und ist mit dessen Periost (Knochenhaut) verschmolzen, sodass die beiden Schichten – bezeichnet als Dura periostale und Dura meningeale – zumeist gemeinsam als Dura angesehen werden. Dagegen besteht im Wirbelkanal zwischen ihr und dem Periost der Wirbelknochen ein schmaler Spalt (EpiduralraumEpiduralraum), der Gefäße, lockeres Bindegewebe und Fett enthält (Abb. 1.17b). Auch im Bereich der Schädelhöhle teilen sich die beiden Durablätter an umschriebenen Stellen, um dort die Wandung der großen venösen Blutleiter (Sinus) zu bildenSinusdurae matris (Abb. 1.17a). Die Sinus sammeln das Blut der cerebralen Venen und führen es zu den Jugularisvenen des Halses.
Die Dura des Rückenmarks wird auch als Duralsack bezeichnet. Er umhüllt nicht nur das eigentliche Rückenmark, das auf Höhe L1/L2 endet, sondern auch kaudal davon die Nerven der Cauda equina (Fach Bewegungsapparat). Außerdem stülpt sich der Duralsack noch ein Stück weit über die Spinalnerven, die seitlich aus der Wirbelsäule austreten, bis zu den dort liegenden Spinalganglien.
Die harte Hirnhaut besteht aus einem sehr straffen, kollagenfaserreichen Bindegewebe, das relativ gering durchblutet, aber reichlich mit sensiblen Nerven (v.a. aus dem N. trigeminus) versorgt und deshalb sehr schmerzempfindlich ist. Die Dura besitzt einerseits eine Schutzfunktion, indem sie die weiche Hirnmasse umhüllt. Zudem trägt ihre stabile Befestigung am Schädelknochen zur zusätzlichen mechanischen Stabilisierung des Knochens bei. Andererseits dient sie auch dazu, dem Gehirn seinen Gesamtraum aufzuspannen und zu erhalten. Übertragen wird der Zug auf den Schädelinhalt durch die Befestigung der 3 Hirnhäute aufeinander und dadurch, dass die Pia als innerste Schicht direkt mit den Hirnstrukturen verwachsen ist. Ein lediglich lockeres Aufliegen der Dura auf dem Periost hätte demnach eine mechanische Instabilität sämtlicher Hirnstrukturen einschließlich der Blutgefäße und des Subarachnoidalraums (s. unten) zur Folge.
Außerdem bildet die DuraDuraduplikaturen Duplikaturen, die sich zwischen verschiedene Hirnanteile stülpen und diese Bereiche voneinander trennen. Diese Duraduplikaturen werden nach ihrem Aussehen als Falx (= Sichel) bzw. Tentorium (= Zelt) bezeichnet (Abb. 1.18). Zwischen die beiden Großhirnhemisphären schiebt sich die Falx cerebri Falxcerebriund vom Hinterhauptbein ausgehend die Falx cerebelli (Cerebellum = Kleinhirn) Falxcerebellizwischen die beiden Kleinhirnhälften. Das Tentorium cerebelliTentorium cerebelli stellt eine Duraplatte dar, die sich horizontal zwischen den dorsalen Anteilen des Großhirns und dem darunter in der hinteren Schädelgrube liegenden Kleinhirn ausspannt. Sie bietet nicht nur eine räumliche Trennung, sondern bewahrt auch das Kleinhirn vor einem übermäßigen Druck durch die darüber befindlichen Großhirnanteile. Für den Durchtritt des Hirnstamms besitzt sie in ihrem vorderen Anteil eine rundliche Öffnung, den Tentoriumschlitz. TentoriumschlitzDurch raumfordernde Prozesse mit Verdrängung von Hirngewebe kann es hier zu Einklemmungen kommen. Ventral der Öffnung ist das Tentorium auf dem Keilbein einschließlich seines Türkensattels festgewachsen. Dort entsteht eine weitere Aussparung für den Hypophysenstiel (Infundibulum), der den Hypothalamus (oberhalb des Tentorium) mit der Hypophyse (darunter) verbindet.

Exkurs

Die verbreitete Umbenennung des Periosts des Schädelknochens in „Dura“ (Dura periostale) erscheint höchst widersinnig, denn dadurch besteht nun die Dura als äußerste Hirnhaut angeblich aus zwei Blättern, während dem Schädelknochen dafür sein Periost abhanden gekommen ist: Jeder Knochen des menschlichen Körpers wird von seiner Knochenhaut (Periost) eingehüllt. Das PeriostPeriostKnochenhaut ist auf dem Knochen befestigt und dient u.a. seiner arteriellen, venösen und nervalen Versorgung. Zusätzlich sind z. B. die Sehnen der Skelettmuskulatur am Periost des Knochens befestigt, den sie zu bewegen haben und verschmelzen an ihren Kontaktstellen zu einer stabilen Einheit mit der Knochenhaut. Es entspräche derselben Logik, wenn man diese Kontaktstellen nun entweder als „doppellagiges Periost“ oder alternativ als „doppellagige Sehnen“ auf einem Knochen ohne Periost bezeichnen würde. Glücklicherweise ist noch niemand auf diese Idee gekommen. Nur am Schädel erscheint das irgendeine Art von Sinn zu ergeben.

Wenn man also nun anatomisch korrekt die Dura, den äußersten Anteil der Hirnhäute, als Auflagerung auf das Periost betrachtet, die sich an definierten Stellen vom Periost ablöst, um sich mit der Dura der Gegenseite als Tentorium bzw. Falx zwischen Hirnanteile zu stülpen, erhält man hierdurch tatsächlich eine Duraduplikatur. Gleichzeitig entstehen an diesen Stellen zwischen Dura und Periost Hohlräume, die vom venösen Blut des Gehirns genutzt werden und die großen Sinus bilden. Nimmt man dagegen die Dura sozusagen als einheitliche doppellagige Schicht, die direkt den knöchernen Strukturen des Schädels aufsitzt, teilt sich diese Schicht, um Platz für die Sinus zu schaffen. Anschließend entsteht allerdings in Form von Falx und Tentorium nicht die angebliche Duplikatur, denn „zwei halbe Durablätter“ ergeben „eine ganze Dura“ und keine Duplikatur. Selbst diese Definition erscheint demnach als ziemlich unglücklich.

Arachnoidea
Der äußereArachnoidea mater Anteil der weichen Hirnhaut besteht aus einer lockeren bindegewebigen Membran, die überall der Dura ohne Zwischenraum anliegt. Es gibt also im eigentlichen Sinn keinen SubduralraumSubduralraum. Dies bedeutet gleichzeitig, dass die Arachnoidea gemeinsam mit der Dura über sämtliche Furchen und Einsenkungen des Gehirns hinwegzieht, hier also den Kontakt zum Hirngewebe verliert. Zur Begrenzung und Abschottung gegenüber der Dura besteht die Arachnoidea in ihrem äußeren Anteil aus mehreren Lagen flacher Zellen (sog. Neurothel)Neurothel.
Die Membran der Arachnoidea ist mit der nachfolgenden Pia mater über bindegewebige Bälkchen verbunden, die große Hohlräume zwischen sich frei lassen, in denen sich Liquor cerebrospinalis befindet. Der Gesamtraum wird als SubarachnoidalraumSubarachnoidalraum bezeichnet (Abb. 1.17). In diesem flüssigkeitsgefüllten Raum verlaufen große arterielle Gefäße nebst ihrer Verzweigungen, die aus den hirnversorgenden Arterien des Halses hervorgehen (A. carotis interna, A. vertebralis), sowie die zunächst entstehenden zerebralen Venen, die ihr Blut schließlich in die großen Sinus leiten. Der Subarachnoidalraum stellt also den großen Gefäßen einen geschützten Raum zur Verfügung. Zusätzlich bildet dieser äußere Liquorraum eine Liquorraum, äußererArt Wasserkissen zwischen dem knöchernen Schädel und den weichen Hirnstrukturen.
Pia mater
Die PiaPia materHirnhautweiche als innerste Schicht der Meningen besteht aus einem zarten, im Gegensatz zur Arachnoidea gut durchbluteten Bindegewebe, das der Hirn- und Rückenmarksubstanz überall anliegt, sich also auch in die Furchen hinein erstreckt. Zusätzlich umhüllt es die aus dem SubarachnoidalraumSubarachnoidalraum in die Hirnsubstanz eintretenden Blutgefäße. Neben Fibrozyten (Meningealzellen) enthält die Pia auch Mastzellen, Makrophagen und weitere Leukozyten.

Pathologie

Blutungen zwischen Schädelknochen und Dura mater werden als EpiduralblutungEpiduralblutung bzw. als EpiduralhämatomEpiduralhämatom bezeichnet, solche zwischen Dura und Arachnoidea als SubduralhämatomSubduralhämatom und diejenigen in den Subarachnoidalraum als SubarachnoidalblutungSubarachnoidalblutung. Das Blut einer Epi- oder Subduralblutung gelangt nicht in präformierte Spalte. Es schafft vielmehr erst neue Räume, indem es sich zwischen Knochen und Dura bzw. zwischen Dura und Arachnoidea hineinwühlt und die Strukturen voneinander trennt. Das bedeutet gleichzeitig, dass diese Blutungen umschrieben, auf einzelne Bereiche begrenzt bleiben und (nur) dort auf darunter liegende Hirnstrukturen drücken. Damit sind auch die entstehenden Symptome nicht generalisiert, sondern umschrieben und einseitig. Im Gegensatz hierzu füllt das Blut einer Subarachnoidalblutung den gesamten Subarachnoidalraum, sodass der entstehende Druck sich generalisiert auf sämtliche Hirnstrukturen auswirkt. Die Symptome entstehen damit unabhängig von der genauen Lokalisation beidseits bzw. symmetrisch. Wesentliche Ursachen für Blutungen sind Schädel-Hirn-Traumen (Epi- und Subduralblutungen) Subduralblutungbzw. platzende Aneurysmen (Subduralblutung) Kap. 4.10).

Liquor cerebrospinalis

Liquor („Hirnwasser“) befindet sich in denLiquor cerebrospinalis 4 Hohlräumen (Ventrikeln) des Ventrikel, GehirnHirnventrikelGehirns und im Subarachnoidalraum um Gehirn und Rückenmark. Er dient v. a. dem mechanischen Schutz der weichen Hirnmasse – als Puffer gegenüber Gewalteinwirkungen von außen, aber auch als Puffer zwischen verschiedenen Hirnanteilen.
Gebildet wird er in den Plexus choroideiPlexuschoroideus (Chorion = Haut, Fell) am Boden der beiden Seitenventrikel (Kap. 1.8, Abb. 1.42)Seitenventrikel sowie aus denjenigen, die am Dach des 3. und 4. Ventrikels liegen. Sehr geringe Mengen entstehen zusätzlich aus den Hirnkapillaren. Bei den Plexus choroidei handelt es sich um zottenförmige, umschriebene Ausstülpungen der Pia mater in die Ventrikel hinein. Überzogen werden sie von spezialisiertem, einschichtigem Ependym. Die Kapillaren der Pia sind in diesen Bereichen mit zahlreichen Poren versehen, sodass den Ependymzellen auf ihrer basalen Seite seröse Flüssigkeit für ihre Transportvorgänge zur Verfügung steht.
Gebildet wird der Liquor durch aktiven Ionen- und Glukosetransport durch die Ependymzellen hindurch ins Ventrikellumen. Das Wasser strömt passiv hinterher (Abb. 1.19). Pro Tag entstehen auf diese Weise etwa 600 ml einer klaren, farblosen, sehr zellarmen (einzelne Lymphozyten) Flüssigkeit. Enthalten ist neben Glukose auch eine sehr geringe Menge an Eiweiß (v.a. Albumin). Der Gehalt an Glukose beträgt lediglich etwa zwei Drittel des Blutes, also 40–60 mg/dl (Serum 65–100 mg/dl). Der pH-Wert entspricht mit 7,4 dem Serum, das spezifische Gewicht liegt mit 1,007 weit darunter.
Der Liquor cerebrospinalis befindet sich in ständiger Bewegung. Aus Öffnungen des 4. Ventrikels gelangt er in den Subarachnoidalraum,Subarachnoidalraum von dem aus er schließlich über Ausstülpungen (Arachnoidalzotten = Granulationes arachnoideae) in Granulationes arachnoideaeArachnoidalzottendie venösen Sinus hinein und damit ins Blut abgeleitet wird (Abb. 1.20).
Der Gesamtraum aus Ventrikeln und Subarachnoidalraum in Schädelhöhle und Wirbelkanal fasst etwa 140 ml Liquor. Die Liquorproduktion beträgt jedoch rund 600 ml/Tag. Dies bedeutet, dass die Flüssigkeit gut 4-mal/24 h vollständig ausgetauscht wird. Wie zügig Zirkulation und Resorption stattfinden, ersieht man daraus, dass Farbstoffe, die in den Subarachnoidalraum gegeben werden, bereits Sekunden später im Blut erscheinen.
Blut-Liquor-Schranke
Die Zusammensetzung Blut-Liquor-Schrankedes Liquor cerebrospinalis wird aktiv durch die Ependymzellen der Plexus choroidei in Verbindung mit den fenestrierten Kapillaren der Pia, welche die Plexus aufbauen, bestimmt. Die Begrenzungen zwischen den Hirnhäuten und dem liquorhaltigen Subarachnoidalraum sind weitgehend undurchlässig und leisten damit keinen nennenswerten Beitrag zu einem etwaigen Stoffaustausch. Die Interzellularspalten zwischen den Ependymzellen der Plexus sind über tight junctions (= Zonulae occludentes; Abb. 1.21) weitgehend abgedichtet. Dadurch ist diese Barriere ähnlich selektiv wie diejenige der Blut-Hirn-Schranke. Es resultiert eine weitgehend konstante Zusammensetzung des Liquor, erkennbar auch an dem konstant gegenüber dem Serum verminderten Gehalt an Ionen, Glukose, Eiweiß und weiteren Stoffen.
Zu beachten ist, dass die Blut-Hirn-SchrankeBlut-Hirn-Schranke eine Grenze zwischen dem Raum der Blutgefäße und den Hirnstrukturen aufbaut. Dagegen begrenzt die Blut-Liquor-Schranke den Austausch zwischen den Räumen von Blut und Liquor, nicht jedoch zwischen dem Liquor und den Hirnstrukturen (Abb. 1.21). Man könnte die Flüssigkeit des Liquor cerebrospinalis gewissermaßen als Ersatz für die interstitielle Flüssigkeit der Peripherie betrachten. Im Zerebrum gibt es keine Lymphgefäße (und keine Lymphknoten) und damit auch keine Lymphflüssigkeit.
Liquor-Hirn-Schranke
Die spezialisiertenLiquor-Hirn-Schranke Ependymzellen der Plexus choroidei sind über tight junctions so eng aneinander befestigt, dass keine Interzellularspalten entstehen. Aus diesem Grund gibt es auch keine nennenswerten passiven Austauschvorgänge zwischen dem Serum, das aus den fenestrierten Kapillaren der Pia-Zotten austritt und dem Liquor. Dagegen sind alle weiteren Ependymzellen der VentrikelEpendymzellenVentrikel lediglich über Zonulae adhaerentes miteinander verbunden, weshalb kleine Interzellularspalten übrig bleiben. Dies bedeutet, dass das Hirngewebe im Bereich der Ventrikel neben der weit überwiegenden Versorgung durch die Blut-Hirn-Schranke in gewissem Umfang zusätzlich aus dem Liquor ernährt wird. Dies gilt allerdings hauptsächlich für die Glukose, denn weitere Stoffe wie z. B. Aminosäuren sind im Liquor nicht nennenswert enthalten.

Exkurs

  • Die Blut-Hirn-Schranke giltBlut-Hirn-Schranke, abgesehen von seltenen Ausnahmen einzelner Regionen, im gesamten Gehirn. Nahezu sämtliche Hirnstrukturen werden dementsprechend außerordentlich selektiv in einem aktiven, rezeptorvermittelten Prozess von Kapillarendothelien und aufliegenden Astrozytenfüßchen mit den benötigten Stoffen versorgt.

  • Demgegenüber beschränkt sich der passive Stoffaustausch zwischen Liquor und Hirngewebe (= Liquor-Hirn-Schranke)Liquor-Hirn-Schranke durch die Lücken des Ependyms hindurch im Wesentlichen auf Hirnsubstanz, die sich im Bereich der Ventrikel befindet, kann also zur Ernährung der weit überwiegenden zerebralen Strukturen keinen Beitrag leisten. Sehr viel undurchlässiger ist dagegen die Blut-Liquor-Schranke, Blut-Liquor-Schrankedie auf den umschriebenen Bereich der Plexus choroidei mit den gefensterten Kapillaren der Pia und dem zugehörigen Ependym begrenzt ist. Da der Transport seröser Flüssigkeit aus dem Interstitium dieses Pia-Bereichs durch die Ependymzellen hindurch ins Lumen der Ventrikel gewissermaßen eine Einbahnstraße darstellt, ergibt sich die „Schrankenfunktion“ der Plexus choroidei eigentlich von selbst. Von daher erschließt sich der Sinn dieser eigens definierten Blut-Liquor-Schranke (Abb. 1.21) nicht so ohne Weiteres, denn es handelt sich um einen aktiven, gerichteten Transport „von a nach b“ und gerade nicht um eine passive „Schranke“ mit irgendwelchen gegenseitigen Austauschvorgängen.

Zusammenfassung

Hirnhäute

  • umhüllen sämtliche zerebralen Strukturen einschließlich Rückenmark und Cauda equina

  • bestehen aus den drei Anteilen:

    • Dura mater: liegt dem Schädelknochen innen an, sehr derb, besitzt hauptsächlich Schutzfunktion – u.a. für die großen venösen Blutgefäße, schiebt sich als Duplikatur zwischen Hirnanteile

    • Arachnoidea: äußerer Anteil der weichen Hirnhaut, liegt der Dura innen an und zieht damit auch über die Furchen hinweg, bildet mit bindegewebigen Bälkchen zwischen sich und der Pia den Subarachnoidalraum, der Liquor cerebrospinalis enthält

    • Pia mater: innerer Anteil der weichen Hirnhaut, gut durchblutet, begrenzt den Subarachnoidalraum, erstreckt sich in sämtliche Furchen und liegt damit den Hirnstrukturen direkt an

Liquor cerebrospinalis

  • füllt die Hirnventrikel und den Subarachnoidalraum

  • Gesamtmenge ca. 140 ml

  • wird an umschriebenen Stellen der 4 Ventrikel in einer Menge von 600 ml/Tag von den Plexus choroidei gebildet

  • zirkuliert aus den Ventrikeln in den Subarachnoidalraum und wird von dort aus in venöse Blutgefäße abgeleitet

  • enthält 40–60 mg/dl Glukose (zwei Drittel des Serums), Ionen, einzelne Leukozyten und sehr geringe Mengen Eiweiß

  • dient als mechanisches Schutzpolster für die zerebralen Strukturen sowie eingeschränkt auch ihrer Ernährung

Blut-Liquor-Schranke

  • fiktive Grenzzone zwischen Liquor und Blut im Bereich der Plexus choroidei

  • setzt sich zusammen aus dem weitgehend dichten Epithel der Ependymzellen sowie der anliegenden Pia mater und deren gefensterten Blutgefäßen

Gliederung des Gehirns

An der Stelle, an derGehirnGliederung das RückenmarkRückenmark (Medulla spinalis) aus derMedullaspinalis Halswirbelsäule in die Schädelhöhle eintritt, wird es zum verlängerten Markverlängertes MarkMark, verlängertes (Medulla oblongataMedullaoblongata oder Myelenzephalon; Medulla = Myelon = Mark) Myelenzephalon(Abb. 1.22). Die große rundliche Öffnung des knöchernen Schädels für diesen Durchtritt, als Teil des Os occipitale (Hinterhauptsbein), ist das Foramen magnumForamenmagnum. Die nach oben (rostral) auf die Medulla folgende Schicht heißt BrückeBrücke (Pons). PonsSie bildet eine Ausstülpung nach ventral. Als dritte Schicht folgt schließlich das MittelhirnMittelhirn (Mesenzephalon). MesenzephalonMedulla, Pons und Mittelhirn werden zum HirnstammHirnstamm zusammengefasst.

Merke

Im menschlichen Körper werden Strukturen, die oberhalb einer weiteren Struktur, also dem Schädel (Cranium) zu gelegen sind, pauschal als kranial bezeichnet, solche, die unterhalb einer beliebigen Struktur, also in Richtung der Füße gelegen sind, als kaudal („schwanzwärts“) (Fach Basiswissen). Das Herz liegt kaudal des Halses, aber kranial des Bauchraums. Während der Begriff kaudal in der Schädelhöhle uneingeschränkt gültig bleibt, entsprechend auch ventral und dorsal, medial und lateral, kann die Definition kranial nicht mehr verwendet werden, denn innerhalb des Kopfes ist alles kranial. Wenn man also definieren möchte, dass sich z. B. das Zwischenhirn oberhalb des Hirnstamms befindet, ersetzt man den Begriff kranial durch rostral. Rostral bedeutet „dem vorderen Körperende zu gelegen“ (Rostrum = Schnabel). Natürlich hätte man auch von vornherein im gesamten Organismus rostral an Stelle der Zweiteilung kranial/rostral verwenden können, doch wäre das zu einfach geworden.

Dorsal des Hirnstamms sitzt dasCerebellum KleinhirnKleinhirn (Cerebellum). Zwischen Medulla und Pons einerseits und dem Kleinhirn andererseits befindet sich der 4. Ventrikel, der kaudal in den Zentralkanal des Rückenmarks übergeht. Dieser ist beim Erwachsenen häufig verödet, also verschlossen, was auf seine geringe Bedeutung hinweist. Kleinhirn, Pons und Medulla werden gemeinsam auch als RautenhirnRautenhirn (RhombenzephalonRhombenzephalon) bezeichnet. Die Bezeichnung ist entwicklungsgeschichtlich zu verstehen, weil sich diese Hirnanteile aus einer gemeinsamen Anlage am Kopfende des Neuralrohrs entwickeln, das an die Form einer Raute erinnert. Allerdings ist auch der Boden des 4. Ventrikels rautenförmig geformt, sodass hinsichtlich der Namensgebung auch dieser Bezug hergestellt werden kann.
Oberhalb des Hirnstamms, eingeschoben zwischen Mittelhirn und Großhirn, befindet sich das ZwischenhirnZwischenhirn (Dienzephalon). DienzephalonEs besteht im Wesentlichen aus ThalamusThalamus und HypothalamusHypothalamus. Innerhalb des Thalamus liegt der 3. Ventrikel. Ventral und unterhalb des Hypothalamus hängt am Hypophysenstiel (Infundibulum) die HypophyseHypophyse. Dorsal auf dem Thalamus sitzt die EpiphyseEpiphyse (Zirbeldrüse). ZirbeldrüseBeide Strukturen gehören zum endokrinen, hormonproduzierenden System. Allerdings werden auch im Hypothalamus Hormone gebildet.
Der oberste, entwicklungsgeschichtlich jüngste Anteil des Gehirns ist Großhirndas Großhirn (Endhirn, Telenzephalon, Cerebrum).EndhirnTelenzephalon EsCerebrum liegt Cerebrumdem Boden der knöchernen Schädelhöhle, dorsal dem Tentorium auf und umgibt mit seinen seitlichen Anteilen (Schläfenlappen) das Zwischenhirn.

Merke

EncephalonEncephalon ist die Bezeichnung für die Gesamtheit der Strukturen, die in („En-“) der Schädelhöhle (Cephalon) liegen, also für das Gehirn vom Großhirn bis zu Medulla bzw. Kleinhirn. Der Begriff Cerebrum wird häufig synonym verwendet, steht allerdings korrekterweise für das Großhirn, sodass der etwas ungebräuchliche Begriff des Telencephalon (Großhirn, Endhirn; Telos = Ende) entbehrlich ist.

Dass die Zuordnung zum Großhirn allerdings doch nicht so allgemeingültig ist, erkennt man an der Begrifflichkeit cerebral (zerebral), die sowohl auf das Großhirn als auch auf das Gehirn insgesamt bezogen wird, weil der hierfür eigentlich korrektere Begriff encephal vergleichsweise ungebräuchlich ist und eine weitere medizinische Zuordnung nicht zur Verfügung steht. Es bietet sich demnach an, den jeweils wahrscheinlichsten Zusammenhang zu berücksichtigen, wenn irgendwo Cerebrum bzw. cerebral auftaucht.

Der knöcherne Boden des Schädels, die SchädelbasisSchädelbasis, lässt sich in drei Etagen untergliedern (Abb. 1.23). Vorne und am höchsten liegend befindet sich die vordere SchädelgrubeSchädelgruben, gebildet vom Stirnbein und Teilen des Keilbeins. Im mittleren Abschnitt wird die mittlere Schädelgrube vom Schläfenbein und dorsalen Anteilen des Keilbeins aufgebaut. Dorsal, noch hinter dem Foramen magnum schließlich befindet sich die hintere Schädelgrube, die überwiegend vom Hinterhauptsbein gebildet wird. Dort liegt das Kleinhirn, während das Großhirn die vordere und mittlere Schädelgrube ausfüllt und in seinem hinteren Anteil dem Tentorium cerebelli aufliegt. Die stabile Duraplatte des Tentorium bewahrt das Kleinhirn vor einer Druckbelastung durch den occipitalen Anteil des Großhirns.
Das Gewicht des GehirnGehirnGewichts mit all seinen Anteilen beträgt beim Erwachsenen rund 1,4 kg. Etwa 85 % davon entfallen auf das Großhirn. Das Gehirn der Frau wiegt im Durchschnitt gut 100 g weniger (1,3 kg) als das des Mannes, was in erster Linie mit dem geringeren Körpergewicht zusammenhängt. Etwas kleinere Organe und die geringere Zahl an Muskelfasern benötigen eben auch weniger vegetative und motorische Neurone zu ihrer Versorgung. Die Gewichtszunahme von den rund 400 g des Neugeborenen bis zum Gehirn des Erwachsenen entsteht nicht durch eine Neubildung von Neuronen, die nach der Geburt nicht mehr möglich ist, sondern durch eine Vermehrung von Gliazellen, das Wachstum von Axonen und Dendriten und die Ausbildung zusätzlicher Verschaltungen zwischen den Hirnanteilen. Auch das erweiterte Ventrikelsystem enthält eine größere Menge an Liquor.

Großhirn

Das GroßhirnGroßhirn (EndhirnEndhirn, TelenzephalonTelenzephalon, Cerebrum) besteht Cerebrumaus zwei Hälften, den Hemisphären, Hemisphärendie durch die Falx cerebri Falxcerebriabgetrennt werden. Die Falx ist ventral an der Crista galli („Hahnenkamm“) befestigt. Bei diesem knöchernen Fortsatz handelt es sich um eine Vorwölbung des Siebbeins (Os ethmoidale) in die Mitte der vorderen Schädelgrube. Auf beiden Seiten der Crista galli beginnt mit dem Bulbus olfactorius die Riechbahn. Entwicklungsgeschichtlich bilden sich die beiden Hemisphären aus zwei getrennten Anlagen am vorderen Ende des Neuralrohrs, die sich in der Folge vergrößern und aufeinander zuwachsen, bis sie sich nahezu berühren.
Das Wachstum des Großhirns führt zu Einstülpungen seiner Oberfläche. Die entstehenden Furchen heißen Sulci (Furchen), GehirnSulci, die zwischen den Sulci liegenden Vorwölbungen nennt man GyrusGyri (Windungen). Die Faltung der Hirnoberfläche bewirkt eine ausgeprägte Volumenzunahme der Großhirnrinde. Durch tiefer reichende Furchen lassen sich einzelne LappenLappen, Gehirn (Lobus; Plural Lobi) gegeneinander abgrenzen, deren Benennungen sich an Lobi, Gehirnden Schädelknochen ausrichten bzw. deren Lage entsprechen. Die zentral liegende Insel (Insula) wird von Teilen des Stirn-, Schläfen- und Scheitellappens umgeben und ist von außen nicht zu erkennen.
Anteile des Großhirns sind (Abb. 1.24):
  • Lobus frontalis (Stirnlappen, Frontallappen)LobusfrontalisLobusparietalisLobustemporalisLobusoccipitalisStirnlappenFrontallappenScheitellappenParietallappenSchläfenlappenTemporallappenHinterhauptlappenOkzipitallappen

  • Lobus parietalis (Scheitellappen, Parietallappen)

  • Lobus temporalis (Schläfenlappen, Temporallappen)

  • Lobus occipitalis (Hinterhauptlappen, Okzipitallappen)

  • Insula (Insel)Insula

Die einzelnen Windungen (Gyri) und trennenden Furchen (Sulci) werden entsprechend ihrer Lage bezeichnet. Dies soll anhand der Abbildung (Abb. 1.25) lediglich beispielhaft gezeigt werden, weil es weder für die Prüfung noch für den medizinischen Alltag wichtig ist. Abgesehen vom Sulcus lateralis Sulcuslateralisbesitzt lediglich der SulcusSulcuscentralis centralis als Grenze zwischen den beiderseitigen Frontal- und Scheitellappen größere Bedeutung:
  • Der Gyrus precentralis als Gyrusprecentralisdorsaler Anteil des Lobus frontalis steuert über efferente Bahnen die Motorik Motorikdes Körpers. Diese efferenten Bahnen werden in ihrer Summe als PyramidenbahnPyramidenbahn bezeichnet. Afferente Zuflüsse erhält der Gyrus precentralis v. a. aus dem limbischen System, in dem der Bewegungsimpuls entsteht, aus Basalganglien und Kleinhirn sowie aus dem benachbart liegenden Assoziationscortex (Gyri frontales).

  • Dagegen ist im Gyrus postcentralis Gyruspostcentralisals vorderstem Anteil des Lobus parietalis die SensibilitätSensibilität des Organismus abgebildet.

Homunkulus
Die einzelnen Areale der beiden Gyri pre- und postcentralis lassen sich spezifisch den Körperregionen zuordnen – sie sind somatotopisch gegliedert. Ein definierter Rindenbereich ist für bestimmte Muskeln und damit auch für definierte Bewegungen zuständig. Es entsteht der sog. Homunkulus („kleiner Mensch“),Homunkulus ein verzerrtes Abbild des Körpers, bei dem besonders reichlich nerval versorgte Anteile wie Gesicht und Hände überrepräsentiert erscheinen. Aus den Abbildungen (Abb. 1.26) wird die Organisation des prä- und postzentralen Gyrus deutlich (ohne Prüfungsrelevanz).
Verschaltung der Nervenzellen
Die NeuroneNervenzellenVerschaltung der Hirnrinde lassen sich in drei Anteile untergliedern, indem ihre Axone zu unterschiedlichen Hirnanteilen ziehen. Die Fasern sind in der Regel zu Bahnen zusammengefasst:
  • AssoziationsfasernAssoziationsfasern: Die Axone sind mit Neuronen derselben Hirnhälfte verschaltet.

  • KommissurenfasernKommissurenfasern: Die Axone ziehen zur gegenüberliegenden Hemisphäre. In der Summe bilden sie den sog. BalkenBalken (Corpus callosum). Corpuscallosum

  • ProjektionsfasernProjektionsfasern: Die Axone dieser kortikalen Nervenzellen ziehen zu basalen Hirnanteilen oder zum Rückenmark. In ihrer Summe ergeben die Projektionsbahnen die Capsula internaCapsulainterna und weitere, weniger im Vordergrund stehende Faserzüge.

Das Corpus callosum besteht aus rund 200 Millionen Neuriten, die von der einen Hemisphäre zur anderen ziehen. Es schmiegt sich von unten an den Gyrus cinguli (Abb. 1.27). MakroskopischGyruscinguli erkennbar wird es, wenn man die beiden Hemisphären im Bereich ihrer trennenden Fissur (Fissura longitudinalis cerebri) auseinanderzieht und in die Tiefe schaut. Die Gyri cinguli (Cingulum = Gürtel) der beiden Hemisphären gehören im vorderen Anteil zum Stirn- und im hinteren Teil zum Schläfenlappen der jeweiligen Großhirnhälfte. Sie sind gemeinsam mit Hippocampus, dem Corpus mamillare des Zwischenhirns und weiteren Strukturen Teil des limbischen Systemslimbisches System.
Die Verbindung der beiden Hemisphären durch die Kommissurenfasern des Corpus callosumCorpuscallosum (Abb. 1.27) dient Koordinationder Koordination und Feinabstimmung.FeinabstimmungKoordination Die eine Hirnhälfte erfährt auf diese Weise, was die andere gerade tut oder beabsichtigt. Dies hat z. B. Bedeutung in Bezug auf die Motorik, weil eine Hemisphäre nur eine Körperseite steuert und die andere dazu in Gleichklang gebracht werden muss. Außerdem üben die Hemisphären teilweise unterschiedliche Funktionen aus, indem die sog. dominante Hälfte eher logische, mathematische oder sprachliche Funktionen erfüllt, während die untergeordnete Hälfte mehr für künstlerische Aufgaben oder die Intuition, das „Bauchgefühl“ zuständig ist. Die Begrifflichkeiten dominant und untergeordnet sind historisch entstanden und haben mit tatsächlichen Rangordnungen selbstverständlich nichts zu tun. Es gibt lediglich etwas abweichende Schwerpunkte. Andererseits ist es dadurch möglich, dass ein zu sehr betontes logisch-mathematisches Denken die in manchen Lebenslagen sehr viel hilfreicheren intuitiven oder phantasievollen Lösungsansätze blockiert, sodass dann eben die „dominante = schlechtere“ Lösung gewählt wird.
Unterhalb des Corpus callosum zieht ein weiteres Faserbündel, der FornixFornixGewölbe (Gewölbe; Abb. 1.27),HippocampusCorpusmamillare aus dem basal im Schläfenlappen liegenden Hippocampus zum Corpus mamillare des Zwischenhirns. Direkt unterhalb des Fornix befindet sich der 3. Ventrikel, eingerahmt vom Thalamus des Zwischenhirns.
Graue und weiße Substanz
Der äußere Teil des Großhirns, die GroßhirnrindeGroßhirnrinde (Cortex cerebri) besteht aus Nervenzellen, Cortex cerebridie ihr makroskopisch eine graue Farbe verleihen (Abb. 1.28). Dies ist die Substantia griseaSubstantia grisea (graue Substanzgraue SubstanzGehirn). Sie wird an einzelnen Stellen bis zu 5 Millimeter dick und enthält in der Summe 12–15 Milliarden Nervenzellen. Die Rinde überzieht wie ein Mantel das gesamte Großhirn und wird deshalb auch als PalliumPallium (= Mantel) bezeichnet. Sie ist aus mehreren Schichten aufgebaut und umfasst nach Brodmann insgesamt mehr als 200 abgrenzbare Areale. Das hat keine weitere Bedeutung und braucht nicht besprochen zu werden. Unter den verschiedenen Neuronen herrschen pyramidenartig geformte, zum Teil auffallend große Zellen, die sog. PyramidenzellenPyramidenzellen vor. Sie stellen etwa 75 % der kortikalen Neurone. Ein Teil von ihnen bildet mit ihren Axonen die PyramidenbahnPyramidenbahn. Diese, wie auch alle anderen, sind auf vielfältigste Weise mit weiteren Nervenzellen von Rinde, Basalganglien usw. verschaltet.
Unterhalb der Rinde befindet sich das GroßhirnmarkGroßhirnmark (Abb. 1.28). Da es neben Zellen der Neuroglia aus den myelinisierten Faserzügen (Axone und Dendriten) der in der Rinde liegenden (kortikalen) Neurone besteht, ist es weißlich gefärbt (Substantia alba = weiße Substanz). Substantia albaDaraus geht hervor, dass auch BalkenBalken und FornixFornix weiß erscheinen, während die im Inneren des Marks liegenden BasalganglienBasalganglien grau gefärbt sind. weiße SubstanzGehirn
Den größten Anteil an der weißen Substanz stellen Bahnen aus AssoziationsfasernAssoziationsfasern, die verschiedene Rindenfelder einer Hemisphäre miteinander verbinden. Einzelne Bahnen tragen Namen wie Fasciculus longitudinalis oder Fasciculus uncinatus. Das CingulumCingulum liegt direkt oberhalb des Balkens im Gyrus cinguli und verbindet eine Area des Stirnlappens mit dem Hippocampus des Schläfenlappens derselben Hirnhälfte.
Im Inneren der beiden Hemisphären, medial und oberhalb der Basalganglien (Nuclei basales), liegen die beiden Seitenventrikel, Seitenventrikelderen vordere, hintere bzw. untere Ausdehnungen als Vorder-, Hinter- und Unterhorn bezeichnet werden (Abb. 1.29).
Basalganglien
Zentral in der Tiefe Basalgangliendes Großhirns, am Übergang zum Zwischenhirn, liegen inmitten weißer Substanz Ansammlungen von Nervenzellen (= graue Substanz), die als Basalganglien bzw. Basalkerne (subkortikale Kerne)Basalkerne (subkortikale Kerne) bezeichnet werden. Die wesentlichen Basalganglien sind Nucleus caudatusNucleuscaudatus, PutamenPutamen, Globus pallidusGlobuspallidus (Pallidum) Pallidumund, kaudal der übrigen, Corpus amygdaloideumCorpusamygdaloideum (Mandelkern; Abb. 1.29). Das Claustrum, Claustrumeine dünne Schicht lateral des Putamen, wird nicht mehr zu den Basalkernen gerechnet (Abb. 1.30). Es bildet gewissermaßen den Übergang zur Insula, von dieser sowie den eigentlichen Basalganglien lediglich durch Faserzüge weißer Substanz (Capsula externaCapsulaexternaCapsulaextrema und Capsula extrema) getrennt (Abb. 1.30). Auch den MandelkernMandelkern möchte man inzwischen nicht mehr bei den Basalkernen haben. Dafür zählt man nun Kerngebiete des Mittelhirns (Substantia nigra)Substantia nigra bzw. Zwischenhirns (Nucleus subthalamicus) Nucleussubthalamicusdazu, weil sie eine funktionelle Einheit mit den eigentlichen Basalganglien bilden. Während man also bisher die anatomische Lage der basal im Großhirn liegenden Kerne für Einteilung und Namensgebung benutzte, steht nun die funktionelle Zusammengehörigkeit der Kerngebiete im Vordergrund.
Nucleus caudatus und Putamen lassen sich zum StriatumStriatum (Corpus striatumCorpusstriatum) zusammenfassen, weil sie eher „zufällig“ durch die Capsula internaCapsulainterna etwas unvollständig voneinander getrennt wurden. Man kann theoretisch auch Putamen und Pallidum aufgrund ihrer gemeinsamen Form als LinsenkernLinsenkern (Nucleus lentiformis)Nucleuslentiformis bezeichnen sowie, um das Maß vollzumachen, den vordersten Anteil von Nucleus caudatus und Putamen, an dem die beiden Kerne noch eine Einheit darstellen, als Nucleus accumbens.Nucleusaccumbens

Hinweis Prüfung

Für Prüflinge ohne „masochistische Neigungen“ reicht es völlig aus sich zu merken, dass die Basalganglien v.a. aus

  • Nucleus caudatus,

  • Putamen und

  • Pallidum

bestehen. Funktionell kann man noch den Nucleus subthalamicus und die Substantia nigra dazuzählen.

  • Das Striatum Striatumbildet eine entscheidende Umschaltstation im extrapyramidalen System.extrapyramidales System Hier werden Bewegungsimpulse unterdrückt bzw. dem erforderlichen Umfang angepasst.

  • Auch das Pallidum Pallidumgehört zum extrapyramidalen System. Es ist in Leitungsbahnen zwischen Thalamus und motorischer Hirnrinde eingeschaltet und sendet Impulse für Muskelbewegungen zum Gyrus precentralis. Es dient demnach überwiegend als Antagonist des Striatum, enthält jedoch auch einen kleineren Bereich, der die Motorik hemmt bzw. überschießende Impulse an die Situation anpasst. Koordiniert werden die beiden Anteile beiderseits durch einen Kern des Zwischenhirns, der seiner anatomischen Lage entsprechend als Nucleus subthalamicusNucleussubthalamicus bezeichnet wird, funktionell zu den Basalganglien gehört und sowohl efferent als auch afferent eng mit dem Pallidum verschaltet ist. Auf ähnliche Weise hängt die Substantia nigra Substantia nigrades Mittelhirns mit all diesen Strukturen zusammen. Das Kerngebiet ist in Planungen von Bewegungen BewegungenPlanungenPlanung von Bewegungenintegriert und startet gewissermaßen ihren Ablauf, indem es die Unterdrückung von Bewegungsimpulsen durch das Striatum seinerseits hemmt. Das Striatum wird dadurch in seiner theoretisch möglichen Maximalfunktion limitiert bzw. auf eine gewisse Minderung überschießender Bewegungen reduziert. Diese gegenseitigen Beeinflussungen der extrapyramidalen Instanzen sind letztendlich die Voraussetzung für harmonische, dem jeweils optimalen Umfang angepasste Bewegungsabläufe.

Ein gutes Beispiel für die möglichen Folgen einer Störung dieser Harmonie bietet das Parkinson-Syndrom (Kap. 4.4),Parkinson-Syndrom bei dem u.a. die Funktion der Substantia nigra gemindert bzw. ausgefallen ist und damit auch die Regulierung und Anpassung des Striatum an die jeweiligen Erfordernisse. Dessen nunmehr verstärkte Unterdrückung von Bewegungsimpulsen führt zur Hemmung sämtlicher motorischen Aktivitäten (Akinese bzw. Hypokinese).
  • Das Corpus amygdaloideum (Mandelkern) CorpusamygdaloideumMandelkernist Teil des limbischen Systems (s. unten) limbisches Systemund damit zuständig für die Verarbeitung von Gedächtnisinhalten und Emotionen. GedächtnisinhalteEmotionenDabei agiert der Mandelkern offensichtlich bevorzugt als „Angstzentrum“Angstzentrum und initiiert emotionale Entscheidungen wie Kampf und Flucht. Verschaltet ist er, abgesehen von Zwischenhirn und Vegetativum, besonders mit dem sog. präfrontalen Cortex, präfrontaler Cortexalso dem vordersten Anteil des Frontallappens. Dort findet eine logische Bewertung der emotionalen Aspekte statt, sodass eine situationsgerechte Reaktion auf angsteinflößende Ereignisse ablaufen kann. Ist der präfrontale Cortex oder seine nervale Verbindung zum Mandelkern gestört, gewinnen potenziell furchteinflößende Ereignisse an emotionaler Bedeutung und können nicht mehr adäquat bewertet und beantwortet werden. Es scheint möglich, dass dies den nicht so ganz selten anzutreffenden Angststörungen Angststörungenzugrunde liegt. Andersherum könnte eine Minderfunktion der Amygdala zur Fehleinschätzung bedrohender Situationen führen.

  • Die Funktion des Claustrum istClaustrum immer noch wenig erforscht. Wahrscheinlich ist es an sexuellen Empfindungen sexuelle Empfindungenbeteiligt. Möglicherweise beteiligt es sich zusätzlich zum Thalamus an Entscheidungen darüber, ob äußere Reize bewusst wahrgenommen werden oder nicht. Auch eine Verknüpfung dieser in Studien hergestellten Bezüge scheint möglich, weil gerade in sexuell dominierten Situationen verschiedenste Reize und Aspekte der Umwelt ausgeblendet werden können.

Merke

Nach der aktualisierten, aber noch nicht durchgängig angewandten Nomenklatur sind die eigentlichen Basalganglien auf Striatum (Nucleus caudatus, Putamen) und Pallidum reduziert. Funktionell rechnet man Substantia nigra (Mittelhirn) und Nucleus subthalamicus (Zwischenhirn) dazu und hat damit die zentrale Steuerung des extrapyramidalen Systemsextrapyramidales SystemSteuerung zusammengefasst und definiert.

Capsula interna
Die motorischenCapsulainterna Nervenbahnen, die den Gyrus precentralis des Großhirns verlassen, ziehen auf beiden Seiten durch das Corpus striatumCorpusstriatum und unterteilen es in einen medialen Abschnitt, den Nucleus caudatusNucleuscaudatus, und das außen und gleichzeitig tiefer liegende PutamenPutamen. Auch Teile des Zwischenhirns (Thalamus) liegen medial diesen Nervenbahnen an, während sich lateral ans Putamen das Claustrum und schließlich die Insula anschließen.
Die gebündelten Nervenfasern selbst werdeninnere Kapsel als innere Kapsel (Capsula interna) bezeichnet. Die Anordnung der Axone ist dort streng organisiert (Abb. 1.30). Im vorderen Anteil der Kapsel (Crus anterius) verlaufen z. B. Fasern, die zu Thalamus oder Brücke ziehen. Im hinteren Anteil (Crus posterius) ziehen u. a. Fasern als Teil der Pyramidenbahn zu Neuronen des Rückenmarks, aus denen Rumpf und Extremitäten motorisch innerviert werden. Im Verbindungsstück, dem Knie (Genu) der Capsula interna, laufen Axone zu Kerngebieten der Hirnnerven des Hirnstamms. Auch diese Fasern gehören zur Pyramidenbahn.

Hinweis Prüfung

Die Organisation der inneren Kapsel besitzt für die Prüfung keinerlei Bedeutung.

Besonderheiten des Stirnlappens
Der Lobus frontalisStirnlappen Lobusfrontalisliegt in der vorderen Schädelgrube. Bei Aufsicht von lateral stellt der Sulcus centralis die Grenze zum Scheitellappen und der Sulcus lateralis die Begrenzung zum Schläfenlappen dar (Abb. 1.25). In seinem dorsalen Anteil, dem Gyrus precentralis, Gyrusprecentralisbefindet sich die (willkürliche) motorische Steuerung motorische Steuerungder peripheren Muskulatur (motorischer Homunkulus).motorischer HomunkulusHomunkulusmotorischer Basal, an der Grenze zum Schläfenlappen, ist das Broca-ZentrumBroca-Zentrum für die motorische Artikulation der Sprache zuständig. In der Mitte der vorderen Schädelgrube liegen N. olfactoriusNervusolfactorius (I) und Bulbus olfactoriusBulbus olfactorius dem Stirnlappen unten an (Abb. 1.27). Die Fasern des N. olfactorius ziehen aus dem hinteren oberen Bereich der Nasenschleimhaut in die vordere Schädelgrube. Der Nerv ist als erster von insgesamt XII Hirnnerven für den GeruchssinnGeruchssinn zuständig (Kap. 1.10.1). Der Stirnlappen beinhaltet die intellektuellen Fähigkeiten sowie psychische und motorische integrative Handlungen.integrative Handlungen
Der vorderste Anteil des Stirnlappens wird präfrontaler Cortex genannt (s. oben). Seine Zentren kommunizieren mit dem limbischen System und dienen gegenüber dessen emotionalen Aspekten gewissermaßen als logische Kontrollinstanzen. Demselben Ziel dient ihre Verschaltung mit sämtlichen sensorischen Afferenzen, also den Sinneseindrücken aus Körperperipherie und Umgebung. Wahrnehmungen oder Gedächtnisinhalte und ihre emotionalen Bewertungen werden hier mit logischen Elementen bzw. Erfahrungen verknüpft, sodass die Reaktionen rational angepasst werden können.
Besonders in einem relativ umschriebenen Bereich des präfrontalen Cortex – oberhalb der Orbita der dominanten (meist linken) Seite – scheint sich eine Art Zentrum zu befinden, das für rationale Entscheidungen und Verhaltenskontrolle Verhaltenskontrollezuständig ist. Die Aktivität dieses Zentrums wird durch Heroinkonsum gehemmt. Interessant ist, dass bei einem Orgasmus beider Geschlechter dieselbe Inaktivierung dieses Bereichs zu messen ist, wodurch sich laut einer aktuellen Studie auch insgesamt die zerebral messbaren Veränderungen zu gleichen scheinen.

Pathologie

Bei Schädigung des Stirnlappens sind Antrieb und Persönlichkeit verändert. Ohne Berücksichtigung von Ausfällen des Gyrus precentralis oder Broca-Zentrums kommt es zur PerseverationPerseverationen, zu „Witzelsucht“, AffektlabilitätAffektlabilität und EcholalieEcholalie. WitzelsuchtMit Perseveration meint man das Festhalten an bzw. ständige Wiederholen von bestimmten Handlungen oder Redewendungen. Echolalie bezeichnet das automatische und sinnfreie Nachsprechen von gehörten Worten oder Sätzen.

Besonderheiten des Scheitellappens
Der Lobus parietalis ScheitellappenLobusparietaliswird durch den Sulcus centralis vom Stirnlappen und durch den Sulcus lateralis vom Schläfenlappen getrennt (Abb. 1.25). Die wichtigste Struktur des Lappens stellt der Gyrus postcentralis Gyruspostcentralisdar, der den somatosensorischen Homunkulus enthält. Hier werden die sensiblen Empfindungen der Peripherie, also Tastsinn, Temperatur- und somatosensorischer HomunkulusHomunkulussomatosensorischerSchmerzempfindung, nach Leitung durch den Thalamus, abgebildet und wahrgenommen.
Besonderheiten des Schläfenlappens
Der Lobus temporalis liegt inSchläfenlappenLobustemporalis der mittleren Schädelgrube. Er enthält die HörrindeHörrinde, an der die Hörstrahlung aus dem Innenohr endet und in Klangbilder übersetzt wird. Zusätzlich befindet sich im (zumeist) linken Temporallappen das Wernicke-ZentrumWernicke-Zentrum – ein Bereich, Sprachzentrumsensorischesin dem gehörte Worte mit Bekanntem verglichen und dadurch wiedererkannt werden.
Unten und medial gelegen, bei der Aufsicht von lateral also nicht sichtbar, sind als wichtige Strukturen Gyrus parahippocampalisGyrusparahippocampalis (Abb. 1.27) und HippocampusHippocampus zu nennen. Dort befinden sich die Zentren für den GeruchssinnGeruchs- und GeschmackssinnGeschmackssinn. Außerdem gehören Gyrus parahippocampalis und Hippocampus zum sog. limbischen Systemlimbisches System.
Besonderheiten des Hinterhauptlappens
Der LobusoccipitalisLobus occipitalis lHinterhauptlappeniegt auf dem Tentorium cerebelli. Er enthält als besonders bedeutsame Struktur das primäre Sehzentrum, an dem die Sehbahn endet.Sehzentrumprimäres
Insula
Die Insel Insulaliegt in der Tiefe des Großhirns im Bereich bzw. hinter dem Sulcus lateralis (Abb. 1.24, Abb. 1.25). SulcuslateralisVon lateral, vorne, hinten und oben wird sie von Rindenanteilen des Schläfen-, Stirn- und Scheitellappens, den sog. Opercula („Deckeln“) bedeckt. Medial befinden sich Assoziationsfasern (Capsula extrema)Capsulaextrema und daran anschließend das Claustrum. Auf derselben Höhe schließlich, wiederum medial dieser Strukturen, finden sich die Basalganglien sowie der Thalamus des Zwischenhirns (Abb. 1.30).
Die Insel stellt neben den Basalganglien den entwicklungsgeschichtlich ältesten Teil des Großhirns dar. Offensichtlich übernahm sie in grauer Vorzeit bereits Teilaspekte der sehr viel später nachfolgenden Großhirnlappen und fasste sie in stark reduzierter Form zusammen. Interessant ist, dass die Insula im Zuge der Übertragung dieser ursprünglichen Fähigkeiten auf das differenziertere und wesentlich erweiterte Niveau nachfolgender Großhirnanteile nicht entwertet oder gar überflüssig wurde. Sie scheint sich eher parallel hierzu selbst in gewissem Umfang weiterentwickelt zu haben. Jedenfalls ist sie beim Menschen im Vergleich zu Menschenaffen oder weiteren, relativ hochentwickelten Gehirnen überproportional groß, auch wenn ihr Durchmesser nur wenig über eine 2-Euro-Münze hinausreicht.
Man geht heute davon aus, dass die sensorischen Rindenfelder sensorische Rindenfelderfür Geruch und Geschmack (Schläfenlappen), für das Sehen (Thalamus und Hinterhauptslappen) sowie die afferente und efferente Verarbeitung von Hören und Sprache (Hörrinde, Broca- und Wernicke-Zentrum in Schläfen- und Stirnlappen) grundsätzlich der Kommunikation mit der Insula bedürfen. So ist sie z. B. beim Sprachverständnis dem Wernicke-Zentrum zugeschaltet und bei der Artikulation dem Broca-Zentrum. Beide Funktionen sind bei einem Ausfall der Insel gestört. Eine emotionale Bewertung von Geruch und Geschmack scheint ohne Insula nicht zu gelingen. Dies gilt v.a. auch für deren Extreme wie z. B. Ekel einerseits und Abhängigkeitsentwicklungen Abhängigkeitsentwicklungenandererseits. Beispielsweise kann die Zerstörung der Inselrinde im Rahmen eines Schlaganfalls einen starken Raucher von seiner Sucht befreien. Im Rahmen sexueller Empfindungen interagiert die Insel nicht nur mit dem limbischen System, sondern auch mit dem anatomisch direkt benachbarten Claustrum.
Angesichts der sehr viel später entwickelten Großhirnlappen mit ihrer Übernahme samt Weiterentwicklung ursprünglicher Fähigkeiten ist es bemerkenswert, dass die Insel einen Teil ihrer Ausstattung nicht nur beibehalten bzw. weiter verfeinert hat, sondern dass etliche Eigenschaften sogar exklusiv geblieben sind:
  • Die Insula repräsentiert das Bewusstsein, das eigene Selbst,Bewusstsein die Abgrenzung des Ich, wie sie neben dem Menschen nur wenigen Tieren zu Eigen ist – neben den Primaten v.a. Walen (und Delphinen), Elefanten und Krähen. Passend hierzu gelangen auch sämtliche Körperempfindungen zu diesem Großhirnbereich und werden wahrgenommen und verarbeitet. Dies gilt u.a. für das Gleichgewicht, für Empfindungen wie Hunger und Durst, für Schmerzen aus dem Bereich von Haut und inneren Organen, für Atemnot, Übelkeit oder auch den Füllungszustand von Blase und Darm („Völlegefühl“). Für die Verarbeitung sensibler Empfindungen aus der Körperperipherie wie auch der Verarbeitung von u.a. Hunger oder Durst ist eine enge Verschaltung mit dem Zwischenhirn erforderlich, wobei die jeweilige Gewichtung und Relation zwischen den zahlreich beteiligten Zentren noch unklar ist.

  • Das in der Insel verankerte Ich-Erleben beinhaltet gleichzeitig die unmittelbare Wahrnehmung sämtlicher Emotionen EmotionenWahrnehmungeines bestimmten Augenblicks. Die Verschaltung mit den verschiedenen Kerngebieten des limbischen Systems erzeugt jedoch über die Information hinaus auch eine Bewertung dieser Gefühle. Während der präfrontale Cortex offensichtlich für eine logische bzw. intellektuelle Zuordnung sorgt, scheint die Inselrinde den intuitiven Part zu übernehmen, das sog. „Bauchgefühl“. BauchgefühlDies führt dazu, dass die Insula gerade in komplexen, unübersichtlichen, besonders „verzwickten“ Konstellationen zur Lösung von Problemen beiträgt, während sie sich aus üblichen Alltagssituationen weitgehend „heraushält“. Die besondere Befähigung zur Lösung komplexester Zusammenhänge, soweit sie das eigene Ich betreffen, erhält sie exklusiv allein schon deswegen, weil ausschließlich in diesem Hirnareal neben der Beachtung des eigenen Selbst und der vollständigen emotionalen Abbildung des Augenblicks auch noch sämtliche sensiblen und sensorischen Informationen aus Umwelt und Körperperipherie zusammenlaufen.

  • In einer Übersichtsarbeit von 2014 (Wittmann) werden einzelne Studien nebst eigenen Untersuchungen und v.a. Interpretationen dazu benutzt, der Insula die Wahrnehmung der Zeit, die Rolle einer inneren Uhrinnere Uhr Zeitwahrnehmungzuzuordnen. Aus Sicht des Autors werden dabei allerdings unzulässige Bezüge hergestellt, Mutmaßungen als Ersatz für Belege genommen. Man sollte demnach bei diesem Punkt eher künftige Forschungsergebnisse abwarten.

  • Ein ganz wesentlicher Aspekt menschlichen Zusammenlebens ist ebenfalls exklusiv der Insula zugeordnet. Sie verarbeitet nicht nur Leid und Schmerz, die uns selbst betreffen, sondern auch deren Wahrnehmung bei anderen. Dieses Mitfühlen bzw. Sich-in-andere-hineinversetzen ist die Grundlage der Empathie. EmpathieAuf vergleichbare Weise entsteht das Gefühl für Fairness. Es erscheint an dieser Stelle folgerichtig, dass der Autismus Autismus(sog. Autismus-Spektrum-Störungen; Kap. 7.13.4) nach aktuellen Untersuchungen der Max-Planck-Gesellschaft Autismus-Spektrum-Störungenangeborenen Defekten der Inselrinde zugeordnet wird. Es scheint sich überwiegend um eine Minderfunktion inhibitorischer Synapsen zu handeln. Aufgrund dieser Zusammenhänge Synapsenhemmende (inhibitorische)darf man nun wohl mittelfristig auf eine symptomatische Therapie hoffen, z. B. über eine pharmakologische Stimulation dieser Synapsen.

Zusammenfassend wurden also etliche, ursprünglich in der Insula angelegte sensible und sensorische Fähigkeiten von den phylogenetisch jüngeren Großhirnlappen übernommen, auf zahlreiche Zentren mit einem Vielfachen an Neuronen verteilt und dadurch wesentlich erweitert, ohne dass hierbei die Kommunikation mit der Insel aufgegeben worden wäre. Dies scheint evolutionär v.a. deswegen vorteilhaft gewesen zu sein, weil nur dieselbe den Bezug zum eigenen Ich herstellt, wodurch sich die Neutralität der Umwelt zum subjektiv Erlebbaren ausdehnt. Intuition und „Bauchgefühl“ erhalten damit eine Dimension, die weit über die allgemein als wertvoller erachtete Objektivierbarkeit wahrgenommener Sinnesdaten hinausgeht, weil eigenes Erleben allein auf dieser Basis ohnehin nicht möglich wäre. Gleichzeitig entsteht daraus der Hinweis darauf, dass intuitives Erfassen und Entscheiden jedenfalls im Sinne des Betroffenen oft richtiger sein mag als intellektuell-logische Lösungsansätze.

Hinweis des Autors

In fernöstlichen Weltanschauungen galt das Zwischenhirn bzw. der „Gesamtraum hinter dem 3. Auge“ der Stirn immer schon als „Tor zum Bewusstsein“ – Tor zum Bewusstseinund dies lange bevor es im medizinischen Sinne definiert und dem Thalamus zugeordnet wurde (Kap. 1.7.2). Unter Bewusstsein ist hier allerdings die Seele gemeint, in ihrer Verbindung mit dem Körper. Entsprechend wird das, was geschieht, in dieser Schnittstelle nicht einfach nur körperlich-emotional, sondern v. a. geistig-seelisch zugeordnet, bewertet und mit den körperlichen Funktionen und den vom Verstand abhängigen Vorstellungen in Einklang gebracht.

Nun enthält dieser Raum ja neben Zwischenhirn und limbischem System auch die beiden Inseln, mithin die Existenz eines Selbst, das ohne metaphysische Aspekte nicht beschrieben werden kann. Damit wird also nun auf der Basis medizinischer Erforschung der Insula ein weiter Bogen zwischen der Lehre alter Kulturen und der modernen Medizin gespannt. Fügt man die Physik Einsteins und seiner Nachfolger hinzu, von der Abhängigkeit der Umwelt vom jeweiligen Betrachter über die Quantenfeldtheorie bis hin zur Existenz einer unendlichen Zahl an Parallelwelten, nähert man sich der Sichtweise, dass sich ein jeder seine eigene Welt erschafft und dass es eine objektive Wahrheit nicht geben kann, jedenfalls nicht in materiellen Systemen. Dies ist für den einen esoterisch plausibel und erfahrbar, der andere denkt bei derlei Theorien eher an den Einsatz von Männern in weißen Kitteln und die großzügige Anwendung kräftiger Medikamente.

Limbisches System
Das limbische Systemlimbisches System besitzt große Bedeutung für die Ausbildung des Gedächtnisses, für EmotionenEmotionen undGedächtnis Instinkthandlungen. InstinktDaneben gilt es als dem Hypothalamus übergeordnete Zentrale des endokrinen und vegetativen Systems. Seine Anteile liegen sowohl im Groß- als auch im Zwischenhirn (Abb. 1.31). Im Großhirn sind Gyruscingulidies Gyrus cinguli, HippocampusHippocampus und Gyrus parahippocampalisGyrusparahippocampalis, die Insula Insulasowie das Corpus amygdaloideumCorpusamygdaloideum (Mandelkern). MandelkernIm Zwischenhirn werden Corpus mamillareCorpusmamillare und einige Thalamuskerne dazu gerechnet. Der FornixFornix stellt die Verbindung zwischen den Anteilen her. Die Fasern laufen von Mandelkern und Hippocampus zum Mamillarkörper.

Merke

Die Verknüpfung von (Kurzzeit-)Gedächtnis und Emotionen führt dazu, dass Ereignisse, die emotional verarbeitet werden, sehr viel besser in Erinnerung bleiben als neutrale Eindrücke.

Sprachzentrum
Das SprachzentrumSprachzentrum besteht aus einem motorischen, die Sprechmuskulatur steuernden Anteil, dem Broca-Zentrum, zuständig für die Artikulation der gesprochenen Worte, und dem sensorischen Wernicke-Zentrum, das dem Sprachverständnis dient (Abb. 1.32):
  • Broca-ZentrumBroca-Zentrum: Das motorische SprachzentrumSprachzentrummotorisches liegt basal im linken Stirnlappen, direkt vor bzw. oberhalb des Sulcus lateralis und damit in Nachbarschaft zur Insula. Bei Linkshändern befindet es sich manchmal auch im rechten Stirnlappen. In jedem Fall ist es nur einfach vorhanden, sodass sein Ausfall nicht von der Gegenseite kompensiert werden kann. Im Broca-Zentrum ist die motorische Abfolge gesprochener Wörter gespeichert, mittels derer die Sprechmuskulatur im Gyrus precentralis korrekt bzw. in der richtigen Reihenfolge angesteuert werden kann. Afferenzen erhält das Broca-Zentrum aus dem Wernicke-Zentrum. Bei einem Ausfall des Broca-Zentrums wird Gehörtes normal verstanden, kann aber nicht mehr beantwortet werden. Dies wird als motorische AphasieAphasiemotorische bezeichnet.

  • Wernicke-ZentrumWernicke-Zentrum: Das sensorische SprachzentrumSprachzentrumsensorisches befindet sich im obersten Anteil des Schläfenlappens (Gyrus temporalis superior) am Übergang zum Scheitellappen – entsprechend dem Broca-Zentrum ausschließlich in der sog. dominanten Hemisphäre des Gehirns, überwiegend also links. Dort werden die gehörten Worte mit abgespeicherten Wortklangerinnerungen verglichen und entsprechend zugeordnet. WortklangerinnerungenBei einem Ausfall des Wernicke-Zentrums kommt es zur sensorischen AphasieAphasiesensorische, bei der das Gehörte nicht mehr verstanden wird.

Zwischenhirn

Das ZwischenhirnZwischenhirn (Dienzephalon) Dienzephalonist zwischen Großhirn und Mittelhirn eingeschoben (Abb. 1.22, Abb. 1.33). Es besteht aus ThalamusThalamus und HypothalamusHypothalamus. Da der hintere Anteil der Hypophyse, die NeurohypophyseNeurohypophyse, einschließlich des Hypophysenstiels (Infundibulum) entwicklungsgeschichtlich und funktionell zum Hypothalamus gehört, werden diese Strukturen ebenfalls zum Zwischenhirn gerechnet. Diese Zugehörigkeit gilt auch für die EpiphyseEpiphyse. Vom Thalamus lassen sich theoretisch noch ein Metathalamus, Subthalamus (mit Nucleus subthalamicus) und Epithalamus (mit Epiphyse) abgrenzen.
Thalamus
Der ThalamusThalamus besteht überwiegend aus grauer Substanz, also aus Nervenzellen, die in der Form von zahlreichen Kernen beieinander liegen. Die einzelnen Strukturen sind rings um den 3. Ventrikel angeordnet, mit der Hauptmasse auf den beiden Seiten des Ventrikels. Die laterale Begrenzung bildet die Capsula interna. Dorsal stülpt sich direkt oberhalb der Vierhügelplatte des Mittelhirns die Epiphyse (Corpus pineale) aus dem Thalamusgewebe. Obwohl die beiden seitlichen Anteile durch eine Gewebebrücke (Adhaesio interthalamica) miteinander verbunden sind, ist ihre Funktion überwiegend getrennt den Körperseiten zugeordnet.
Der Thalamus ist, entsprechend seiner zentralen Lage, mit zahlreichen Hirnstrukturen verschaltet (Abb. 4.5). Er ist Teil des extrapyramidalen Systemsextrapyramidales System, z. B. mit seinem Nucleus subthalamicus, und dient als Umschaltstation der Seh- und Hörbahn. Dies gilt, abgesehen vom Geruchssinn, für alle sensiblen und sensorischen Reize aus Umwelt und Peripherie des Körpers. Der Thalamus nimmt hier in seiner Eigenschaft als Teil des limbischen Systemslimbisches System Bewertungen vor, wodurch alle diese Reize emotionale Deutungen erfahren, z. B. als Lust oder Unlust beurteilt werden. Zahlreiche, als weniger wichtig beurteilte Reize werden selbstständig verarbeitet und nicht an die Großhirnrinde weitergeleitet. Dies bedeutet andererseits, dass der Thalamus entscheidet, was überhaupt ins Bewusstsein gelangt. BewusstseinEr ist in diesem Sinn das „Tor zum Bewusstsein“. Tor zum BewusstseinUnterstützt und ergänzt wird er bei seinen integrativen Funktionen vom Hypothalamus, sodass das Zwischenhirn insgesamt als funktionelle Einheit mit etwas differierenden Schwerpunkten betrachtet werden kann. Eine wirkliche Einheit entsteht allerdings erst dann, wenn man das limbische System in seiner Gesamtheit sowie die beiden Inseln mit dazu nimmt.
Hypothalamus
Der HypothalamusHypothalamus liegt ventrokaudal des Thalamus und grenzt vorne an den 3. Ventrikel. Im hinteren Anteil wölbt sich das paarige, „brustwarzenartige“ Corpus mamillareCorpusmamillare aus dem Hypothalamus. Nach vorne unten wird die Kreuzung der beiden Sehnerven, das Chiasma opticumChiasma opticum, nach kaudal der HypophysenstielHypophysenstiel (Infundibulum) einschließlich der NeurohypophyseNeurohypophyse zum Hypothalamus gerechnet. Das Corpus mamillare ist Teil des limbischen Systemslimbisches System. Dort enden die Faserzüge des Fornix.
Im Hypothalamus werden zahlreiche Hormone gebildet, die entweder über das Infundibulum zur Neurohypophyse transportiert und dort sezerniert werden oder über das venöse Blut des Infundibulum zum vorderen Anteil der Hypophyse (AdenohypophyseAdenohypophyse) gelangen und dort die Bildung und Sekretion der Hypophysenhormone beaufsichtigen. Unter anderem werden auf diese Weise Wasserhaushalt, Sexualfunktionen, Atmung und Blutdruck, Fettstoffwechsel und Wachstum reguliert. Die biologischen Rhythmen biologische Rhythmenwerden vom Hypothalamus vorgegeben und durch die Epiphyse des Thalamus ergänzt. Auch das Vegetativum wird vom Hypothalamus (und weiteren Anteilen des limbischen Systems) beaufsichtigt. Außerdem finden sich hier u. a. das Temperaturzentrum sowie Zentren, die für die Nahrungsaufnahme Bedeutung besitzen. Insgesamt entsteht so ein Koordinationssystem, das zahlreiche Informationen aus Peripherie, weiteren Hirnstrukturen und Umwelt sammelt, gewichtet und selbstständig organisiert.

Hirnstamm

Der HirnstammHirnstamm besteht aus MittelhirnMittelhirn, BrückeBrücke und verlängertes Markverlängertem Mark (Medulla oblongata)Medullaoblongata,Medullaoblongata Mark, verlängertesdas am Foramen magnum des Os occipitale ins Rückenmark übergeht (Abb. 1.22). Brücke und Medulla oblongata grenzen ventral an den 4. Ventrikel, das Kleinhirn dorsal. Diese begrenzenden Strukturen werden gemeinsam zum RautenhirnRautenhirn (Rhombenzephalon) Rhombenzephalonzusammengefasst. Im Hirnstamm befinden sich neben Leitungsbahnen u. a. die Kerne der Hirnnerven und die Formatio reticularis.
Formatio reticularis
Bei der Formatio reticularisFormatio reticularis handelt es sich um ein netzförmig angeordnetes (Reticulum = kleines Netz) Gebilde (Formatio) aus Nervenzellen und ihren Fortsätzen, das sich zwischen Mittelhirn und Medulla oblongata ausspannt, in geringem Umfang sogar bis ins Rückenmark bzw. Zwischenhirn reicht (Abb. 1.34). Teilweise liegen die Neurone so dicht beieinander, dass Kerne entstehen. Die Axone des Systems sind T-förmig verzweigt, wobei das eine Axonende nach oben (rostral) und das andere nach kaudal zieht und synaptische Verbindungen herstellt. Ein Teil der Axone ist motorisch und zieht zu den Vorderhornzellen des Rückenmarks, ein anderer zieht sensorisch zu rostral liegenden Hirnstrukturen.
Die Formatio reticularis nimmt sensible und sensorische Reize auf und leitet sie an die Hirnnerven des Hirnstamms weiter. Damit dient sie der schnellen reflexartigen Beantwortung von Reizen der Umwelt, wodurch z. B. Augenbewegungen hin zum auslösenden Ereignis erfolgen, noch bevor bewusste Handlungen koordiniert werden können. Demselben Ziel dient die Verschaltung mit motorischen Vorderhornzellen, die z. B. ein Zurückzucken einer Extremität bewirken, bevor die Reizursache erkannt und eingeordnet werden kann. Die Verschaltung mit dem Zwischenhirn führt dazu, dass die Reize emotional bewertet werden und vegetative Veränderungen bewirken.
In der Formatio reticularis der drei Hirnstammanteile liegen die ZentrenAtmungszentrum für Atmung und Kreislauf Kreislaufzentrumsowie diejenigen der wesentlichen Reflexe,Reflexe die dem Schutz bzw. dem Erhalt und der Integrität des Organismus dienen:
  • Brechreflex

  • Husten- und Niesreflex

  • Schluckreflex, Saugreflex des Säuglings

  • Lidschluss-Reflex

  • Tränensekretion (Weinen)

In die Formatio reticularis integriert sind Neurone, die in ihrer Summe als ARASARAS (aufsteigendes retikuläres aktivierendes System) (aufsteigendes retikuläres aktivierendes System) bezeichnet werden. Das ARAS ist Teil der afferenten, sensorischen Neurone, die diese Informationen aber nun nicht an motorische Anteile der Hirnnerven bzw. Vorderhornzellen leiten, sondern zur Großhirnrinde ziehen und dieselbe unspezifisch aktivieren (Abb. 1.35). Es werden also keine konkreten Informationen übermittelt; die Rinde wird lediglich zu erhöhter Aufmerksamkeit angeregt. Dies wird im EEG erkennbar, indem bereits das Öffnen der Augen das Muster der Wellen verändert. Die Bedeutung des ARAS kann man auch daran erkennen, dass es bei seiner Funktionsstörung zum Bewusstseinsverlust (Koma) kommt.BewusstseinsverlustKoma
Mittelhirn
Das MittelhirnMittelhirn (Mesenzephalon) als oberster Anteil Mesenzephalondes Hirnstamms erstreckt sich ventral von den Corpora mamillaria des Hypothalamus bis zum Oberrand der Brücke; die dorsale Ausdehnung wird durch die Vierhügelplatte definiert. Die VierhügelplatteVierhügelplatte (Lamina tectiLamina tecti bzw. TectumTectum) ist derjenige Anteil des Mittelhirns, der in der Form von vier Vorwölbungen („Hügeln“ = Colliculi) dorsal des Kanals für den Liquor cerebrospinalis (Aqueductus) die hintere Begrenzung des Mittelhirns bildet. Der AqueductusAqueductuscerebri verbindet den 3. mit dem 4. Ventrikel. Insgesamt hat das Mittelhirn zwischen Dienzephalon und Pons eine Ausdehnung von lediglich 1,5 cm.
Im vorderen Anteil verläuft die PyramidenbahnPyramidenbahn. Besonders wichtige Kerngebiete, eingeschoben zwischen die Leitungsbahnen des vorderen Anteils und den Aqueductus, stellen Nucleus ruberNucleusruber, Substantia nigraSubstantia nigra und die Kerne für den III. und IV. Hirnnerv (Kap. 1.10.3, Kap. 1.10.4) dar (Abb. 1.36).
Vierhügelplatte
Bei den vier Hügeln handelt es sich um Kerne, Vierhügelplattedie mit zahlreichen weiteren Hirnstrukturen verschaltet sind. Im Vordergrund steht bei den beiden oberen Hügeln (Colliculi superiores) ihre Beteiligung an Pupillenreflexen, Pupillenreflexdie eine Verengung der Pupillen bei Lichteinfall bewirken. Auch die automatische Blickwendung in Richtung eines Geräusches wird hier gesteuert.
Die beiden unteren Hügel (Colliculi inferiores) sind in die HörbahnHörbahn eingeschaltet. Sie stellen ein akustisches Reflexzentrum dar.akustisches Reflexzentrum
Nucleus ruber
Der Nucleus ruberNucleusruber erhielt seine Bezeichnung nach seinem makroskopischen Aussehen (ruber = rot), das hauptsächlich durch eingelagertes Eisen entsteht. Erstaunlicherweise sind die diesbezüglichen zytologischen und biochemischen Zusammenhänge immer noch unklar.
Der Kern ist Teil des sog. extrapyramidalen Systemsextrapyramidales System. Er dient als Umschaltstation für Efferenzen der Großhirnrinde (Gyrus precentralis), der Basalganglien (Pallidum), des Thalamus und des Kleinhirns und verbindet diese Zentren auch afferent miteinander. Der Nucleus ruber koordiniert also diese Zentren untereinander und übernimmt Feinabstimmungen.
Weitere Efferenzen laufen zu den Motoneuronen des Rückenmarks. Die Übertragung der Koordination zerebraler motorischer Zentren auf die periphere Muskulatur führt hier zu angepasstem Muskeltonus und situationsbezogener Körperhaltung.
Substantia nigra
Auch die schwarze Substantia nigraSubstanz (niger = schwarz) steht im Dienste des extrapyramidalen Systemsextrapyramidales System. Die Nervenzellen dieses Kerngebiets enthalten reichliche Mengen an Melanin,Melanin wodurch die Schwarzfärbung zustande kommt. Die Substantia nigra erhält Afferenzen vom motorischen Cortex und von den Basalganglien (v. a. Striatum). Die Efferenzen laufen wiederum zu den Basalganglien sowie zum Thalamus.
Entsprechend dem Nucleus ruber übernimmt auch die Substantia nigra Feinabstimmungen im extrapyramidalen System. Besonders bedeutsam sind ihre Efferenzen zum Striatum, die an diesem Basalganglion eine wohldosierte Hemmung bewirken. Der Ausfall der Substantia nigra führt dementsprechend zur Steigerung der Striatum-Funktion, dem Parkinson-SyndromParkinson-SyndromSubstantia nigra, Ausfall.

Exkurs

Das Pigment Melanin istMelanin ein Polymerisationsprodukt, das mit seinem mesomeren System Licht absorbiert. Mesomere Systeme enthalten in stetigem Wechsel Einfach- und Doppelbindungen, wodurch die Elektronen der Doppelbindungen nicht mehr ortsfest gebunden sind, sondern frei schwingen können und dadurch durch Lichtphotonen angeregt werden. Melanin entsteht gewissermaßen als Nebenprodukt bei der Oxidation der Aminosäure Tyrosin über TyrosinDopaminDopa zu Dopamin, dem wichtigsten Neurotransmitter der Substantia nigra bzw. desjenigen Anteils, der als Pars compacta bezeichnet wird. Das Pigment besitzt demnach in dieser Lokalisation und im Gegensatz zur Haut keine eigene Bedeutung.

Brücke
Der (!) PonsPons stellt mitBrücke einem Durchmesser von 2,5 cm die größte Auftreibung des Hirnstamms dar. Diese Auftreibung entsteht hauptsächlich durch die im vorderen Anteil verlaufende PyramidenbahnPyramidenbahn. Mit seinem hinteren Anteil bildet der Pons die ventrale Begrenzung des 4. Ventrikels. Auf beiden Seiten des Ventrikels verläuft weiße Substanz, die das Kleinhirn mit der Brücke verbindet.
Die Kerngebiete der Brücke stellen Kerne von Hirnnerven sowie Umschaltstationen zwischen Groß- und Kleinhirn dar (Abb. 1.37). Die Kerne des Pons, als Teil der Großhirn-Brücken-Kleinhirnbahn, Großhirn-Brücken-Kleinhirnbahnempfangen Afferenzen aus der Rinde von Stirn- und Scheitellappen, die durch die Capsula interna nach kaudal ziehen, dort umgeschaltet werden und efferent das Kleinhirn erreichen. Der Sinn ist darin zu sehen, dass die im Großhirn entstehenden Bewegungsabläufe im Kleinhirn eine Feinabstimmung erfahren. Dadurch, dass das Kleinhirn diese Muster über den Thalamus zurück ans Großhirn leitet, entsteht ein Regelkreis mit einer Koordinierung der Bewegungen.
Medulla oblongata
Das verlängerteMedullaoblongataverlängertes Mark MarkMark, verlängertes stellt die direkte Fortsetzung des Rückenmarks ab dem Foramen magnum dar und sieht von ventral betrachtet auch so aus. In seinem vordersten Abschnitt läuft die PyramidenbahnPyramidenbahn. Zwischen dem rechten und linken Anteil dieser wulstartigen Vorwölbungen, die wegen ihres Aussehens als Pyramiden bezeichnet werden, findet sich als Furche die Fissura mediana anterior. Neben den beiden Pyramiden befinden sich die großen Kerngebiete (Nucleus olivaris) Nucleusolivarisder beiden Oliven. Die Namensgebung erfolgte auch hier aufgrund der olivenartigen Vorwölbung der Medulla, die durch die beiden Kerne verursacht wird. Hinter den Oliven folgen die Kerngebiete der Hirnnerven IX–XII (Abb. 1.38). Im hinteren Anteil der Medulla zieht der sich verschmälernde 4. Ventrikel nach kaudal und wird im Bereich des Foramen magnum zum Zentralkanal des Rückenmarks.
Oliven
Die Kerngebiete der OlivenOliven erhalten Afferenzen vom motorischen Cortex (Gyrus precentralis), den Basalganglien, dem Nucleus ruber des Mittelhirns und der Formatio reticularis des Hirnstamms. Efferent sind sie mit dem Kleinhirn verschaltet. Sie melden Bewegungsabläufe zum Kleinhirn und dienen damit der Feinmotorik.Feinmotorik

Kleinhirn

Das Cerebellum CerebellumKleinhirnals Teil des Rautenhirns befindet sich dorsal des 4. Ventrikels und damit auch dorsal von Brücke und Medulla (Abb. 1.23). Es misst im Durchmesser etwa 10 cm. Das Gewicht liegt bei 140 g. Das Kleinhirn liegt in der hinteren Schädelgrube und wird nach oben durch das Tentorium cerebelliTentorium cerebelli vom Hinterhauptlappen des Großhirns abgegrenzt und vor übermäßigem Druck bewahrt. Es besteht aus zwei halbkugeligen seitlichen Anteilen, den Kleinhirnhemisphären, und dem dazwischen befindlichen KleinhirnwurmVermis cerebelliKleinhirnwurm (Vermis cerebelli) (Abb. 1.39). Zwischen die beiden Kleinhirnhemisphären stülpt sich die Falx cerebelli alsFalxcerebelli Duplikatur der Dura mater aus dem Os occipitale. Insgesamt drei gebündelte Nervenbahnen verbinden alsKleinhirnstiele sog. Kleinhirnstiele (Pedunculi cerebelli) das Kleinhirn mit den Kernen von Medulla (Oliven), Pons und Mittelhirn (v. a. Nucleus ruber).
Die beiden Hemisphären lassen sich durch Furchen in jeweils drei Lappen unterteilen, die wiederum aus kleineren Läppchen bestehen. Die KleinhirnrindeKleinhirnrinde (graue Substanz) ist etwa 1 Millimeter dick. Im inneren Mark (weiße Substanz) befinden sich mehrere Kerne (graue Substanz). Der Aufbau ähnelt also insgesamt dem Großhirn. Die Rinde ist allerdings noch stärker gefaltet als diejenige des Großhirns, sodass makroskopisch eine baumartige Verzweigung entsteht. Man spricht deshalb auch vom Arbor vitae cerebelliArbor vitae cerebelli (Lebensbaum) (Lebensbaum).
Ähnlich wie beim Großhirn sind die beiden Kleinhirnhemisphären über KommissurenfasernKommissurenfasern miteinander verbunden. AssoziationsfasernAssoziationsfasern verschalten verschiedene Rindengebiete derselben Seite untereinander. ProjektionsfasernProjektionsfasern stellen über die Pedunculi cerebelli Pedunculus(-i)cerebellidie Verbindung mit dem Hirnstamm her.
Projektionsbahnen
Die graue Substanz des ProjektionsbahnenKleinhirns ist afferent und efferent mit der motorischen Großhirnrinde, dem Thalamus des Zwischenhirns, Kernen von Mittelhirn (Nucleus ruber), Pons und Medulla oblongata (Oliven), mit dem Innenohr sowie mit dem Rückenmark verschaltet (Abb. 1.40). Die Bahnen aus Großhirn und Rückenmark werden in den Kernen des Hirnstamms umgeschaltet und moduliert, bevor sie über die Kleinhirnstiele mit dem Kleinhirn kommunizieren.
Funktionen des Kleinhirns
Das Cerebellum ist an KleinhirnFunktionensämtlichen motorischen Vorgängen beteiligt, von daher auch mit allen MotorikKleinhirnmotorischen Zentren verschaltet. Motorische Befehle des Großhirns zur Peripherie sowie deren Rückmeldungen an die Großhirnrinde werden beim Durchlaufen des Hirnstamms zum Kleinhirn abgezweigt und hier feinabgestimmt, ergänzt und in Bezug zur Körperlage und Vorspannung der Muskulatur gesetzt. Aus dem Gleichgewichtsorgan des Innenohrs laufen für diese Feinabstimmung ständig Informationen über die Vestibulariskerne des Hirnstamms zur Kleinhirnrinde. Dasselbe gilt für diejenigen Fasern der Muskulatur, die für deren Vorspannung zuständig sind.
Im Kleinhirn selbst entstehen keine motorischen Impulse. Es sorgt lediglich für den Erhalt des Gleichgewichts und die Kontrolle des MuskeltonusMuskeltonus und macht aus den Bewegungsmustern des Großhirns fließende, präzise, koordinierte Bewegungsabläufe. Im Gegensatz zur Großhirnrinde werden die Bahnen der Kleinhirnhemisphären nicht zur Gegenseite des Körpers umgeschaltet. Bei einem Ausfall ist deshalb überwiegend die gleiche Körperseite betroffen. Dabei geht die Motorik selbst nicht verloren, sondern lediglich deren Feinabstimmung.
Erkrankungen des Kleinhirns
Störungen der KleinhirnErkrankungenKleinhirnfunktion entstehen degenerativ, ischämisch, toxisch (Alkohol, Medikamente), durch Einblutungen, Entzündungen und Tumoren oder im Rahmen einer Multiplen SkleroseMultiple Sklerose. Die sichtbaren Ausfallserscheinungen sind zumindest in ihrer Summe sehr typisch für das Cerebellum und beleuchten dadurch auch seine Funktion:
  • Die mangelhafte Koordination der verschiedenen Muskeln führt zu einem unsicheren, breitbeinigen, torkelnden Gang (zerebellare AtaxieAtaxiezerebellare; Abb. 1.41a).zerebellare Ataxie

  • Koordinierte Bewegungen, die unterschiedlicher Muskelgruppen bedürfen, werden unmöglich. Dies wird als AsynergieAsynergie bezeichnet. Schnelle antagonistische Bewegungen, wie sie z. B. für das Beugen und Strecken der Finger beim Klavierspielen benötigt werden, sind nicht mehr möglich (DysdiadochokineseDysdiadochokinese). Aufgrund der fehlenden Synergie der Sprechmuskulatur wird die Sprache langsam und abgehackt (skandierende Sprache). skandierende SpracheSprache, skandierende

  • Bei der Durchführung von Willkürbewegungen entsteht ein grobschlägiger IntentionstremorIntentionstremorgrobschlägiger. Das Zittern ist also in der Ruhe noch nicht vorhanden; es entsteht erst am Beginn der Bewegung, um sich dann im Verlauf weiter zu verstärken. Dies lässt sich z. B. im Finger-Nase-Versuch darstellen, bei dem der Finger des Patienten unter zunehmenden Zitterbewegungen sein Ziel verfehlt (Abb. 1.41).

  • Der Muskeltonus ist vermindert, die Reflexe sind abgeschwächt, die Gelenke werden überstreckbar.

  • Drückt der Patient mit voller Kraft gegen einen Gegenstand, der plötzlich nachgibt, kann er die Bewegung seiner Hand nicht abbremsen (pathologisches Rebound-Phänomen). Rebound-Phänomen

Zusammenfassung

Großhirn

  • besteht in der Aufsicht aus gewundenen Gewebeeinheiten (Gyri), voneinander abgetrennt durch Furchen (Sulci)

  • Ein bis zu 5 mm dicker Rindenteil aus Nervenzellen (graue Substanz = Substantia grisea) umgibt die zentral liegende weiße Substanz (Substantia alba) aus Leitungsbahnen; diese bestehen aus:

    • Assoziationsfasern: Axone, die Neurone derselben Hirnhälfte untereinander verbinden

    • Kommissurenfasern: Axone, die gemeinsam als sog. Balken (Corpus callosum) zur kontralateralen Hemisphäre ziehen

    • Projektionsfasern: Bündel aus Axonen, die das Großhirn mit basalen Hirnanteilen, dem Kleinhirn und der Peripherie verbinden – u.a. als Pyramidenbahn

  • Tiefer reichende Sulci ermöglichen eine Untergliederung des Großhirns in Lappen.

Stirnlappen (Lobus frontalis)

  • liegt in der vorderen Schädelgrube

  • ermöglicht die intellektuellen Fähigkeiten

  • integriert psychische und motorische Handlungen

  • enthält in seinem dorsalen Anteil den Gyrus precentralis (motorischer Homunkulus), von dem die Pyramidenbahn ihren Ausgang nimmt

  • Im hinteren unteren Anteil der dominanten Hemisphäre (meist links) befindet sich das motorische Sprachzentrum (Broca), das im Gyrus precentralis die Sprechmuskulatur steuert.

Scheitellappen (Lobus parietalis)

  • befindet sich zwischen Sulcus centralis und Sulcus lateralis, also zwischen Stirn-, Hinterhaupt- und Temporallappen

  • enthält in seinem vorderen Anteil als wichtigste Struktur den sensiblen Gyrus postcentralis (somatosensorischer Homunkulus), in dem die sensiblen Empfindungen der Peripherie wahrgenommen und zugeordnet werden

Schläfenlappen (Lobus temporalis)

  • liegt in der mittleren Schädelgrube

  • enthält die Hörrinde und in der dominanten Hemisphäre (meist links) das sensorische Sprachzentrum (Wernicke)

Hinterhauptlappen (Lobus occipitalis)

  • liegt oberhalb des Kleinhirns auf dem Tentorium cerebelli

  • enthält die primäre Sehrinde, an der die Sehbahn endet

Insula

  • liegt zentral in der Tiefe, umgeben von den weiteren Großhirnlappen

  • Funktionen:

    • repräsentiert das eigene Bewusstsein

    • Wahrnehmung und Bewertung sämtlicher Emotionen (Bauchgefühl)

    • kommuniziert mit allen sensorischen und emotionalen Zentren

    • bildet das anatomische Korrelat für Empathie und Fairness

Basalganglien

  • Ansammlungen von Neuronen (graue Substanz) basal im Großhirn, am Übergang zum Zwischenhirn

  • lassen sich unterscheiden in Striatum (Nucleus caudatus und Putamen), Pallidum und Corpus amygdaloideum (Mandelkern, Amygdala)

  • dienen der extrapyramidalen Motorik (Striatum und Pallidum) oder sind Teil des limbischen Systems (Mandelkern)

  • das Claustrum wird inzwischen nicht mehr zu den Basalganglien gerechnet

  • die Capsula interna als Teil der Pyramidenbahn trennt das Striatum in Nucleus caudatus (medial) und Putamen (lateral)

Limbisches System

  • besteht aus Kernen und Leitungsbahnen in Großhirn (z. B. Hippocampus), Basalganglien (Corpus amygdaloideum) und Zwischenhirn (z. B. Corpus mamillare)

  • ist wesentlich für das Kurzzeitgedächtnis, dient als Zwischenspeicher bis zur nächtlichen Übertragung ins Langzeitgedächtnis

  • Sitz der Emotionen und ihrer Verarbeitung – z. B. Amygdala als Angstzentrum, Gyrus parahippocampalis als Teil des Riechzentrums

Zwischenhirn

  • besteht aus Thalamus (einschließlich Epiphyse) und Hypothalamus (einschließlich Neurohypophyse)

  • wird lateral von den beiden Temporallappen bedeckt und enthält zentral den 3. Ventrikel

  • dient als Umschaltstation für sämtliche Informationen aus der und in die Peripherie – einschließlich der Seh- und Hörinformationen

  • verarbeitet selbstständig peripher entstehende Reize und entscheidet in Kooperation mit der Insula über deren bewusste Wahrnehmbarkeit („Tor zum Bewusstsein“)

  • steuert in Kooperation mit dem ARAS die Wachheit des Cerebrums

  • steuert über Hypothalamus und Epiphyse zahlreiche somatische Funktionen einschließlich Körpertemperatur, Anpassung an die Außenwelt, Tag-Nacht-Rhythmus, Wasserhaushalt, Fortpflanzung usw.

  • ist Teil des limbischen Systems und damit auch der Emotionen

  • ist mit einzelnen Kerngebieten (z. B. Nucleus subthalamicus) an der extrapyramidalen Motorik beteiligt

Hirnstamm

  • wird von Mittelhirn, Brücke und verlängertem Mark (Medulla oblongata) gebildet, geht am Foramen magnum ins Rückenmark über

  • enthält den 4. Ventrikel

  • besteht aus zahlreichen Leitungsbahnen, die Groß- und Kleinhirn mit der Peripherie verbinden sowie Ansammlungen aus Neuronen (Kernen) – z. B. aus denjenigen der Hirnnerven III–XII, Kernen des extrapyramidalen Systems und der Formatio reticularis

  • Formatio reticularis: verstärkt sämtliche Reize der Außenwelt durch Aktivierung der Großhirnrinde, steuert lebensnotwendige Reflexe wie z. B. Husten-, Schluck- oder Brechreflex, ist Teil der extrapyramidalen Motorik, enthält das aufsteigende retikuläre aktivierende System (ARAS), beim Ausfall des ARAS kommt es zum Bewusstseinsverlust (Koma)

  • enthält Zentren, die u.a. Atmung und Kreislauf steuern sowie die beiden Anteile des vegetativen Nervensystems (Sympathikus und Parasympathikus)

Kleinhirn

  • liegt in der hinteren Schädelgrube dorsal des 4. Ventrikels

  • ähnelt vom makroskopischen Aufbau her dem Großhirn

  • dient v.a. der Feinabstimmung der gesamten Motorik und ist deswegen mit allen aufsteigenden und absteigenden motorischen Bahnen verschaltet; bei seinem Ausfall kommt es u.a. zu

    • Gangataxie

    • Intentionstremor

    • skandierender (abgehackter) Sprache

    • Reflexabschwächung

Hirnventrikel

Der Liquor cerebrospinalisLiquor cerebrospinalis HirnventrikelVentrikel, Gehirnwird in den Plexus choroidei der 4 Ventrikel gebildetPlexuschoroideus, ermöglicht durch Filtration des Serums aus den fenestrierten Kapillaren der Pia mater und aktiven Transport der Ependymzellen ins Ventrikellumen (Blut-Liquor-Schranke). Es handelt sich um eine klare, wässrige Flüssigkeit, die neben Glukose (40–60 mg/dl) nur Spuren von Eiweiß (v.a. Albumin) sowie einzelne Leukozyten (definitionsgemäß maximal 3 Leukozyten/µl Liquor) enthält. Bei einer Erhöhung der Zellzahl auf > 5/µl (= Pleozytose)Pleozytose besteht der Verdacht auf eine Entzündung des Gehirns oder seiner Häute (Meningitis, Enzephalitis).
Der Liquor besitzt überwiegend Schutzfunktionen. Er bildet eine Art Wasserkissen zwischen der weichen Hirnmasse und den Schädelknochen bzw. zwischen Rückenmark und Wirbelsäule. Entsprechendes gilt für die Ventrikel, die zwischen einzelne Hirnanteile eingeschoben sind. Zusätzlich dient der Liquor neben bzw. ergänzend zur Blut-Hirn-Schranke auch dem Stoffwechsel des Gehirns.
Größere liquorgefüllte Räume zwischen Hirnanteilen (innere Liquorräume) werden als Hirnventrikel bezeichnet. Insgesamt werden 4 Ventrikel unterschieden, die untereinander verbunden sind (Abb. 1.42): Die beiden SeitenventrikelSeitenventrikel (= 1. und 2. Ventrikel) liegen beidseits basal im Großhirn (medial und oberhalb der Basalganglien), der 3. Ventrikel im Zwischenhirn und der 4. Ventrikel schließlich befindet sich im Hirnstamm zwischen Pons und Medulla einerseits und dem Cerebellum andererseits. Die Seitenventrikel besitzen Ausstülpungen bzw. Hörner. Ihr Mittelteil liegt im Scheitellappen, das Vorderhorn (Cornu anterius) im Stirnlappen und das Hinterhorn (Cornu posterius) im Hinterhauptlappen. Das Unterhorn (Cornu inferius) schließlich reicht etwa 3 cm weit in den Schläfenlappen hinein.
Die Verbindung der beiden Seitenventrikel mit dem 3. Ventrikel erfolgt durch Foramina. Der 3. Ventrikel steht zentral im Zwischenhirn und teilt damit den Thalamus in zwei symmetrische Hälften. Der Hypothalamus bildet ventral den Boden des Ventrikels. Der Gang, der den 3. mit dem 4. Ventrikel verbindet, heißt Aqueductus cerebriAqueductuscerebri bzw., um seine Lage genauer zu bezeichnen, Aqueductus mesencephaliAqueductusmesencephali. Der 4. Ventrikel geht am Foramen magnum in den Zentralkanal des Rückenmarks über.
Richtung des Liquorflusses
Der Liquor cerebrospinalis Liquorflussbefindet sich in ständiger Bewegung (Abb. 1.43). Aus den Seitenventrikeln läuft er über Foramina in den 3. Ventrikel und von dort aus über den Aqueductus mesencephali (cerebri) in den vierten. Ergänzt wird die Liquorflüssigkeit der ersten beiden Ventrikel aus den Plexus choroidei am Dach des 3. und 4. Ventrikels. Die Flüssigkeitsbewegung wird durch die Flimmerhaare der Ependymzellen EpendymzellenFlimmerhaareerzeugt, aber ganz besonders dadurch, dass der ständig in die gut gefüllten Ventrikel nachproduzierte Liquor Druck aufbaut, dem die Flüssigkeit nachgeben muss und dass hierfür eben nur eine einzige Richtung zur Verfügung steht.
Im 4. Ventrikel verlässt der Liquor die inneren Liquorräume des Gehirns und gelangt über Öffnungen in Aufweitungen des Subarachnoidalraums (Zisternen) zwischen Medulla und Kleinhirn und schließlich in den Subarachnoidalraum von Gehirn und Rückenmark. Aus den Arachnoidalzotten wird er zuletzt ins venöse Blut der Sinus abgeleitet. Dies ist ein passiver Vorgang, der dem aufgebauten Druck des nachgebildeten Liquors entspricht.
Der Gesamtraum für den Liquor von rund 140 ml in Ventrikeln und Subarachnoidalraum wird pro Tag etwa vier Mal ausgetauscht, indem die Gesamtmenge neu gebildeten Liquors etwa 600 ml/24 h beträgt.

Pathologie

Hydrozephalus

Eine Vermehrung der Hirnflüssigkeit mit Aufweitung der Liquorräume wird als HydrozephalusHydrozephalus bezeichnet (Abb. 1.44). Dabei betrifft der Hydrocephalus internus das Ventrikelsystem, der Hydrocephalus externus den Subarachnoidalraum.
Mögliche Ursachen sind angeborene Fehlbildungen, Tumoren (Mehrzahl der Fälle), eine bakterielle Meningitis oder Enzephalitis, Verwachsungen und Verziehungen nach Entzündungen bzw. Einblutungen oder eine gesteigerte Liquorproduktion.
Beim Auftreten im Kindesalter kann sich dadurch der gesamte Schädel vergrößern. Nach der Verknöcherung der Schädelnähte kommt es zu den Zeichen der HirndrucksteigerungHirndrucksteigerung:
  • Kopfschmerzen

  • Übelkeit – evtl. mit schwallartigem Erbrechen

  • neurologische Ausfälle (v. a. Hirnnerven III und VI)

  • Stauungspapille

  • Störungen von Atmung und Puls (Bradykardie) bis hin zur BewusstlosigkeitBewusstlosigkeit (Koma) infolge Verschiebungen oder Einklemmungen des Hirnstamms

Die Stauungspapille Stauungspapilleentsteht durch Fortleitung des erhöhten Drucks bis zum Sehnerven. Am Augenhintergrund ist die Sehnervenpapille vorgewölbt, verbreitert und unscharf begrenzt. Die Venen sind aufgrund des gestörten Abflusses erweitert, die Arterien eher verengt.
Falls eine Korrektur der Ursache nicht in Frage kommt, muss der Liquor über eine VentrikeldrainageVentrikeldrainage, Hydrozephalus in die V. jugularis oder in den Bauchraum abgeleitet werden (Abb. 1.45).

Zusammenfassung

Hirnventrikel

Insgesamt vier liquorgefüllte Hohlräume zwischen verschiedenen Hirnanteilen
  • zwei Seitenventrikel (1. und 2. Ventrikel): reichen an der Basis des Großhirns mit ihren Verlängerungen (Hörnern) in sämtliche Lappen und dienen v.a. als mechanische Puffer

  • 3. Ventrikel: liegt zentral im Thalamus, direkt oberhalb des Hypothalamus

  • 4. Ventrikel: befindet sich im Hirnstamm zwischen Pons und Medulla (ventral) und Kleinhirn (dorsal), verjüngt sich am Übergang zum Rückenmark (→ Zentralkanal)

  • gegenseitige Verbindung der Ventrikel durch Foramina bzw. Gangsysteme

Liquor

  • Produktion in den Plexus choroidei der Ventrikel, 600 ml/Tag

  • Strömungsrichtung zum Subarachnoidalraum, Verbindungsgang im Bereich der Medulla

Hydrozephalus

  • Ursachen: Vermehrung der Hirnflüssigkeit aufgrund von Überproduktion oder (meist) Abflussstörungen – angeboren oder erworben durch z. B. Tumoren (Hauptursache), Entzündungen oder nachfolgende Verwachsungen

  • Symptome der Hirndrucksteigerung:

    • Kopfschmerzen

    • Übelkeit mit Erbrechen – evtl. schwallartig

    • neurologische Ausfälle, z. B. N. oculomotorius mit weiter, lichtstarrer Pupille

    • Stauungspapille

    • arterielle Hypertonie, Bradykardie

    • Bewusstseinsstörungen bis zum Koma

  • Therapie: Behebung der Ursache oder Ventrikeldrainage

Motorisches System

Zum motorischen Systemmotorisches System gehören die WillkürmotorikWillkürmotorik und das extrapyramidale Systemextrapyramidales System. Willkürliche Bewegungen entstehen überwiegend im präzentralen Cortex präzentraler Cortexsowie in benachbarten Rindenfeldern. Die Impulse dieser Rindenfelder werden vor dem Erreichen der motorischen Vorderhornzellen des Rückenmarks, die für die Kontraktion der zugehörigen Muskelgruppen erforderlich sind, vielfältig umgeschaltet und sozusagen in abgespeicherte Bewegungsmuster umgewandelt. Wichtig für derartige Umschaltungen, Koordinierungen und Ergänzungen sind die Basalganglien des Großhirns, Kerne in Thalamus und Hirnstamm sowie das Kleinhirn.
Motorische Impulse, die überwiegend unbewusst und ohne Einsatz des Willens ausgelöst werden, wie z. B. die Einstellung von Gleichgewicht und Muskeltonus, entstehen überwiegend nicht in der Großhirnrinde, sondern in den Basalganglien sowie Kernen des Hirnstamms. Die beiden Systeme sind allerdings miteinander verschaltet, sodass eine strikte Trennung etwas willkürlich erscheint und mehr aus formalen Gründen sinnvoll ist.

Pyramidenbahn

Die PyramidenbahnPyramidenbahn enthält die Fasern der WillkürmotorikWillkürmotorik. Definitionsgemäß handelt es sich um die Gesamtheit derjenigen Fasern, die in der motorischen Großhirnrinde (v. a. Gyrus precentralis) entspringen und als Tractus corticonuclearisTractuscorticonuclearis zu den motorischen Kernen der Hirnnerven oder als Tractus corticospinalisTractuscorticospinalis lateralis und anterior zu den motorischen Nervenzellen im VorderhornVorderhornzellen, motorische des Rückenmarks ziehen. Die Namensgebung lässt sich aus dem Verlauf dieser Fasern durch die Pyramiden der Medulla oblongata ableiten, aber auch aus den Pyramidenzellen der Großhirnrinde, in der die motorischen Befehle ihren Ausgang nehmen.
Die Pyramidenbahn (Abb. 1.46) beginnt in der weißen Substanz des Gyrus precentralisGyrusprecentralis. Die Faserbündel ziehen von hier durch die Capsula internaCapsulainterna zum Mittelhirn und bilden in dessen ventralem Anteil, gemeinsam mit weiteren Fasern, das Crus cerebri (= Pedunculus cerebri = Großhirnstiel).Pedunculus(-i)cerebriCrus cerebri GroßhirnstielAuch im weiteren Verlauf durch den Hirnstamm liegt die Pyramidenbahn ventral und bildet sowohl im PonsPons als auch in der Medulla oblongataMedullaoblongata den größten Anteil an den wulstartigen bzw. pyramidenförmigen vorderen Ausstülpungen. Ein Teil der Fasern der Pyramidenbahn erreicht im Hirnstamm verschiedene Kerne sowie über die Pedunculi das KleinhirnKleinhirn, wodurch die Willkürmotorik koordiniert und in fließende Bewegungen der Peripherie umgewandelt wird.
In der Medulla oblongata findet sich die bedeutsame Kreuzung der Fasern zur Gegenseite (Decussatio pyramidum). Annähernd 90 % aller Fasern verlassen dort ihre Pyramide, um dann auf der anderen Seite als PyramidenseitenstrangbahnPyramidenseitenstrangbahn (Tractus corticospinalis lateralisTractuscorticospinalis lateralis) nach kaudal ins Rückenmark zu den motorischen Vorderhornzellen zu ziehen. Dies bedeutet, dass Befehle, die im rechten Gyrus precentralis entstanden sind, zur linken Körperseite ziehen, und diejenigen des linken Gyrus zur rechten.
Der geringe Anteil an Fasern, der von der Medulla aus ungekreuzt als PyramidenvorderstrangbahnPyramidenvorderstrangbahn (Tractus corticospinalis anterior) ins RückenmarkTractuscorticospinalis anterior weiterzieht, wechselt schließlich auf Höhe der Segmente, aus denen die Spinalnerven austreten, ebenfalls zur Gegenseite. Letztendlich versorgen also sämtliche Fasern der motorischen Rinde ausschließlich die Muskulatur der Gegenseite.

Extrapyramidales System

Zum extrapyramidal-motorischen System (EPMS) extrapyramidales Systemextrapyramidal-motorisches System (EPMS)gehören, etwas vereinfacht, alle motorischen Bahnen, die nicht durch die Pyramide der Medulla oblongata laufen. Entsprechend den Axonen der Pyramidenbahn enden sie an den motorischen Vorderhornzellen des Rückenmarks.
Zum EPMS gehören die BasalganglienBasalganglien (Striatum und Pallidum), der Nucleus subthalamicus und Kerne des HirnstammHirnstamms (Nucleus ruber,Nucleusruber Substantia nigra, Oliven, Formatio reticularis, Vestibulariskerne in Pons und Medulla) (Abb. 1.47, Abb. 1.48). Im Hirnstamm kommt es wie üblich zu Verschaltungen und damit Feinabstimmungen mit dem Kleinhirn. Zusätzlich laufen Axone, die von Neuronen des Gyrus precentralis stammen, durch die Capsula interna zum EPMS und bewirken eine Koordination mit dem pyramidalen System.
Früher erfolgte zwischen den beiden motorischen Systemen eine strikte Trennung. Danach war die Pyramidenbahn für die Willkürmotorik und das EPMS für ungesteuerte, unwillkürliche Bewegungsabläufe verantwortlich. Inzwischen wird diese Trennung mehr aus didaktischen Gründen vorgenommen, weil das EPMS auch an der Koordinierung bzw. Harmonisierung sämtlicher willkürlicher Bewegungsmuster beteiligt ist.
Abgesehen von der Koordinierung von Bewegungen bestehen die wichtigsten Funktionen des extrapyramidalen Systems in der Regulierung von MuskeltonusMuskeltonus, Körperhaltung und GleichgewichtGleichgewicht sowie in unwillkürlichen Bewegungen, z. B. reflexartigen Abwehrbewegungen.Körperhaltungunwillkürliche BewegungenBewegungenunwillkürliche

Pathologie

Bei Störungen des EPMS entstehen die extrapyramidalen Symptome. extrapyramidale SymptomeDie Symptome manifestieren sich v. a. in einer Störung automatischer Bewegungsabläufe sowie in einem veränderten Muskeltonus. Wichtige Erkrankungen des extrapyramidalen Systems sind der Morbus ParkinsonParkinson-Syndrom und die Chorea HuntingtonChoreaHuntington (Chorea major).

Zusammenfassung

Motorisches System

Besteht aus der Willkürmotorik (Pyramidenbahn) und dem extrapyramidalen System

Pyramidenbahn

  • Summe der Fasern, die aus dem Gyrus precentralis durch die Capsula interna, anschließend ventral durch den Hirnstamm zur Medulla laufen

  • zahlreiche Verschaltungen mit den Basalganglien, Kernen des Hirnstamms und dem Kleinhirn

  • 90 % der Fasern kreuzen in der Medulla zur Gegenseite und ziehen als Seitenstrangbahn zu den Motoneuronen der jeweiligen Segmente.

  • 10 % der Fasern ziehen zunächst auf derselben Seite (Vorderstrangbahn) zu den innervierten Segmenten und wechseln erst dort zur Gegenseite.

  • Im Ergebnis versorgt der Gyrus precentralis über die Pyramidenbahn ausschließlich die Willkürmotorik der kontralateralen Körperseite.

Extrapyramidales System

  • besteht aus Teilen der Basalganglien und Kernen des Hirnstamms

  • ist eng mit dem Kleinhirn und der Willkürmotorik verbunden

  • ermöglicht deren Funktion durch vorangehende Anpassung des Muskeltonus und Koordinierung von Bewegungsmustern

  • arbeitet selbstständig in der Regulierung von Körperhaltung und Gleichgewicht einschließlich des dafür notwendigen Muskeltonus, steuert reflexartig die Antwort auf sensorische und sensible Reize (Abwehrbewegungen)

Hirnnerven

Nerven entstehen als HirnnervenSpinalnerven aus den Segmenten des Rückenmarks. Sämtliche peripheren Strukturen werden von ihnen versorgt. Nun existiert allerdings auch am Kopf eine Vielfalt von Strukturen, die nerval angesteuert werden müssen. Deren Axone und Dendriten gelangen ohne Umweg über das Rückenmark direkt aus zerebralen Anteilen dorthin. Die Nerven werden dementsprechend als Hirnnerven bezeichnet und den Spinalnerven gegenübergestellt. Dabei erscheint die Grenze einfach und folgerichtig: Der Bereich des knöchernen Schädels mit seiner quergestreiften Willkürmotorik, seiner vegetativ und unwillkürlich gesteuerten glatten Muskulatur, seinen sensiblen und sensorisch im Dienst der Sinnesorgane stehenden Strukturen unterliegt allein der nervalen Versorgung durch die Hirnnerven, der gesamte „Rest“ des Organismus derjenigen der Spinalnerven. Eine scheinbare Ausnahme besteht darin, dass einer der Hirnnerven (N. accessorius) auf die Muskulatur von Hals und Schultergürtel wirkt, doch dient diese Muskulatur wiederum allein den Bewegungen des Kopfes. Tatsächlich gibt es von dieser strikten Trennung nur eine einzige tatsächliche Ausnahme, indem die vegetativ gesteuerte Weitstellung der Pupillen aus Fasern des Sympathikus erfolgt, dessen Kerne sich bereits außerhalb des knöchernen Schädels neben der Halswirbelsäule befinden (s. später). Eine weitere Überschneidung gibt es beim N. vagus. Der X. Hirnnerv (N. vagus) repräsentiert den Parasympathikus und versorgt neben den Strukturen des Schädels auch noch den größten Teil der Peripherie.
Insgesamt gibt es XII Hirnnerven, die allesamt paarig angelegt sind (Abb. 1.49). Sie werden in der Reihenfolge der Lage ihrer Kerne im Gehirn von rostral nach kaudal mit römischen Ziffern I–XII durchnummeriert und tragen zusätzlich Eigennamen (Tab. 1.1 ). Diese Eigennamen sollte man nicht als weitere Erschwernis betrachten, denn sie beleuchten mit ihrer Namensgebung lediglich die wesentlichen Funktionen dieser Nerven.
Etliche Hirnnerven besitzen sowohl sensorische als auch motorische Funktionen. Einzelne wie N. olfactorius, N. opticus und N. vestibulocochlearis sind rein sensorisch, andere wie N. trochlearis, N. abducens, N. accessorius und N. hypoglossus enthalten ausschließlich motorische Anteile.
Entwicklungsgeschichtlich gesehen sind die beiden ersten Hirnnerven im eigentlichen Sinn keine Nerven, sondern Faserzüge, die aus Ausstülpungen des Großhirns (N. olfactorius) bzw. Zwischenhirns (N. opticus) hervorgehen. Sämtliche weiteren Hirnnerven entstehen aus Kernen des Hirnstamms, wobei die Nn. hypoglossus und accessorius bereits an der Grenze zum Rückenmark liegen bzw. zusätzliche Fasern aus dem Halsmark erhalten.
Die Kerne der Hirnnerven III–XII HirnnervenKerneliegen im Hirnstamm (Abb. 1.50): N. oculomotorius (III) und N. trochlearis (IV) entspringen dem Mittelhirn, die Hirnnerven V–VIII der Brücke und die letzten vier der Medulla oblongata. Nicht weniger als sechs Hirnnerven (II–VII) beschäftigen sich ausschließlich oder teilweise, motorisch, vegetativ, sensibel oder sensorisch mit der Funktion der Augen.

Exkurs

Die Hirnnerven III–XII gehören erstaunlicherweise, entsprechend den Spinalnerven, zum peripheren Nervensystem (PNS). Dies bedeutet, dass die Axone, die aus ihren Kernen im Hirnstamm hervorgehen, um zu Strukturen innerhalb oder außerhalb des knöchernen Schädels zu ziehen, Myelinscheiden besitzen, die von Schwann-Zellen produziert werden. Dies könnte man als Randnotiz betrachten (und wieder vergessen), doch ergibt sich daraus eine beachtenswerte Konsequenz: Ihre Axone können nach einer Schädigung regenerieren, während das den zentralen Axonen mit ihren Oligodendrozyten nicht möglich ist. Beispielsweise bilden sich FazialisparesenFazialispareseVestibularisschwannom (Kap. 1.10.7) in einem Großteil der Fälle von selbst wieder zurück. Aus demselbsn Zusammenhang heraus nennt man die benignen Tumore, die von den Myelinscheiden des VIII. Hirnnerven (Kap. 1.10.8), meist im Bereich des inneren Gehörgangs der Felsenbeinpyramide, ihren Ausgang nehmen, Vestibularisschwannome.

N. olfactorius (I)

Der Nervusolfactorius (I)N. olfactorius (Riechnerv) istRiechnerv Teil der RiechbahnRiechbahn. Darunter versteht man die Gesamtheit der Strukturen, die am Geruchssinn beteiligt sind. Die Riechschleimhaut befindet sich im oberen Nasengang (Meatus nasi superius). Bei den Riechzellen dieser Schleimhaut handelt es sich um Nervenzellen, deren marklose Axone sich zu mehreren Bündeln zusammenlagern und in dieser Form durch die Öffnungen der SiebbeinplatteSiebbeinplatte (Lamina cribrosaLamina cribrosa als Teil des Os ethmoidale) und durch die aufliegende Dura mater in die vordere Schädelgrube gelangen (Abb. 1.51). Kurz darauf werden sie im Bulbus olfactoriusBulbus olfactorius (Riechkolben)Riechkolben auf das 2. Neuron umgeschaltet.
Die Gesamtheit der Axone, die aus den Neuronen des Bulbus olfactorius entspringen, heißt Tractus olfactoriusTractusolfactorius (Abb. 1.31). Der Tractus olfactorius zieht zum olfaktorischen Cortex, in dem die Geruchsempfindung wahrgenommen und emotional verknüpft wird. Aufgrund dieser Verknüpfung wahrgenommener Gerüche mit emotionalen Aspekten wird verständlich, warum die Rindenfelder zum limbischen Systemlimbisches System gehören. Überwiegend liegen die Areale im Hippocampus des Schläfenlappens, mit Projektion u.a. auf die Insula und das Corpus amygdaloideumCorpusamygdaloideum (Mandelkern). Die Miteinbeziehung von Insula und Mandelkern gilt möglicherweise v.a. in Bezug auf Gerüche, die bedrohliche Aspekte beinhalten, weil die beiden Zentren überwiegend für angstbesetzte bzw. bedrohliche Emotionen zuständig sind – unter Kommunikation mit dem präfrontalen Cortex (intellektuelle Beurteilung), während die Insula intuitive Einschätzungen vornimmt. Die zunächst stattfindende Geruchsidentifikation findet möglicherweise in limbischen Anteilen des Thalamus statt.

N. opticus (II)

Der N. opticusNervusopticus (II) ist der SehnervSehnerv (Optikos = das Sehen). Er stellt eine Ausstülpung des Zwischenhirns dar und wird im größten Anteil seines Verlaufs von den drei Hirnhäuten und damit auch vom Subarachnoidalraum mit seinem Liquor cerebrospinalis eingehüllt. Dies bedeutet gleichzeitig, dass ein erhöhter Hirndruck am Augenhintergrund an einer sog. Stauungspapille Stauungspapilleerkennbar wird. Die beiden Nn. optici enthalten jeweils etwa 1 Million Axone und sind deshalb mit einem Durchmesser von 4 Millimeter (einschließlich der Hirnhäute) ungewöhnlich dick. Der N. opticus leitet die Lichtreize von der Netzhaut (Retina) NetzhautRetinades Auges zum Zwischenhirn. Vom SehzentrumSehzentrum des ThalamusThalamusSehzentrum aus laufen dann schließlich Fasern zur okzipitalen SehrindeSehrinde, in der das Bild des Gesehenen entsteht (Abb. 1.52).
Zunächst führt einfallendes Licht zur Erregung der Sinneszellen (Stäbchen und Zapfen) der Netzhaut. Diese Lichtreize werden über zwischengeschaltete Neurone auf Ganglienzellen übertragen, deren Neurite schließlich als N. opticus in Richtung Zwischenhirn ziehen. Allerdings laufen die beiden Nn. optici nicht getrennt voneinander zu ihrem gleichseitigen Thalamusanteil. Sie vereinigen sich vielmehr bereits im Bereich der Sella turcica (Türkensattel) des Keilbeins zur Sehnervenkreuzung (Chiasma opticum).Sehnervenkreuzung
Das Chiasma opticumChiasma opticum befindet sich ventral am Unterrand des 3. Ventrikels, knapp oberhalb der Hypophyse und direkt vor dem Hypophysenstiel (Infundibulum). Es gehört damit zum Zwischenhirn.

Pathologie

Die unmittelbare Nachbarschaft von Chiasma und Hypophyse hat zur Folge, dass Hypophysentumoren Hypophysentumoren, Sehstörungendie Sehnervenkreuzung schädigen und dadurch zu Sehstörungen Sehstörungen, Hypophysentumorenführen können.

Im Chiasma opticum vermischen sich die Fasern der beiden Optikusnerven auf typische Weise, bevor zwei neue Faserzüge entstehen und zu Thalamuskernen weiterziehen. Diese beiden Faserstränge heißen ab dem Chiasma nicht mehr Nervus, sondern Tractus opticusTractusopticus. Die Durchmischung der Fasern im Chiasma opticum erfolgt so, dass derjenige Anteil des N. opticus, der den lateralen (temporalen) Anteil der Netzhaut versorgt, im Tractus opticus derselben Seite weiterzieht. Dagegen werden die medialen (nasalen) Anteile der Retina in der Sehnervenkreuzung auf die kontralaterale Seite umgeschaltet; sie kreuzen zur Gegenseite. Dazu muss man sich klarmachen, dass ein Bild, das beispielsweise von rechts zu den Augen gelangt, am rechten Auge den medialen Anteil erreicht, am linken Auge jedoch den lateralen. Wenn demnach der mediale Anteil der Fasern des rechten Auges im Chiasma den lateralen Fasern des linken Auges hinzugeschaltet wird, bedeutet dies, dass der linke Tractus opticus das vollständige Bild des rechten Gesichtsfeldes enthält und weiterleitet.

Merke

Jeder Tractus opticus besteht aus „zwei halben, ehemaligen“ Nn. optici und führt die Sehinformationen, die auf derselben Seite der Netzhaut lateral entstanden waren, und zusätzlich die medialen Sinneseindrücke der Gegenseite. Die Konsequenz hieraus besteht darin, dass der rechte Tractus opticus die vollständige linke Hälfte des Gesichtsfeldes überträgt, und der linke den rechts liegenden Anteil.

Pathologie

Gesichtsfeldausfälle bei Schädigung der Sehbahn

Die Kreuzung eines Teils der Nervenfasern im Chiasma opticum führt in Abhängigkeit vom Ort einer Schädigung zu sehr verschiedenartigen Gesichtsfeldausfällen (Abb. 1.53): GesichtsfeldausfälleSehbahnschädigungSehbahnschädigung, Gesichtsfeldausfälle
  • Wird z. B. der N. opticus einer Seite massiv geschädigt, ist der Patient auf dem betroffenen Auge blind, während das Sehen auf der Gegenseite ungestört bleibt.

  • Bei einer Schädigung des medialen Anteils des Chiasma opticum, bevorzugt in der Folge eines Tumors der Hypophyse, betrifft die Schädigung überwiegend die Fasern, die zur Gegenseite kreuzen. Diese Fasern versorgten den medialen (nasalen) Anteil der Netzhaut beider Augen. Der laterale, ungekreuzt zum Tractus opticus weiterziehende Anteil bleibt intakt, sodass das Sehvermögen in diesem Bereich erhalten bleibt. Es entsteht die bitemporale HemianopsieHemianopsiebitemporale: Der temporale (laterale) Bereich des Gesichtsfeldes eines Auges wird durch Bilder erzeugt, die von medial einstrahlen. Bei der bitemporalen Hemianopsie (z. B. durch einen Hypophysentumor) entsteht die Situation, dass durch den Ausfall der medialen Faseranteile beider Nn. optici sämtliche Sehinformationen fehlen, die sich lateral vor dem Patienten befinden und damit zu den medialen Anteilen der Retina gelangen. Indem damit der laterale Anteil des Gesichtsfeldes fehlt, werden nur noch Bilder wahrgenommen, die sich zentral, mittig vor dem Patienten befinden und dementsprechend auf den lateralen, ungekreuzten Anteil der Optikusfasern beider Augen fallen. Der Patient sieht die Gegenstände, die sich vor ihm befinden, während die gesamte Peripherie des Gesichtsfeldes fehlt.

  • Betrifft die Schädigung den Tractus opticus einer Seite, z. B. durch einen Tumor in dessen Verlauf oder durch einen Durchblutungsmangel, fallen das laterale Gesichtsfeld des einen Auges sowie das mediale der Gegenseite aus. Beim Ausfall des linken Tractus opticus fehlt damit die gesamte rechte Hälfte des Gesichtsfelds. Dies nennt man homonyme HemianopsieHemianopsiehomonyme.

  • Da die Sehstrahlung Sehstrahlung, Schädigungzwischen Thalamus und Sehrinde dieselben Informationen überträgt wie der Tractus opticus derselben Seite, entsteht bei ihrer Schädigung derselbe Gesichtsfeldausfall einer homonymen HemianopsieHemianopsiehomonyme.

N. oculomotorius (III)

Der N. oculomotorius ist von seiner Namensgebung her der Nerv, der das AugeNervusoculomotorius (III) (= Oculus) motorisch innerviert, also bewegt. Tatsächlich innerviert er willkürlich den größten Teil der äußeren Augenmuskeln, enthält aber zusätzlich noch einen kleinen Anteil parasympathischer Fasern. Der Nerv verläuft von seinem Kerngebiet im Mittelhirn durch die Wand des Sinus cavernosus zur knöchernen Augenhöhle (Orbita).
Von den insgesamt sechs äußeren AugenmuskelnAugenmuskeln, äußere/innere verlaufen vier gerade:
  • M. rectus superior,

  • M. rectus inferior,

  • M. rectus lateralis und

  • M. rectus medialis

Zwei Muskeln verlaufen schräg:
  • M. obliquus superior und

  • M. obliquus inferior

Die geraden Muskeln ziehen den Augapfel nach oben und unten, nach lateral und medial. Der M. obliquus superior wendet den Blick nach außen unten unter gleichzeitiger Innenrotation des Auges, der M. obliquus inferior nach außen oben unter zusätzlicher Außenrotation. Alle äußeren Augenmuskeln dienen der Blickwendung.Blickwendung

Achtung

Ohne Abbildungen und ausführliche Erklärungen kann die Motorik des III. Hirnnervs oder auch des N. trochlearis (IV) nicht verstanden werden. Es geht an dieser Stelle also lediglich um ein „erstes Kennenlernen“. Sehr viel genauer besprochen wird der N. oculomotorius im Fach Sinnesorgane.

Die drei inneren Augenmuskeln führen zur Verengung (M. sphincter pupillae) oder Erweiterung (M. dilatator pupillae) Musculusdilatator pupillaeMusculussphincter pupillaeMusculusciliarisder Pupille sowie zur Einstellung der Linsenkrümmung und damit ihres Brechwertes für die Akkommodation (Anpassung an die Entfernung zu einem Objekt). Dieser Muskel heißt M. ciliaris.
Nicht weniger als sechs dieser insgesamt neun Muskeln werden vom N. oculomotorius innerviert:
  • M. rectus superiorMusculusrectus superior

  • M. rectus inferiorMusculusrectus inferior

  • M. rectus medialisMusculusrectus medialis

  • M. obliquus inferiorMusculusobliquus inferior

  • M. ciliarisMusculusciliaris

  • M. sphincter pupillaeMusculussphincter pupillae

Zusätzlich innerviert der Nerv noch den Lidheber (M. levator palpebraeMusculuslevator palpebrae) und öffnet damit das Auge. M. ciliaris und M. sphincter pupillae werden aus dem parasympathischen Anteil des N. oculomotorius versorgt.

Merke

Es ist kaum möglich, sich all diese Muskeln (insgesamt 7) mit ihren Funktionen zweifelsfrei und dauerhaft zu merken, doch ist dies ohnehin nicht notwendig. Sehr viel einfacher gelingt es im Ausschlussverfahren, weil es am Auge neben dem III. Hirnnerv zwar noch 3 weitere Nerven gibt, die aber jeweils nur einen einzelnen Muskel zu versorgen haben. Zusätzlich erhellt sich deren Funktion bereits aus der Namensgebung:

  • Der N. trochlearis (IV. Hirnnerv)Nervustrochlearis (IV)Nervusabducens (VI) innerviert den M. obliquus superior und rollt damit das Auge (Trochlea = Rolle, Umlenkrolle).

  • Der N. abducens (VI. Hirnnerv) abduziert das )Nervusabducens (VI)Auge, führt es also nach außen und benutzt hierfür logischerweise den M. rectus lateralis.

  • Der M. dilatator pupillaeMusculusdilatator pupillae (innerviert vom Sympathikus) dilatiert (erweitert) die Pupille.

Sämtliche weiteren Funktionen unterliegen der Kontrolle des N. oculomotorius!

Pathologie

Okulomotoriuslähmung

Eine Schädigung des N. oculomotorius kann isoliert die äußeren Augenmuskeln, die Mm. ciliaris et sphincter pupillae oder sämtliche innervierten Muskeln betreffen. Bei der äußeren OkulomotoriuslähmungOkulomotoriuslähmung, äußere/innere (Ophthalmoplegia externa) Ophthalmoplegia externa/internawird der Bulbus in Richtung der durch andere Hirnnerven innervierten Muskeln gezogen, also nach unten außen. Der Patient sieht DoppelbilderDoppelbilder. Das Oberlid hängt nach unten (Ptosis). PtosisUrsache ist meist eine Ischämie, häufig im Rahmen der diabetischen Mikroangiopathie. GrundsätzlichMikroangiopathie, diabetische kommt bei der Lähmung einzelner Augenmuskeln immer auch eine Multiple SkleroseMultiple Sklerose in Frage.
Die innere Okulomotoriuslähmung (Ophthalmoplegia interna), hervorgerufen durch eine isolierte Schädigung des parasympathischen Anteils, bewirkt eine AkkommodationslähmungAkkommodationslähmung nebst weiter, lichtstarrer PupillePupille, lichtstarre durch Überwiegen des sympathisch innervierten M. dilatator pupillae.
Bei einer Kombination der äußeren und inneren Okulomotoriuslähmung betrifft der Ausfall sämtliche Okulomotoriusfunktionen, verursacht in der Regel durch eine periphere Druckschädigung des Nervs (Aneurysma, Hirndruckerhöhung).
Die Empfindlichkeit des N. oculomotorius, besonders seines parasympathischen Anteils (→ M. sphincter pupillae) gegenüber einem Sauerstoffmangel erkennt man gut anlässlich eines Herz-Kreislauf-Stillstands. Bereits nach etwa 30–35 Sekunden kommt es zu weiten und lichtstarren Pupillen Pupille, lichtstarreals Zeichen der Funktionseinbuße des Okulomotorius-Kerngebiets, während die nervale Stimulation durch den Halssympathikus (→ M. dilatator pupillae) nicht beeinträchtigt ist. Diese Lichtstarre ist gut gegen eine sympathische Stimulation (emotional, Blutdruckabfall, Hypoglykämie usw.) abzugrenzen, bei der die Pupillen aufgrund der Aktivierung des M. dilatator pupillae zwar ebenfalls weit gestellt sind, jedoch bei erhaltener Funktionsfähigkeit des Parasympathikus jederzeit durch Lichteinfall verengt werden können.

N. trochlearis (IV)

Der N. trochlearisNervustrochlearis (IV) verlässt das Mittelhirn unterhalb der Vierhügelplatte und zieht dann entsprechend dem III. Hirnnerv durch die Wand des Sinus cavernosus zur Orbita. Seine einzige Funktion besteht in der Innervation des M. obliquus superiorMusculusobliquus superior. Der Muskel wendet den Blick nach außen und unten, unter leichter Innenrotation.

Pathologie

Ausfall des N. trochlearis

Bei einem Ausfall des N. trochlearis weicht TrochlearisausfallMikroangiopathie, diabetischeder Blick des betroffenen Auges in geringem Umfang nach innen oben ab – bei leichter Außenrotation. Der Patient versucht, durch Schräghaltung des Kopfes die beiden Augen parallel zu stellen (Abb. 1.54).
Ursachen eines isolierten Ausfalls des Nervs sind traumatische Schäden, Ischämie und ein Diabetes mellitus mit seiner Mikroangiopathie.

N. trigeminus (V)

Der V. Hirnnerv enthältNervustrigeminus (V) motorische, überwiegend jedoch sensible Anteile. Motorisch innerviert er die KaumuskulaturKaumuskulatur, Innervation, sensibel versorgt er das gesamte Gesicht einschließlich des vorderen Augenabschnitts, der Mundschleimhaut und der Zähne sowie die Dura mater. Seine Bezeichnung (Bigeminus = Zwilling, Trigeminus = Drilling) rührt daher, dass aus seinem Ganglion (Ganglion trigeminale) drei große Äste entstehen, die verschiedenen Kopfbereichen zugeordnet werden können (Abb. 1.55).
Die Axone des N. trigeminus laufen zunächst von getrennten Kerngebieten in der Brücke zur Felsenbeinpyramide des Schläfenbeins und werden dort im Ganglion trigeminale Gangliontrigeminaleumgeschaltet. Aus dieser Nervenansammlung entstehen die drei Hauptäste:
  • N. ophthalmicus (V1),

  • N. maxillaris (V2) und

  • N. mandibularis (V3).

Die Bezeichnungen entsprechen dem jeweiligen Versorgungsgebiet. Der N. ophthalmicus versorgt Scheitel und Stirn einschließlich des Auges (Ophthalmos = Oculus = Auge), der N. maxillaris den Bereich des Oberkiefers (Maxilla = Oberkiefer) und der N. mandibularis den Bereich des Unterkiefers (Mandibula = Unterkiefer).
N. ophthalmicus (V1)
Dieser Ast versorgt sensibel dieNervusophthalmicus (V1) Haut von Stirn, Auge und Nase einschließlich der Nasenschleimhaut. Am Auge ist er neben den Lidern auch für Hornhaut, Konjunktiven, Iris und Tränendrüse zuständig. Am Oberrand der Augenhöhle tritt ein Ast zur Versorgung der Stirnhaut aus und kann an dieser Austrittsstelle (Foramen supraorbitaleForamensupraorbitale) auf Druckschmerzhaftigkeit überprüft werden. Noch während seines intrakraniellen Verlaufs gehen Äste zur sensiblen Versorgung der venösen Sinus und der Dura mater hervor. Die Dura wird zusätzlich von kleineren Ästen aus V2 und V3 sowie aus dem N. vagus (okzipitale Dura) sensibel versorgt.

Merke

Eine Entzündung bzw. Reizung der Dura mater stellt die wesentliche Ursache für Kopfschmerzen dar.KopfschmerzenDurareizung Die Hirnanteile selbst sind schmerzunempfindlich. Auffallend ist, dass Schmerzen, die durch den N. trigeminus übertragen werden (Kopf- und Zahnschmerzen, Trigeminusneuralgie) besonders heftig sein können, im Extremfall zu den schlimmsten Schmerzen überhaupt gehören.

N. maxillaris (V2)
Der zweite Ast des Trigeminus Nervusmaxillaris (V2)versorgt sensibel die Gesichtshaut zwischen dem unteren Augenlid und der Oberlippe, Zähne und Zahnfleisch des Oberkiefers sowie die Schleimhaut des Gaumens einschließlich Uvula (Zäpfchen) und Tonsillen.
Kleine parasympathische Anteile ziehen zur Tränendrüse. Unterhalb der Orbita, am Foramen infraorbitaleForameninfraorbitale, tritt ein Ast des Nervs auf die Oberhaut und ist dort einer groben Überprüfung auf Druckschmerzhaftigkeit zugänglich.
N. mandibularis (V3)
Der dritte Ast enthält nebenNervusmandibularis (V3) sensiblen Anteilen auch die motorischen Fasern des N. trigeminus. Innerviert werden sämtliche Kaumuskeln (z. B. M. masseter und M. temporalis) sowie die Mundbodenmuskulatur. Ein kleiner Ast (M. tensor tympani) zieht zum Mittelohr, sodass es bei einem Ausfall des Trigeminus auch zu Hörstörungen kommen kann.
Sensibel versorgt der N. mandibularis Zähne und Zahnfleisch des Unterkiefers, Wangenschleimhaut und Zungenrücken, einen Teil der Oberhaut im lateralen Bereich der Wange bis zur Schläfe sowie die Haut des äußeren Gehörgangs einschließlich Trommelfell.
Ein Ast des N. mandibularis zieht als N. mentalis durch das Foramen mentaleForamenmentale (Mentum = Kinn) des Unterkiefers und kann hier auf Druckschmerzhaftigkeit geprüft werden.

Hinweis Prüfung

Die genaue Zuordnung der einzelnen Äste zu den von ihnen versorgten Gebieten ist nicht prüfungsrelevant. Es genügt vollkommen, wenn anhand der Abb. 1.55b die ungefähre Aufteilung der sensiblen Innervation zu geordnet werden kann. Die sensible Versorgung von Auge (V1) bzw. Schleimhaut und Zähnen in Ober- und Unterkiefer ergibt sich bereits aus der Benennung der Äste. Die pauschale motorische Innervation derKaumuskulatur, Innervation gesamten Kaumuskulatur durch den N. trigeminus (V3) dürfte leicht zu merken sein.

Pathologie

Trigeminusneuralgie

Ein Ausfall des gesamten Nervs ist außerordentlich selten. Vergleichsweise häufig entsteht die sog. TrigeminusneuralgieTrigeminusneuralgie, bei der blitzartig einschießende, meist einseitige, extrem heftige Schmerzen mehrheitlich im Ober- oder Unterkiefer entstehen – glücklicherweise sozusagen meist nur für wenige Sekunden. Allerdings können sich die Attacken in kurzen Abständen wiederholen, nehmen ohnehin im Lauf der Jahre zu. Frauen sind etwas häufiger betroffen als Männer. Mögliche Ursachen der symptomatischen Formen sind Erkrankungen von Zähnen, Auge und Nasennebenhöhlen, Frakturen im Bereich des knöchernen Schädels, Tumoren, Intoxikationen oder Entzündungen. Auch im Rahmen einer Multiplen SkleroseMultiple SkleroseTrigeminusneuralgie oder in der Form einer Post-Zoster-Neuralgie Post-Zoster-Neuralgiekann der Trigeminusnerv betroffen sein. In diesen Fällen entstehen häufig nicht nur kurze Episoden, sondern Dauerschmerzen.Dauerschmerzen, Post-Zoster-Neuralgie
In zahlreichen Fällen hat man in früheren Jahren keine Ursache gefunden (idiopathische Form). Hier konnte man nur versuchen, die im Einzelfall triggernden Reize (Kälte, Niesen, Sprechen, Kauen usw.) so gut wie möglich zu meiden. Etliche Patienten magerten dabei ab, weil sie sich kaum noch zu essen trauten. Prinzipiell sollte in zunächst unklaren Fällen auch an Blockaden der HWS gedacht werden. Inzwischen lässt sich bei der idiopathischen Form mit einer gewissen Regelmäßigkeit ein enger Kontakt (noch im Bereich des Hirnstamms) zwischen Trigeminusfasern und arteriellen Gefäßen nachweisen, sodass der Druck der Pulswellen zu nervalen Reizungen oder sogar Schädigungen der Myelinscheiden führen kann. Diese Form wurde demnach aufgrund erweiterter Diagnostik zwischenzeitlich zu einer symptomatischen Form. Allerdings wird aktuell wieder etwas zurückgerudert, weil man diesen engen Kontakt zu Arterien auch bei Gesunden finden kann. Es scheint sich also eher um einen begünstigenden und nicht unbedingt ursächlichen Zusammenhang zu handeln.
Die Diagnostik muss grundsätzlich eine Magnetresonanztomographie (MRT) beinhalten.
Therapeutisch versucht man zunächst Medikamente wie Gabapentin oder Carbamazepin, die auch in der Behandlung der Epilepsie Verwendung finden. Ist die Wirkung nicht ausreichend oder werden die Nebenwirkungen nicht toleriert, kann man versuchen, die Trigeminusfasern in dem betroffenen Gebiet thermisch, chemisch oder durch Kompression zu zerstören. Auch eine radioaktive Bestrahlung sowie die operative Implantation eines Teflonstücks zur Trennung von Nerv und anliegenden Gefäßen sind möglich, wenn auch unter größerem Risiko.

N. abducens (VI)

Der Kern des N. abducensNervusabducens (VI) liegt in der Brücke. Entsprechend den weiteren motorischen Augennerven zieht der N. abducens durch den Sinus cavernosus zur Orbita. Innerviert wird ausschließlich der M. rectus lateralisMusculusrectus lateralis, der den Bulbus nach außen lenkt. Beim Ausfall des Nervs kommt es dementsprechend zum EinwärtsschielenEinwärtsschielen, Abduzensschädigung mit DoppelbildernDoppelbilderAbduzensschädigung (Abb. 1.56).

N. facialis (VII)

Der N. facialisNervusfacialis (VII) (GesichtsnervGesichtsnerv; Facies = Gesicht)Gesichtsnerv besitzt motorische, sensorische, sensible und parasympathische Anteile. Während der eigentliche N. facialis v. a. motorische Funktionen erfüllt, übernimmt ein Teil seiner Fasern, der als N. intermediusNervusintermedius bezeichnet wird, die sensiblen und sensorischen Funktionen. Die Namensgebung erfolgte aufgrund unterschiedlicher Kerngebiete im Hirnstamm. Nach seinem Austritt aus der Brücke (teilweise auch der Medulla) zieht der VII. Hirnnerv zunächst zum inneren Gehörgang des Felsenbeins und mit einem Teil seiner Fasern zur Paukenhöhle des Mittelohrs. Schließlich gelangt er durch die Parotis hindurch zur mimischen Muskulatur und zu weiteren Strukturen des Gesichts.
Motorische Funktionen des N. facialis:
  • gesamte mimische GesichtsmuskulaturGesichtsmuskulatur, Innervation einschließlich des Platysma (Hautmuskel am Hals) und der Muskeln der Ohrmuschel

  • M. orbicularis oculi: zuständig für Lidschlag und Schluss des Auges

  • M. orbicularis oris: bewegt und schließt den Mund

  • M. stapedius: dient der Feineinstellung der Gehörknöchelchen bzw. der Abschwächung lauter Umgebungsgeräusche

Sensorische und parasympathische Anteile des N. facialis:
  • Geschmackssinn der Zunge (vordere zwei Drittel)

  • Innervation der drei großen Speicheldrüsen, der Tränen- und Nasendrüsen

  • äußerer Gehörgang

Pathologie

Fazialisparese

Die FazialispareseFazialisparese gehört zu den häufigsten Nervenlähmungen. Es sind zahlreiche mögliche Ursachen bekannt, doch verläuft sie auffallend oft ohne erkennbaren Zusammenhang (idiopathisch). Die Lähmung tritt meist einseitig auf, ist aber auch beidseits möglich. Am Beginn stehen manchmal unspezifische ziehende Schmerzen im Bereich des Ohrs, bevor sich dann im Verlauf von Stunden oder Tagen die Lähmung entwickelt. Die Parese bildet sich in 80–90 % der Fälle spätestens innerhalb von 6 Monaten von selbst wieder zurück. Dies gilt allerdings nur für periphere Lähmungen, Fazialispareseperiphereweil die zentralen Axone des Tractus corticonuclearis nicht regenerieren können.

Ursachen

  • virale und bakterielle Infektionen, z. B. Borreliose, Herpes Zoster, Otitis media, Parotitis

  • ischämische Schäden

  • Schädelbasisfraktur

  • Tumoren in Felsenbein oder Parotis

  • toxisch

  • angeboren (Chromosomenschäden)

  • idiopathisch (ca. 75 % aller Fälle), möglicherweise in der Folge eines Herpes-simplex-Rezidivs

  • Die zentrale Fazialisparese wird in erster Linie durch einen Tumor, Schlaganfall oder eine Multiple Sklerose verursacht.

Folgen (Abb. 1.57)

Unterschieden werden muss dieFazialisparesezentrale zentrale Schädigung, die den intrakraniellen Verlauf zwischen Gyrus precentralis und Pons betrifft, von der peripheren Fazialisparese, bei der der Nerv erst hinter seinen Kerngebieten, z. B. auf seinem Weg durch das Felsenbein betroffen ist.
Die Unterscheidung kann am besten dadurch getroffen werden, dass man den Patienten auffordert, die Stirn zu runzeln, die Augen zu schließen und die Zähne zu zeigen bzw. zu pfeifen. Bei einer peripheren Parese ist dies auf der betroffenen Seite nicht mehr möglich. Die mimische Muskulatur der Stirn der betroffenen Seite bleibt schlaff, das Auge offen, der Mundwinkel hängt herunter.
Dagegen ist bei der zentralen Fazialisparese die Muskulatur von Stirn und Augen nur wenig gestört, weil die Kernbereiche des Fazialis in der Brücke, aus denen die motorischen Fasern für Stirn und Augen entstehen, aus dem Gyrus precentralis beider Hirnhälften versorgt werden. Ein Teilausfall der Fasern für den oberen Gesichtsbereich wird daher durch die Gegenseite kompensiert und hat keine wesentlichen Konsequenzen. Die untere Gesichtshälfte wird jedoch, wie allgemein üblich, isoliert von der Gegenseite innerviert, sodass deren mimische Muskulatur in beiden Fällen schlaff gelähmt ist: Der Mundwinkel der betroffenen Seite hängt nach unten, der Mund bleibt auf dieser Seite auch bei der zentralen Parese unbeweglich und teilweise geöffnet.
Weitere mögliche Folgen, in Abhängigkeit vom Ort der Schädigung, bestehen in einer HyperakusisHyperakusis, Fazialisparese und einer Störung der GeschmacksstörungenFazialispareseGeschmacksempfindung. Die Hyperakusis entsteht aus der Lähmung des M. stapedius und zeigt sich in einer unangepasst lauten Wahrnehmung überwiegend tiefer Töne.
Die Kerngebiete des N. facialis im Hirnstamm sind mit Augenmuskelkernen verschaltet bzw. rückgekoppelt. Beim Lidschluss durch den N. facialis (M. orbicularis oculi) werden die Augen deshalb automatisch nach oben und außen gedreht (M. obliquus inferior). Die Reaktion erfolgt auch, wenn der Lidschluss aufgrund einer peripheren Schädigung des Nervs nicht mehr möglich ist und wird dann sichtbar. Man bezeichnet dies als Bell-PhänomenBell-Phänomen, Fazialisparese.
Nach einer peripheren Schädigung des Nervs kann es im Rahmen der Heilung dazu kommen, dass einzelne Fasern ihr physiologisches Ziel verfehlen und in die Tränendrüse anstatt in die Parotis einwachsen. Diese Fasern werden bei der Aufnahme einer Mahlzeit aktiv, weil die Parotis als Speicheldrüse dabei (parasympathisch) zur Sekretion angeregt wird. Bei einer Defektheilung kommt es also während des Essens zum einseitigen Tränenfluss (Krokodilstränen-Phänomen). Krokodilstränen-Phänomen, FazialipareseDie Namensgebung rührt daher, dass Krokodile während der Nahrungsaufnahme weinen – vermutlich, weil dabei Mitgefühl für das Opfer entsteht.Tränenfluss, Fazialisparese

N. vestibulocochlearis (VIII)

Im Innenohr der Felsenbeinpyramide (Teil des Os temporale) Nervusvestibulocochlearis (VIII)liegen zwei unterschiedliche Sinnesorgane direkt beieinander, die SchneckeSchnecke (CochleaCochlea) als HörorganHörorgan und der VestibularapparatVestibularapparat mit seinen drei Bogengängen als GleichgewichtsorganGleichgewichtsorgan. Der N. vestibulocochlearis (alte Bezeichnung: N. statoacusticus) zieht aus seinen Kerngebieten am Übergang von der Pons zur Medulla, dem sog. Kleinhirnbrückenwinkel, gemeinsam mit dem N. facialis zum inneren Gehörgang. Dort teilt er sich in einen N. vestibularis und einen N. cochlearis (Abb. 1.58).
Der N. vestibularisNervusvestibularis versorgt, nach Umschaltung im Ganglion vestibulare, Utriculus, Sacculus und Bogengänge des Gleichgewichtsorgans. Der N. cochlearisNervuscochlearis zieht zu den Windungen des Hörorgans (Schnecke). Beide Nervenanteile sind rein sensorisch.
Hör- und Gleichgewichtsorgan werden im Fach Sinnesorgane besprochen. HörorganDie Signale aus dem Hörorgan (Corti-Organ) Corti-Organwerden nach Umschaltungen u. a. in VierhügelplatteVierhügelplatte (Colliculus inferior) und ThalamusThalamus zu den Heschl-QuerwindungenHeschl-Querwindungen der primären HörrindeHörrindeprimäre (Hörzentrum)Hörzentrum geleitet (Abb. 1.59). Dieser Rindenbereich liegt im Schläfenlappen hinter dem Gyrus temporalis superior und ist deshalb beim lateralen Blick auf die Großhirnrinde nicht sichtbar. Er steht in Verbindung mit dem Wernicke-Zentrum.

Pathologie

Schädigungen des VIII. Hirnnervs, Vestibularisschwannom (Akustikusneurinom)

Eine Schädigung des N. vestibularisVestibularisschwannomAkustikusneurinom führt zu Gleichgewichtsstörungen mit Fallneigung zur gelähmten Seite, zu NystagmusNystagmusVestibularisschwannom (unwillkürliche, rhythmische Augenbewegungen) und Übelkeit.Gleichgewichtsstörungen, Vestibularisschwannom
Eine Schädigung des N. cochlearis zeigt sich in Hörstörungen bzw. TaubheitTaubheit auf dem betroffenen Ohr.Hörstörungen
Ein seltener, benigner Tumor des VIII. Hirnnervs ist das Vestibularisschwannom,Vestibularisschwannom das auch heute noch häufig mit der bereits seit 30 Jahren veralteten Bezeichnung Akustikusneurinom Akustikusneurinombelegt wird. Das Wachstum geht allerdings von den Schwann-Zellen des N. vestibularis aus und nicht vom N. cochlearis (= N. acusticus). Der Tumor entsteht meist im Anfangsteil des inneren Gehörgangs, besonders häufig beim kongenitalen Morbus Recklinghausen, und kann sich im Wachstumsverlauf bis zu seinem Austritt aus dem Hirnstamm im Kleinhirnbrückenwinkel erstrecken. Die Symptome bestehen bei stärkerem Wachstum mehrheitlich aus Fehlfunktionen beider Organe, also z. B. Hörstörungen und Tinnitus in Verbindung mit Schwindel und evtl. Nystagmus.
Die Diagnostik erfolgt durch HNO-ärztliche Untersuchungen sowie CT/MRT. Die Therapie der langsam wachsenden Tumoren besteht abhängig vom Lebensalter des Patienten in Beobachtung, Bestrahlung oder Operation, sofern Nachbarstrukturen verdrängt und dadurch geschädigt werden.

N. glossopharyngeus (IX)

Der IX. Hirnnerv tritt gemeinsam mit N. vagus und Nervusglossopharyngeus (IX)N. accessorius hinter den Oliven aus der Medulla oblongata aus. Er verlässt die Schädelhöhle im Bereich der hinteren Schädelgrube (Foramen jugulare), verläuft ein Stück weit zwischen A. carotis interna und V. jugularis interna und gelangt schließlich von lateral her zur Zungenwurzel. Der N. glossopharyngeus besitzt motorische, sensible, sensorische und parasympathische Fasern (Abb. 1.60).
Motorische Funktionen:
  • gemeinsam mit dem N. vagus Innervation der Gaumen- und Rachenmuskulatur einschließlich Uvula, ist damit am Schluckvorgang beteiligt

Sensible Funktionen: Innervation
  • der Schleimhaut von Paukenhöhle (Mittelohr), Mastoid und Trommelfell,

  • des weichen Gaumens einschließlich der Gaumenmandeln (Tonsillae palatinae),

  • des hinteren Zungendrittels.

Sensorische Funktionen:
  • kleine Anteile der Geschmacksempfindung: weicher Gaumen, Rachen, hinteres Zungendrittel mit Papillae vallatae (Geschmacksempfindung für bitter)

Parasympathische Funktionen:
  • Parotis (gemeinsam mit dem N. facialis)

  • Glomus caroticum (gemeinsam mit dem N. vagus)

Der Glomus caroticumGlomus caroticum liegt in der Wand der A. carotis, an deren Teilungsstelle in die A. carotis interna und A. carotis externa. Er enthält neben Chemorezeptoren für den Sauerstoffgehalt des Blutes auch Druckrezeptoren,Druckrezeptoren die für die BlutdruckregulationBlutdruckregulation, Druckrezeptoren Bedeutung haben, aber auch durch äußeren Druck mit dem Finger dazu benutzt werden können, eine Tachykardie zu verlangsamen. Beim beidseitigen Druck kann die parasympathische Stimulation im Extremfall bis hin zum HerzstillstandHerzstillstand führen!

Pathologie

Ausfall des N. glossopharyngeus

Beim Ausfall des Glossopharyngeus kommt es zum GeschmacksverlustGeschmacksstörungenGlossopharyngeusschädigung Glossopharyngeusschädigungv. a. hinsichtlich der Geschmacksqualität bitter und zur Tachykardie. Die Uvula kann, wie beim Ausfall des N. vagus, zur gesunden Seite verschoben sein. Aufgenommene Nahrung kann aus der Nase austreten, weil der hintere Naseneingang nicht mehr ausreichend abgedichtet wird.

N. vagus (X)

Zahlreiche Hirnnerven besitzenNervusvagus (X) kleinere Anteile parasympathischer Fasern. Der eigentliche Parasympathikusparasympathische Hauptnerv jedoch, zuständig für weite Anteile des gesamten Organismus, zur parasympathischen Innervation nahezu aller Organe in Thorax und Abdomen, ist der Vagus.
Der N. vagus läuft nach seinem Austritt aus der Medulla oblongata zur Schädelbasis. Am Hals zieht er in der Nähe der A. carotis ins Mediastinum, gibt dort Äste zur Herzbasis (den Vorhöfen) und zum Lungenhilus ab, außerdem den N. laryngeus recurrensNervuslaryngeus recurrens, der zurück (recurrens) zum Kehlkopf (Larynx) gelangt, um die Stimmlippen bzw. deren muskuläre Steuerung zu versorgen. Auch der äußere Gehörgang wird sensibel vom N. vagus versorgt, was dazu führt, dass ein Reiz (kaltes Wasser, Wattestäbchen) Husten oder Übelkeit auslösen kann. Die Druckrezeptoren am Glomus caroticumGlomus caroticum erhalten neben Fasern des N. glossopharyngeus auch solche des N. vagus, sind also an der Blutdruckregulation beteiligt. Um den Ösophagus bildet der Vagus geflechtartige Verzweigungen, um dann am Hiatus oesophageus in den Bauchraum zu gelangen. Die vielfältigen Funktionen des Parasympathikus an den inneren Organen werden später im Zusammenhang, besonders aber bei den zugehörigen Fächern besprochen.

N. accessorius (XI)

Die Kerngebiete des XI. Hirnnerven Nervusaccessorius (XI)Accessoriusschädigungliegen in der Medulla oblongata, teilweise auch im oberen Halsmark. Der Nerv verlässt die Medulla dorsal der Oliven, gemeinsam mit dem N. glossopharyngeus und dem N. vagus. Seine einzige Funktion besteht in der motorischen Innervation des M. sternocleidomastoideusMusculussternocleidomastoideus und M. trapeziusMusculustrapezius (oberer Anteil) mit ihren Wirkungen auf Kopf und Schultergürtel (Fach Bewegungsapparat). Im Vordergrund steht die Kopfwendung zur Gegenseite.

Pathologie

Schädigung des N. accessorius

Die Folgen einerSchiefhalsAcessoriusschädigung Schädigung des N. accessorius (z. B. nach einer Operation im Halsbereich) lassen sich aus der Funktion der beiden innervierten Muskeln ableiten: Der Kopf ist zur gesunden Gegenseite geneigt und zur erkrankten Seite verdreht (Schiefhals), seine Rotationsmöglichkeit eingeschränkt. Die Schulter der betroffenen Seite steht tiefer als die Gegenseite und lässt sich nicht ausreichend anheben.

N. hypoglossus (XII)

Auch der N. hypoglossusNervushypoglossus (XII) erhält Zuflüsse aus dem oberen Halsmark. Nach seinem Austritt aus der Medulla oblongata zieht er zur Zunge. Seine einzige Funktion besteht in der motorischen Innervation der ZungenmuskulaturZungenmuskulatur, Innervation.

Pathologie

Schädigung des N. hypoglossus

Bei seiner Schädigung (Tumor, Hirnstammprozess, traumatisch im Rahmen einer Tonsillektomie) wird die versorgte Zungenhälfte atrophisch und runzelig. Es kommt zu Sprech- und Schluckstörungen. DieHypoglossusschädigung Zunge weicht beim Herausstrecken im Bogen zur gelähmten Seite hin ab, weil der innervierte Zungenstrecker die Zunge zur erkrankten Seite schiebt. Bei beidseitiger chronischer Zungenlähmung entstehen Faszikulationen („wie ein Sack mit Regenwürmern“)FaszikulationenHypoglossusschädigung. Eventuell läuft Speichel am Mundwinkel hinab.

Zusammenfassung

Hirnnerven

N. olfactorius (I)

Riechnerv

N. opticus (II)

Sehnerv
  • Sehbahn: Netzhaut → N. opticus → Chiasma opticum (Durchmischung der Fasern) → Tractus opticus → Zwischenhirn (Thalamus) → Sehrinde im Lobus occipitalis

  • in Abhängigkeit vom Ort der Schädigung kommt es zu verschiedenartigen Gesichtsfeldausfällen:

    • Läsion des linken (rechten) N. opticus → Blindheit des linken (rechten) Auges

    • Läsion des Chiasma opticum (medial) → bitemporale Hemianopsie

    • Läsion des linken (rechten) Tractus opticus → homonyme Hemianopsie nach rechts (links)

    • Läsion der gesamten Sehstrahlung links (rechts) → homonyme Hemianopsie nach rechts (links)

N. oculomotorius (III)

  • innerviert am Auge

    • M. rectus superior

    • M. rectus inferior

    • M. rectus medialis

    • M. obliquus inferior

    • M. ciliaris

    • M. sphincter pupillae

    • M. levator palpebrae

  • äußere Okulomotoriuslähmung (Ophthalmoplegia externa): Bulbus wird nach unten außen gezogen; Doppelbilder, Ptosis.

  • innere Okulomotoriuslähmung (Ophthalmoplegia interna): Akkommodationslähmung und weite, lichtstarre Pupille

N. trochlearis (IV)

  • innerviert am Auge den M. obliquus superior

  • Bei Ausfall weicht Blick nach innen oben ab bei leichter Außenrotation → Patient hält Kopf schräg, um Augen parallel zu stellen.

N. trigeminus (V)

  • innerviert motorisch die Kaumuskulatur

  • innerviert sensibel Gesicht, Zähne und Dura mater

  • drei Hauptäste:

    • N. ophthalmicus (V1): versorgt sensibel Haut von Stirn, Auge, Nase; Austrittsstelle ist das Foramen supraorbitale

    • N. maxillaris (V2): versorgt sensibel Haut im Bereich des Oberkiefers, Oberlippe, Zähne und Zahnfleisch des Oberkiefers, Gaumen, Uvula, Tonsillen und Dura mater sowie parasympathisch die Tränendrüse; Austrittsstelle ist das Foramen infraorbitale

    • N. mandibularis (V3): versorgt sensibel Bereich des Unterkiefers, Zähne und Zahnfleisch des Unterkiefers, äußeren Gehörgang und Trommelfell, motorisch die Kaumuskulatur, Mundbodenmuskulatur und M. tensor tympani im Mittelohr; Austrittsstelle ist das Foramen mentale.

  • Trigeminusneuralgie: blitzartig einschließende, meist einseitige, sehr heftige Schmerzen

N. abducens (VI)

  • innerviert am Auge den M. rectus lateralis

  • bei Ausfall weicht der Bulbus nach innen → Einwärtsschielen mit Doppelbildern

N. facialis (VII)

  • innerviert mit Ausnahme der Kaumuskulatur (→ V3) die gesamte Gesichtsmuskulatur, Platysma (Hals), M. stapedius (Mittelohr)

  • ein Teil der Fasern, der N. intermedius, innerviert die drei großen Speicheldrüsen, Tränen- und Nasendrüsen, den äußeren Gehörgang und ist für den Geschmackssinn der Zunge (vordere zwei Drittel) zuständig

  • Fazialisparese: Patient soll Stirn runzeln, Augen schließen und Zähne zeigen oder pfeifen.

    • periphere Parese: Alles wird unmöglich, Auge bleibt offen, Mundwinkel hängt herunter.

    • zentrale Parese: Muskulatur von Stirn und Auge kaum betroffen, der Mundwinkel hängt nach unten.

    • weitere Folgen: Hyperakusis, Störung der Geschmacksempfindung, Bell-Phänomen, Krokodilstränen-Phänomen bei Defektheilung

N. vestibulocochlearis (VIII)

  • N. vestibularis versorgt den Vestibularapparat mit den drei Bogengängen als Gleichgewichtsorgan.

  • N. cochlearis zieht zur Schnecke (Cochlea) als Hörorgan (Corti-Organ).

  • Hörbahn: Corti-Organ → Vierhügelplatte → Thalamus → primäre Hörrinde (Hörzentrum) im Schläfenlappen

  • Schädigung des N. vestibularis → Gleichgewichtsstörungen, Fallneigung zur gelähmten Seite, Nystagmus, Übelkeit

  • Schädigung des N. cochlearis → Hörstörungen bzw. Taubheit

N. glossopharyngeus (IX)

  • motorische Innervation der Gaumen- und Rachenmuskulatur einschließlich Uvula

  • sensible Innervation von Paukenhöhle, Mastoid, Trommelfell, weichem Gaumen, Gaumenmandeln, hinterem Zungendrittel

  • Geschmacksempfindung von Gaumen, Rachen, hinterem Zungendrittel

  • parasympathische Innervation von Parotis und Glomus caroticum

  • bei Ausfall Geschmacksverlust für bitter, Tachykardie, Abweichen der Uvula zur gesunden Seite

N. vagus (X)

  • parasympathischer Hauptnerv

  • versorgt Stimmlippen (N. laryngeus recurrens), äußeren Gehörgang, Glomus caroticum, alle thorakalen und die Mehrzahl der abdominellen Organe

N. accessorius (XI)

  • innerviert M. sternocleidomastoideus und M. trapezius

  • bei Schädigung Neigung des Kopfes zur gesunden Seite und Verdrehung zur erkrankten, Schulter steht tiefer

N. hypoglossus (XII)

  • innerviert die Zungenmuskulatur

  • bei Ausfall Abweichen der Zunge beim Herausstrecken zur gelähmten Seite

Blutversorgung des Gehirns

Das Gehirn wird durch zwei große Gefäße versorgt – die A. carotis interna und die A. vertebralis. Über diese Gefäße erhält es 15 % des Herzzeitvolumens. Die venöse Entsorgung erfolgt hauptsächlich über die V. jugularis interna.

Arterien

A. carotis interna
Die A. carotis communisArteria(-ae)carotis internaArteria(-ae)carotis externaArteria(-ae)carotis communis entsteht aus dem GehirnArterienAortenbogen und zieht in den seitlichen Halsweichteilen nach kranial. Etwa in Höhe C3 teilt sie sich in eine A. carotis externa zur Versorgung von Schädel, Kopf- und Halsweichteilen und eine A. carotis interna, die durch das Felsenbein des Os temporale (im Canalis caroticus) in die Schädelhöhle gelangt (Abb. 1.61). Von dort aus zieht sie schleifenartig (sog. Carotissiphon)Carotissiphon durch den Sinus cavernosus Sinuscavernosusund schließlich lateral des Chiasma opticum in den Subarachnoidalraum, wo sie sich in ihre Endäste A. cerebri anterior und A. cerebri media teilt. Zuvor entsteht, noch im Sinus cavernosus, die A. ophthalmicaArteria(-ae)ophthalmica zur arteriellen Versorgung des Auges.
A. cerebri anterior
Das Gefäß versorgt denArteria(-ae)cerebri anterior größten Teil des Stirnlappens und den oberen Anteil des Scheitellappens, daneben Corpus callosum, Capsula interna, Striatum und Hypothalamus (Abb. 1.62). Über die A. communicans anteriorArteria(-ae)communicans anterior ist sie mit der A. cerebri anterior der Gegenseite verbunden, sodass einseitige Ischämien in geringem Umfang von der Gegenseite ausgeglichen werden können.
A. cerebri media
Das Gefäß versorgt den Arteria(-ae)cerebri mediagrößten Teil des Endhirns. Der Schwerpunkt liegt auf der seitlichen Hirnoberfläche mit Schläfenlappen, Teilen von Stirn-, Scheitel- und Hinterhauptlappen sowie der Insula (Abb. 1.64). An der Versorgung von Capsula interna und Basalganglien ist die Arterie ebenfalls beteiligt. Wichtig ist, dass es bei Durchblutungsstörungen zu Ausfällen der motorischen Rindenfelder, der Sprach- und Hörzentren kommen kann.
Die A. cerebri media bildet eine Anastomose mit der A. cerebri posteriorArteria(-ae)cerebri posterior über die A. communicans posteriorArteria(-ae)communicans posterior. Gemeinsam mit der A. communicans anterior entsteht so, noch im Subarachnoidalraum liegend, ein Arterienring, der sog. Circulus arteriosus cerebri (Willisii).
A. vertebralis
Die A. vertebralisArteria(-ae)vertebralis verzweigt sich aus der A. subclavia und zieht durch die Foramina transversaria der Halswirbel 6 bis 1 zur hinteren Hirnbasis. Oberhalb des 1. Halswirbels (Atlas) tritt sie durch das Foramen magnum und vereinigt sich mit der A. vertebralis der Gegenseite zur A. basilaris (Abb. 1.63). Noch vor der Vereinigung geben die beiden Aa. vertebrales Äste zur Versorgung von Medulla oblongata, unteren Kleinhirnanteilen sowie als Aa. spinales ins Rückenmark ab. Die beiden Aa. spinalesArteria(-ae)spinalis ziehen durch den Wirbelkanal hinunter bis zur Cauda equina und versorgen mit verschiedenen Ästen (A. spinalis anterior und posterior) das gesamte Rückenmark, ergänzt durch Zuflüsse aus den Interkostal- und Lumbalarterien (Kap. 1.12.4).
A. basilaris
Auf Höhe des Pons teilt sich die Arteria(-ae)basilarisA. basilaris in ihre beiden Endäste, die Aa. cerebri posteriores (Abb. 1.63). Die A. cerebri posteriorArteria(-ae)cerebri posterior versorgt sozusagen alle Hirnstrukturen, die nicht durch die A. carotis interna erreicht werden. Neben Hirnstamm, Kleinhirn und Hinterhauptlappen sind dies Thalamus und ein Teil des medialen (inneren) Schläfenlappens einschließlich Hippocampus und Innenohr. Im Bereich der Capsula interna grenzt sie an die beiden vorderen Hirnarterien.
Circulus arteriosus cerebri (Willisii Abb. 1.63)
Die beiden Aa. communicantes (anterior et posterior) Circulus arteriosus cerebri (Willisii)als Anastomosen sowohl zwischen den beiden Hirnseiten als auch zwischen den Versorgungsgebieten von A. carotis interna und A. vertebralis sind in den meisten Fällen so dünn, dass wesentliche Ischämien der verschiedenen Hirnareale von der Gegenseite aus nicht kompensiert werden können. Kommt es allerdings z. B. in der A. carotis interna langsam über Jahre zur arteriosklerotischen Stenosierung, erweitern sich zunehmend auch diese Anastomosen. Dies kann dazu führen, dass ein endgültiger Verschluss der A. carotis interna einer Seite kompensiert wird, sodass keine erkennbaren Folgen zu verzeichnen sind.
Durchblutung von Schädel und Dura mater
Die A. carotis externaArteria(-ae)carotis externa versorgt neben den Kopf- und Halsweichteilen (einschließlich Schilddrüse) auch die Schädelknochen einschließlich der innen anliegenden, mit dem Periost verbundenen Dura materDura materDurchblutungSchädel, Durchblutung. Hierfür zweigen sich verschiedene Aa. meningeae aus ihr abArteria(-ae)meningeae (Abb. 1.64). Verlauf und Bezeichnungen besitzen keine Prüfungsrelevanz.

Venen des Gehirns

Hinweis Prüfung

Die venöse Entsorgung der GehirnVenenverschiedenen HirnvenenHirnanteile ist im Detail nicht prüfungsrelevant.

Von Bedeutung ist allerdings, dass sämtliche zerebralen Venen in die großen Sinus münden, die gut geschützt durch die beiden Blätter der Dura mater laufen (Abb. 1.65). Dieser Schutz ist schon deswegen von Bedeutung, weil die Wand der Sinus lediglich aus einer dünnen Intima ohne muskuläre Verstärkung besteht.
Die oberflächlichen Hirnvenen laufen im Subarachnoidalraum. Sie münden in Sinus sagittalis superior, Sinus transversus und Sinus cavernosusSinuscavernosusSinustransversus. Der SinussagittalisSinus sagittalis befindet sich in der Falx cerebri direkt unter dem Schädeldach, der Sinus transversus im Tentorium cerebelli und der Sinus cavernosus am Vorderrand des Tentorium, direkt neben der Sella turcica.
Auch die tiefen Hirnvenen münden abschließend nach ihrem Zusammenfluss in der V. magna cerebri in die Sinus der Dura (Sinus rectus). Aus den SinusSinusrectus läuft das venöse Blut des Gehirns schließlich in die große V. jugularis internaVenajugularis interna des Halses und zuletzt in die obere Hohlvene.
Besonderheiten
Sämtliche Venen von Kopf, Gehirn und Hals sind klappenlos. Unter pathologischen Bedingungen kann sich der Blutfluss deshalb auch einmal umkehren und zu Störungen führen. Dies muss dann letztendlich auch für einen länger andauernden Kopfstand gelten.
Das Einzugsgebiet von V. jugularis interna und externa ist nicht so streng getrennt wie das Versorgungsgebiet der beiden Carotiden. In die venösen Sinus mündet auch Blut aus dem knöchernen Schädel und der Kopfschwarte. Das Blut der V. facialis des Gesichts wird teilweise über V. angularis (Augenwinkel) und V. ophthalmica superior zum Sinus cavernosusSinuscavernosus geleitet, sodass entzündlich-eitrige Prozesse oberhalb der Oberlippe zur Sinus-cavernosus-ThromboseSinus-cavernosus-Thrombose, zu Hirnabszessen odeMeningitisSinus-cavernosus-ThromboseEnzephalitisSinus-cavernosus-Thromboser Meningitis bzw. Enzephalitis führen können.

Zusammenfassung

Arterielle Versorgung der intrazerebralen Strukturen

Aus der A. carotis interna (→ Aa. cerebri anterior et media) und der A. vertebralis (→ A. cerebri posterior)
  • Die A. cerebri anterior versorgt:

    • Lobus frontalis

    • Lobus parietalis (oberer Anteil)

    • Corpus callosum

    • Capsula interna

    • Striatum

    • Hypothalamus

  • Die A. cerebri media versorgt:

    • Lobus temporalis – v. a. äußerer Anteil

    • Insula

    • Teile der Lobi frontalis, parietalis und occipitalis einschließlich des überwiegenden Anteils der Gyri pre- und postcentralis mit ihren Homunculi

    • Basalganglien

    • Capsula interna

  • Die A. cerebri posterior versorgt:

    • Hirnstamm

    • Thalamus

    • Lobus occipitalis

    • Cerebellum

    • medialen Teil des Lobus temporalis mit Innenohr einschließlich Hör- und Gleichgewichtsorgan

    • Rückenmark (noch aus der A. vertebralis)

Venöse Entsorgung

Über die V. jugularis interna in die V. cava superior

Struktur des Rückenmarks

Aufbau

Das RückenmarkRückenmark (Medulla spinalis) entwickelt Medullaspinalissich aus dem Neuralrohr des Rumpfes. Es beginnt am Foramen magnum und stellt eine nahtlose Fortsetzung der Medulla oblongata dar. Umgeben wird es vom knöchernen WirbelkanalWirbelkanal (Canalis vertebralis)Canalis vertebralis, der von den übereinanderliegenden Wirbelbögen (Arcus vertebrae) gebildet wird. Es hat beim Erwachsenen eine Länge von ca. 45 cm, einen Durchmesser von 1 cm und reicht bis zu den Lendenwirbelkörpern L1–L2. Das sich verjüngende kaudale Ende bezeichnet man als Conus medullarisConus medullaris (Abb. 1.66). Unterhalb davon ziehen nur noch die Fasern der Cauda equinaSpinalnerven (Cauda equina = Pferdeschwanz) weiter nach kaudal bis zu ihren Austrittsstellen in den einzelnen Segmenten. Zervikal und lumbal ist das Rückenmark etwas aufgetrieben (sog. Intumeszenzen), weil dort besonders zahlreiche Neurone und Fasern zur Versorgung von Armen bzw. Beinen enthalten sind.

Merke

Das Rückenmark kann als Durchgangs- und Umschaltstation für die Nervenfasern verstanden werden, die das Gehirn mit dem PNS verbinden. Zusätzlich übernimmt es auch eigene Funktionen, indem hier z. B. die Reflexe gesteuert werden.

Analog zur Bezeichnung der einzelnen Abschnitte der Wirbelsäule unterteilt man die Abschnitte des Rückenmarks in ein Halsmark, Brustmark, Lendenmark und Sakralmark. Dadurch, dass die Knochen der Wirbelsäule mit Beginn bereits in der Fetalzeit sehr viel stärker wachsen als das enthaltene Rückenmark, passen die einzelnen Abschnitte allerdings zunehmend nicht mehr zueinander. Beim Erwachsenen reicht das Halsmark zwar noch bis zum 7. Halswirbel, das Brustmark aber lediglich noch bis zum 9. Brustwirbel und das Lumbalmark bis zum 12. Brustwirbel, während das Sakralmark bereits am Conus medullaris auf Höhe L1–L2 endet. Beim Kleinkind reicht das Sakralmark noch bis L4.
Das eigentliche Rückenmark mit seiner zentralen grauen Substanz endet auf Höhe L1–L2, während die ein- und austretenden Nervenfasern nach wie vor das jeweilige knöcherne Foramen (Foramen intervertebrale) benutzen, das „ursprünglich“ dem Rückenmarksabschnitt zugeordnet war. Die Fasern der Neurone, die kaudalere Abschnitte des Körpers bis hin zu Beinen und Füßen zu versorgen haben, laufen demnach ab dem Conus medullarisConus medullaris weiter im Wirbelkanal bis zu ihren jeweiligen Austrittsstellen durch die Zwischenwirbellöcher (Abb. 1.66c). Die motorischen Nervenzellen, deren Axone z. B. bei S5 austreten und distale Abschnitte der Beine innervieren, liegen also auf Höhe des ersten Lendenwirbelkörpers. Die Axone solcher Nervenzellen haben damit eine Gesamtstrecke von teilweise deutlich mehr als 1 m zu überbrücken. Dieselbe Situation gilt für die Spinalganglien mit ihren sensiblen Nervenzellen, die sich im knöchernen Foramen intervertebrale und damit im ursprünglich „richtigen“ Segment befinden. Ihre Axone laufen zunächst in der Cauda equinaCauda equina nach kranial, um erst am zugehörigen Hinterhorn ins Rückenmark einzutreten.
Die Fasern der Cauda equina füllen den Raum des Wirbelkanals bei Weitem nicht aus. Außerdem schwimmen sie beweglich im Liquor cerebrospinalis. Dadurch sind sie in der Lage, der Nadel im Rahmen einer Lumbalpunktion problemlos und ohne Verletzungsfolgen auszuweichen.

Graue und weiße Substanz

Wie beim Gehirn bilden die Nervenzellen des Rückenmarks die graue Substanzgraue SubstanzRückenmark (Substantia grisea)Substantia grisea. Rückenmarkgraue SubstanzWährend die graue Substanz in Groß- und Kleinhirn außen liegt und die Rinde bildet, befindet sie sich im Rückenmark in dessen Zentrum. Diese Ansammlung von Neuronen besitzt eine Schmetterlingsfigur. Umgeben wird die graue von der weißen Substanzweiße SubstanzRückenmark (Substantia alba), Substantia albaalso denRückenmarkweiße Substanz größtenteils myelinisierten Faserzügen, die aus den Neuronen des Rückenmarks und den Neuronen zerebraler oder peripherer Strukturen hervorgehen bzw. dorthin ziehen (Abb. 1.67).
Die nach ventral deutlich breiteren Ausstülpungen der zentralen Schmetterlingsfigur werden als VorderhornVorderhorn, Rückenmark (Cornu anterius), die dorsal schmaleren als HinterhornHinterhorn, Rückenmark (Cornu posterius) bezeichnet. Die kleine seitliche Vorwölbung heißt SeitenhornSeitenhorn, Rückenmark (Cornu laterale). Es ist nur im Bereich der BWS und den direkt angrenzenden Bereichen von Hals- und Lumbalmark deutlich ausgebildet, weil sich nur dort sympathische Ganglien befinden. Ansatzweise erkennt man auch im Sakralmark (S2–S4) ein Seitenhorn, indem sich dort eine kleine parasympathische Ergänzung zum N. vagus befindet, der abgesehen davon die gesamte Peripherie versorgt. Die Vorderhörner der Schmetterlingsfigur sind deshalb voluminöser als die Hinterhörner, weil dort die zahlreichen, großen α-Motoneurone Platz beanspruchen, an denen die Pyramidenbahn auf die Peripherie umgeschaltet wird. Zusätzlich befinden sich hier die kleineren γ-Motoneurone, die im Dienst des extrapyramidalen Systems stehen. Zentral in der grauen Substanz liegt der ZentralkanalZentralkanal als Fortsetzung des 4. Ventrikels der Medulla oblongata. Er ist beim Erwachsenen meist verödet.
Die Faserstränge der umgebenden weißen Substanz werden nach ihrer Lage als VorderstrangVorderstrang, Rückenmark, SeitenstrangSeitenstrang, Rückenmark und HinterstrangHinterstrangbahn, Rückenmark bezeichnet. Die am Vorder- und Hinterhorn ein- oder austretenden, gebündelten VorderwurzelRückenmarkHinterwurzel, RückenmarkNeurite heißen Vorder- bzw. Hinterwurzel.
Neurone der grauen Rückenmarksubstanz
RückenmarkNeuroneGrundsätzlich werden in Abhängigkeit von ihren Funktionen drei Zelltypen unterschieden, was allerdings im Hinblick auf die Heilpraktikerprüfung keine Bedeutung besitzt:
  • WurzelzellenWurzelzellen: Ihre Axone verlassen das Rückenmark über eine Nervenwurzel. Die wesentlichen Wurzelzellen sind die motorischen Vorderhornzellen, die man wiederum in α-Motoneuroneα-Motoneurone;Motoneurone Vorderhornzellen, motorischeund γ-Motoneuroneγ-Motoneurone;Motoneurone unterteilen kann. Die kräftig myelinisierten, besonders schnell leitenden Axone der großen α-Motoneurone ziehen über die Vorderwurzel zu den motorischen Endplatten der quergestreiften Skelettmuskelfasern und bringen dieselben zur Kontraktion. Auch die Axone der kleinen γ-Motoneurone erreichen über die Vorderwurzel die Skelettmuskulatur. Dort innervieren sie allerdings nicht die eigentlichen Muskelfasern, sondern die sog. intrafusalen Fasern der Muskelspindeln (= Dehnungsfühler)Muskelspindeln und verändern dadurch deren (sensible) Ansprechschwelle (Fach Bewegungsapparat). Auch die vegetativen Neurone der Seitenhörner gehören zu den Wurzelzellen, deren Axone über die Vorderwurzel das Rückenmark verlassen.

  • Binnenzellen: IhreBinnenzellen, Rückenmark Axone verbleiben im Rückenmark. Sie verbinden z. B. als InterneuroneInterneurone Nervenzellen derselben Seite oder weitere Neurone mit Zellen der kontralateralen Seite. Sie bilden den sog. Eigenapparat des Rückenmarks. Eine besondere Art von Binnenzellen stellen die Renshaw-ZellenRenshaw-Zellen dar. Sie werden von Axonkollateralen der α-Motoneurone erreicht und damit über deren Aktivität informiert. Mit ihren eigenen Axonen ziehen sie zu den motorischen Vorderhornzellen, von denen sie informiert werden, und können über inhibitorische Synapsen im Sinne einer negativen Rückkopplung hemmend auf sie einwirken.

  • StrangzellenStrangzellen, Rückenmark: Die Axone dieser Zellen bündeln sich zu langen Strängen (Bahnen), die dann z. B. zu Hirnstamm oder Thalamus laufen.

Rückenmarkshäute

Die MeningenMeningenRückenmark Rückenmarkshäutedes Gehirns setzen sich am Foramen magnum nahtlos in die Rückenmarkshäute fort, wobei die grundsätzliche Anordnung erhalten bleibt. Der einzige erwähnenswerte Unterschied besteht darin, dass die Dura materDura materspinalis im Wirbelkanal nicht mit dem Periost der Wirbelknochen verwachsen ist, sondern einen schmalen Zwischenraum, den EpiduralraumEpiduralraum (Spatium oder Cavum epidurale) frei lässt, in dem Gefäße (v. a. Venen) verlaufen (Abb. 1.68). Außerdem sind hier Fett und lockeres Bindegewebe eingelagert. Unterhalb des Conus medullaris verbreitert sich der Epiduralraum ein wenig, weil dort mehr Platz zur Verfügung steht.
Dem Epiduralraum verdankt das Periost der knöchernen Wirbelsäule, dass es ein Periost sein darf und diesen Status nicht analog zu den Schädelknochen an die Dura abgeben musste.
Die ArachnoideaArachnoidea materspinalis liegt der Dura innen an und ist über bindegewebige Trabekel in diesem Subarachnoidalraum mit der Pia verbunden. Der SubarachnoidalraumSubarachnoidalraum enthält Liquor cerebrospinalis und bildet einen einheitlichen Raum mit dem Subarachnoidalraum des Gehirns. Die Dura erstreckt sich in jedem Wirbelsäulensegment noch ein Stück weit auf die ein- und austretenden Spinalnerven bis zu den Spinalganglien, die dadurch einen mechanischen Schutz erhalten. Entsprechend den Verhältnissen an der Oberfläche des Gehirns bilden auch im Rückenmark die Astrozyten mit ihren Füßchen eine Grenzfläche zur aufliegenden Pia materPia materspinalis (sog. Membrana limitans gliae).
Die Pia mater liegt dem Nervengewebe überall unmittelbar an und ist demnach am Conus medullaris zu Ende, während sich der Duralsack mit der innen anliegenden Arachnoidea bis ins Kreuzbein fortsetzt. Dies bedeutet, dass sich der ursprünglich eher schmale Subarachnoidalraum im Bereich der Cauda equina zu einer regelrechten, mit Liquor gefüllten Höhle erweitert hat, in der die Nervenwurzeln schwimmen und aus der im Rahmen einer Liquorpunktion (Lumbalpunktion) problemlos 1 bis maximal 2 ml Liquor cerebrospinalis entnommen werden können.

Gefäßversorgung

RückenmarkGefäßversorgungDie beiden Arteria(-ae)vertebralisAa. vertebrales bilden gemeinsam drei Spinalarterien – eine unpaare A. spinalisArteria(-ae)spinalis anterior zur Versorgung der vorderenSpinalarterien zwei Drittel des Rückenmarks und die paarigen Aa. spinales posteriores für das dorsale Drittel (Abb. 1.69). Ergänzt wird die arterielle Blutversorgung ab dem oberen Thorax durch Äste, die aus den Interkostal- und Lumbalarterien abzweigen. Die Arteria(-ae)intercostales posterioresAa. intercostales posteriores und Arteria(-ae)lumbalesAa. lumbales entstehen segmental aus der Aorta. Sie gelangen durch die Zwischenwirbellöcher in den Wirbelkanal und anastomosieren dort mit den Spinalarterien.
Der venöse Abfluss erfolgt über die VenavertebralisVv. vertebrales und die Venen des Epiduralraums in die VenaintercostalisInterkostalvenen.Interkostalvenen

Leitungsbahnen

Durchs RückenmarkRückenmarkLeitungsbahnen ziehen die motorischen, efferenten sowie die sensiblen, afferenten Nervenfasern vom und zum Gehirn. Darunter befinden sich auch vegetative, v. a. sympathische Fasern.
Die afferenten Fasern werden von den Axonen der Nervenzellen der SpinalganglienSpinalganglien gebildet. Sie gelangen über die Hinterwurzel ins Hinterhorn und werden dort größtenteils auf Neurone umgeschaltet. Die Neuriten dieser Nervenzellen wechseln zur Gegenseite und erreichen über verschiedene Bahnen das Gehirn.
Der überwiegende Teil der efferenten, motorischen Fasern gelangt über seitliche oder vordere Anteile der weißen Substanz zu den einzelnen Segmenten des Rückenmarks und wird dort auf die Motoneurone der Vorderhörner umgeschaltet.

Merke

Grundsätzlich ziehen die sensiblen Fasern über die Hinterwurzel ins Rückenmark, während die motorischen und vegetativen Fasern das Rückenmark über die Vorderwurzel verlassen.

Im Folgenden werden nur die wichtigsten Leitungsbahnen und ihre Umschaltungen besprochen.
Pyramidenbahn
Die PyramidenbahnPyramidenbahn entsteht im Gyrus precentralis und weist vielfältige Verschaltungen bzw. Rückkopplungen mit Basalganglien, Kleinhirn Gyrusprecentralisund Hirnstamm auf. Nach der Kreuzung auf die Gegenseite in der Medulla oblongata ziehen annähernd 90 % der Fasern als (Tractus corticospinalis lateralis) Tractuscorticospinalis lateralisim Seitenstrang der weißen Substanz nach kaudal. Gut 10 % der Fasern verbleiben auf derselben Seite und gelangen als PyramidenseitenstrangbahnPyramidenvorderstrangbahnPyramidenvorderstrangbahn (Tractus corticospinalis anterior) im Vorderstrang der Tractuscorticospinalis anteriorweißen Substanz zu ihren segmentalen Austrittsstellen aus dem Rückenmark, um erst dort zur Gegenseite zu kreuzen (Abb. 1.70).
Auf Höhe der zu versorgenden Körperregionen ziehen die Fasern zu Neuronen (Motoneuronen), die im Vorderhorn der grauen Substanz liegen. Die synaptische Verbindung kann direkt oder über ein zwischengeschaltetes Neuron (Interneuron) erfolgen. Vor allem an den Interneuronen (einschließlich der Renshaw-Zellen) gehen auch die Fasern des extrapyramidalen Systems synaptische Verbindungen ein, sodass die Aktivität der motorischen Rinde ein letztes Mal angepasst werden kann – zusätzlich zu den Feinabstimmungen, die bereits bei der Passage durch den Hirnstamm erfolgten. Die Neuriten der motorischen Vorderhornzellen verlassen das Rückenmark über die Vorderwurzeln, um als motorischer Teil der peripheren Nerven zur quergestreiften Skelettmuskulatur zu ziehen.
Extrapyramidale motorische Fasern
Die Nervenzellen des extrapyramidal-motorischen Systemsextrapyramidal-motorisches System (EPMS) liegen in den Basalganglien (Striatum und Pallidum), im Thalamus und in den Kernen des Hirnstamms (Nucleus ruber, Substantia nigra, Oliven, Vestibulariskerne) mit zahlreichen gegenseitigen Verschaltungen und unter Kooperation sowohl mit dem Kleinhirn als auch mit der Pyramidenbahn. Ihre Bahnen laufen weit überwiegend im Vorder- und Seitenstrang des Rückenmarks, zusammengefasst zum sog. VorderseitenstrangVorderseitenstrangbahn, und enden auf der jeweiligen Segmenthöhe an α-Motoneuronen und γ-Motoneuronen des Vorderhorns.Vorderhorn, Rückenmark
Die wesentliche Funktion des extrapyramidal-motorischen Systems besteht in der unwillkürlich erfolgenden Einstellung von Gleichgewicht, Muskeltonus und Koordination der jeweils geplanten Muskeltätigkeit. Die Vorspannung der Muskulatur erfolgt aus den γ-Motoneuronen über die Muskelspindeln.
Sensible Bahnen
Sensibel wahrgenommen und zum GehirnRückenmarksensible Bahnensensible Bahnen, Rückenmark geleitet werden der Tastsinn (Berührung, Druck, Kitzel und Vibration), TemperaturTastsinn (Wärme, Hitze, Kälte), Schmerz und Juckreiz. Die entsprechenden Rezeptoren werden im Fach Dermatologie besprochen. Nach ihren sensiblen Qualitäten, aber auch nach dem Verlauf der zum Gehirn aufsteigenden Bahnen lässt sich die protopathische von der epikritischen Sensibilitätepikritische Sensibilitätprotopathische Sensibilität abgrenzen.
Protopathische Sensibilität
Hierzu werden die EmpfindungenSensibilitätprotopathische für SchmerzSchmerzen und TemperaturTemperaturempfindung sowie gröbere Anteile des TastsinnsTastsinn (stärkere Drücke) gerechnet. Die Nervenzellen (sog. 1. Neuron), die diese Empfindungen aus ihren peripheren Dendriten („dendritischen Axonen“) empfangen, liegen in den Spinalganglien der Zwischenwirbellöcher (Abb. 1.71). Ihre Axone ziehen über die Hinterwurzel ins Hinterhorn zum hier liegenden 2. Neuron. Die Neurite dieser Nervenzellen kreuzen im jeweiligen Segment zur Gegenseite und ziehen gebündelt als Tractus spinothalamicusTractusspinothalamicus über den Thalamus, wo sie umgeschaltet werden (3. Neuron), zum Gyrus postcentralisGyruspostcentralisunter Kommunikation mit der Insula.
In der weißen Substanz des Rückenmarks verläuft der Tractus spinothalamicus teilweise im Vorder- und teilweise im Seitenstrang („VorderseitenstrangVorderseitenstrangbahn“), bevor sich die Fasern im Hirnstamm vereinen. Ein Teil der Fasern zieht dort zu extrapyramidalen Kernen sowie zum Kleinhirn, dient also nicht der bewussten Wahrnehmung, sondern gewissermaßen bereits der Vorbereitung einer etwa erforderlich werdenden Gegenreaktion.
Epikritische Sensibilität
Dieser Teil der Sensibilität epikritische SensibilitätSensibilitätepikritischebetrifft feine Reize wie geringe Drücke, BerührungBerührungsempfindung oder Kitzel. Auch die Rezeptoren in Muskeln, Sehnen und Gelenkkapseln, aus deren Informationen z. B. die exakte Stellung von Gelenken erkannt wird, gehören dazu. Die reizaufnehmenden Dendriten entstammen, entsprechend der gesamten Oberflächensensibilität, Neuronen der Spinalganglien. Die Axone dieser Nervenzellen werden allerdings im Gegensatz zu denjenigen der protopathischen Sensibilität nach ihrem Eintritt in die Hinterwurzel nicht auf Neurone der Hinterhörner umgeschaltet, sondern laufen im HinterstrangHinterstrangbahn, Rückenmark des Rückenmarks auf derselben Seite bis zu Kernen der Medulla oblongata (Abb. 1.71). Dort erst befindet sich das 2. Neuron, dessen Axone zur Gegenseite wechseln und zum 3. Neuron in Thalamuskernen ziehen. Die Weiterleitung erfolgt dann ebenfalls zu Insula und Gyrus postcentralis. GyruspostcentralisInteraktionen u.a. mit dem Kleinhirn sind nicht erforderlich und finden deshalb auch nicht statt.
Wie bei der motorischen Hirnrinde gilt also auch für den somatosensiblen Homunkulus des Gyrus postcentralis, dass dort grundsätzlich die peripheren Empfindungen der kontralateralen Körperseite abgebildet werden.somatosensorischer HomunkulusHomunkulussomatosensorischer

Merke

  • Die protopathische Sensibilität umfasst gröbere Empfindungen von Haut und inneren Organen, die gleichzeitig einen bedrohlichen Charakter protopathische SensibilitätSensibilitätprotopathischeannehmen können und dann reflektorisch beantwortet werden müssen. Tatsächlich steht der bedrohliche, unangenehme Aspekt sogar im Vordergrund und die Abbildung im Gyrus postcentralis ist eher verschwommen.

  • Die epikritische Sensibilität epikritische SensibilitätSensibilitätepikritischesteht für die feine, differenzierte Kontaktaufnahme zur Umwelt, einschließlich ihrer scharfen Abbildung im Gyrus postcentralis. Die Leitung zum Cortex erfolgt ohne spürbare Zeitverzögerung über myelinisierte Axone. Ihre Wahrnehmung erfolgt demzufolge, sofern beide Anteile der Sensibilität gleichzeitig übertragen werden, deutlich schneller als die mittels unmyelinisierter Axone sozusagen mit Verspätung nachfolgende, verschwommene und unangenehme protopathische Wahrnehmung.

Reflexbögen

RückenmarkReflexbögenReflexeReflexe laufen unwillkürlich auf Rückenmarksebene ab, Reflexbögenbedürfen also keinerlei Steuerung aus Hirnanteilen, auch wenn sie durch die zerebralen Bahnen beeinflusst werden. Man unterscheidet in Eigen- und Fremdreflexe.
Eigenreflexe
EigenreflexeEigenreflexe betreffen die Muskulatur. Reizort und Erfolgsorgan sind identisch. Die Muskelspindeln eines Muskels und die Spindeln seiner Sehnen (Golgi-Sehnenorgane) melden ihre eigene und damit die Überdehnung des Gesamtmuskels afferent (dendritisch) über Spinalganglion und Hinterwurzel ins Rückenmark. Die Axone der sensiblen Neurone gelangen über die Hinterwurzel direkt zum Vorderhorn und den α-Motoneuronen desselben Segments und führen dort zur Erregung (Abb. 1.72). Die Folge ist eine kurzzeitige Kontraktion (Reflexzuckung)Reflexzuckungen genau des Muskels, der direkt davor überdehnt worden war. Eigenreflexbögen bestehen also aus dem sensiblen Nerven im Spinalganglion, dem motorischen Nerven des Vorderhorns und der Synapse zwischen beiden. Sie sind damit monosynaptisch.Reflexemonosynaptische
Reflexzuckungen sind z. B. durch einen Schlag auf die Sehne des betreffenden Muskels (Gummihammer), der zur Überdehnung führt, auslösbar und können beliebig (unerschöpflich) wiederholt werden. Sie dienen dazu, die ordnungsgemäße Funktion des betreffenden Segments, aber auch diejenige der zu diesen Motoneuronen ziehenden Leitungsbahnen zu überprüfen. Ist das α-Motoneuron des Vorderhorns geschädigt, ist der Reflex nicht mehr auslösbar. Gleichzeitig resultiert eine schlaffe LähmungLähmungenschlaffe des betreffenden Muskels, weil seine Kontraktion ausschließlich aus den α-Motoneuronen über die motorischen Endplatten erfolgen kann.
Wichtige Reflexe sind z. B. der BizepssehnenreflexBizepssehnenreflex (BSR) (BSR; zur Überprüfung des Segments C5–C6), der TrizepssehnenreflexTrizepssehnenreflex (TSR) (TSR; C6–C8), der PatellarsehnenreflexPatellarsehnenreflex (PSR) (PSR; L2–L4) und der AchillessehnenreflexAchillessehnenreflex (ASR) (ASR; L5–S1).
Fremdreflexe
Beim Fremdreflex sind Reizort und Erfolgsorgan verschieden.Fremdreflexe Der Reiz erfolgt z. B. beim BauchhautreflexBauchhautreflex (Th6–Th12) auf die Haut, wird dann jedoch auf die Bauchmuskulatur übertragen. Das leichte Streichen über die Haut führt zur erkennbaren Reflexzuckung der Bauchmuskulatur. Fremdreflexe sind polysynaptisch: Die afferente Meldung über den Dendriten zum Spinalganglion wird vom Axon der Nervenzelle Reflexepolysynaptischeauf ein oder mehrere Interneurone (zwischengeschaltete Neurone) übertragen, bevor der Reiz die α-Motoneurone der Bauchmuskulatur erreicht (Abb. 1.72). Ein weiterer wichtiger Fremdreflex ist Interneuroneder CremasterreflexCremasterreflex (L1–L2).

Spinalnerven

Zwischen Foramen magnum und demSpinalnerven obersten Kokzygeal-(= Steißbein-)Segment treten insgesamt 31 Paare von Spinalnerven aus dem jeweiligen Zwischenwirbelloch (Foramen intervertebrale) der Wirbelsäule aus (Abb. 1.73):
  • 8 Zervikalnerven,

  • 12 Thorakalnerven,

  • 5 Lumbalnerven,

  • 5 Sakralnerven und

  • 1 Nervenpaar aus dem Steißbein.

Obwohl die HWS nur aus 7 Wirbeln besteht, treten dort 8 Nervenpaare aus, weil das erste oberhalb des 1. Halswirbels (Atlas) entsteht und dasjenige unterhalb des 7. Halswirbels deswegen das achte sein muss.
Der motorische Anteil des Spinalnervs tritt als Vorderwurzel (Radix anterior) aus dem Vorderhorn des Rückenmarks aus; der sensible TeilVorderwurzelSpinalnerv gelangt aus der Peripherie zum SpinalganglionSpinalganglien im Foramen intervertebrale. Die Axone vereinigen sich auf ihrem Weg zum Hinterhorn zunächst mit dem motorischen Anteil zum eigentlichen, etwa 1 cm langen Spinalnerv, der sich dann vor dem Eintritt ins Rückenmark in Vorder- und Hinterwurzel teilt (Abb. 1.74).
Während die Axone der motorischen Vorderhornzellen am Spinalganglion vorbei, als Teile peripherer Nerven direkt zu ihren Muskeln laufen, liegen die Neurone der sensiblen Fasern in Form von etwa 5 mm großen Ganglien (Spinalganglien) im Bereich des Zwischenwirbellochs. Die langen DendritenDendriten dieser Neurone reichen als sensibler Anteil peripherer Nerven zu den von ihnen versorgten Strukturen der Peripherie, z. B. als Fasern für Tastsinn, Schmerz- oder Temperaturempfindung, und werden im Spinalganglion auf die Axone der Nervenzellen umgeschaltet. Der eigentliche, sehr kurze Spinalnerv liegt also im Bereich des Foramen intervertebrale Foramenintervertebraleund besteht aus den Axonen der Vorder- und Hinterwurzeln. Ab dem Spinalganglion wird aus dem Spinalnerv definitionsgemäß der periphere Nerv als Bestandteil des PNS. Auch das Ganglion selbst gehört bereits zum PNS, da seine Neurone außerhalb des Rückenmarks liegen.

Zusammenfassung

Rückenmark

  • entwickelt sich aus dem Neuralrohr

  • reicht vom Foramen magnum bis L1/L2 (beim Kind bis L4)

  • Länge beim Erwachsenen ca. 45 cm, Durchmesser ca. 1 cm

  • Zentral befindet sich die graue Substanz aus Nervenzellen (Schmetterlingsfigur), umgeben von der weißen Substanz der Nervenbahnen.

Graue Substanz

  • Vorderhorn: enthält die motorischen Neurone zur Versorgung der Skelettmuskulatur; ihre Axone verlassen das Vorderhorn über die Vorderwurzel und ziehen über den Spinalnerven zur Peripherie.

  • Hinterhorn: enthält sensibel innervierte Neurone; Zuflüsse über die Hinterwurzel aus den Axonen der Spinalganglien

  • Seitenhörner in BWS und direkt angrenzendem Mark von HWS bzw. LWS: enthalten sympathische Neurone, deren Axone über die Vorderwurzel v.a. zum sympathischen Grenzstrang ziehen

  • Seitenhörner S2–S4: enthalten parasympathische Neurone überwiegend zur Versorgung der Organe des kleinen Beckens; alle weiteren Organe und Strukturen werden parasympathisch aus dem N. vagus innerviert.

Weiße Substanz

  • Die efferenten, zur Peripherie ziehenden Bahnen befinden sich überwiegend in den vorderen und seitlichen Anteilen – z. B. als Vorder- oder Seitenstrangbahn für die Fasern von Pyramidenbahn und extrapyramidalem System.

  • Die afferenten (sensiblen), zu Hirnstamm, Thalamus und Gyrus postcentralis ziehenden Bahnen befinden sich überwiegend in seitlichen und dorsalen Anteilen – z. B. als Hinterstrang.

  • Kreuzung zur Gegenseite teilweise im Segment der Eintrittsstelle (protopathische Sensibilität) und teilweise erst in der Medulla oblongata (epikritische Sensibilität)

Spinalnerven

  • 31 Nervenpaare zwischen HWS und Steißbein

  • liegen im Zwischenwirbelloch zwischen Spinalganglion und Vorder- bzw. Hinterwurzel

  • bestehen aus den motorischen Axonen der Vorderwurzel und den sensiblen Axonen der Spinalganglien

Rückenmarkshäute

  • entsprechen mit Dura mater, Arachnoidea und Pia der zerebralen Situation

  • Dura und Periost der Wirbel sind nicht miteinander verwachsen (→ Epiduralraum)

  • Subarachnoidalraum bildet eine Einheit mit dem Subarachnoidalraum des Gehirns.

  • erstrecken sich bis zu den Spinalganglien (mechanischer Schutz) und bilden den bindegewebigen Anteil der peripheren Nerven (Neurium)

  • Duralsack als lockere Umhüllung der Cauda equina ab L2

Blutversorgung des Rückenmarks

  • entstehen als Aa. spinalis anterior (unpaar) und posterior (paarig) aus den Aa. vertebrales

  • werden segmental über die Zwischenwirbellöcher ergänzt aus der Aorta (über die Interkostal- und Lumbalarterien)

Reflexe

Muskeleigenreflexe

  • Reizort und Erfolgsorgan identisch, monosynaptisch

  • keine Adaptation an wiederholte Reize (unerschöpflich)

  • erlöschen bei Schädigung der motorischen Vorderhornzelle (→ schlaffe Lähmung)

  • wichtige Beispiele: BSR, TSR, PSR und ASR

Fremdreflexe

  • Reizort (Haut) und Erfolgsorgan (Muskel desselben Segments) sind verschieden, polysynaptisch (über Interneurone).

  • schwächen sich bei Wiederholungen ab

  • erlöschen bei Schädigung der Pyramidenbahn

  • wichtige Beispiele: Bauchhaut- und Cremasterreflex (beim Mann)

Plexus

Zur Versorgung der Plexusmotorischen, vegetativen und sensiblen Funktionen einer Extremität sind mehrere Spinalnerven erforderlich. Die daraus entstehenden peripheren Nerven laufen nicht von Beginn an getrennt voneinander zu verschiedenen Bereichen ihrer Extremität, sondern sie bündeln sich zunächst, um gemeinsam in Richtung ihres Ziels zu gelangen. Ein solches Bündel aus mehreren Nerven nennt man Plexus (Geflecht) bzw. Plexus nervosus (Nervengeflecht).

Plexus brachialis

Die Spinalnerven zur Versorgung Plexusbrachialisdes Arms entspringen den Segmenten C5–Th1 (Abb. 1.75). Die Nerven gelangen aus der seitlichen Halsgegend, zwischen M. scalenus anterior und medius (SkalenuslückeSkalenuslücke; Fach Bewegungsapparat) gebündelt in Begleitung der A. axillaris (A. subclavia → A. axillaris → A. brachialis) zur Achselhöhle und von dort auf den Arm. Die aus dem Plexus abgehenden Äste versorgen Teile der Schulter und in Form der drei HauptstämmeN. radialis, N. medianus und N. ulnaris – den Arm.NervusradialisNervusulnarisNervusmedianus

Hinweis Prüfung

Die drei Hauptnerven des Plexus brachialis mit ihrer sensiblen und motorischen Funktion sind einschließlich der Folgen ihrer Schädigung prüfungsrelevant. Allerdings können Funktionen und Schädigungsfolgen nur in Verbindung mit dem Fach Bewegungsapparat ganz verstanden werden.

Merke

Die 3 Hauptnerven des Arms rekrutieren sich aus unterschiedlichen Faseranteilen sämtlicher Spinalnerven des Plexus brachialis, von C5–Th1. Daraus geht hervor, dass man bei der umschriebenen Schädigung im Ausbreitungsgebiet eines einzelnen Nerv, sofern die Schädigungsursache im Bereich der HWS liegt, nicht genau auf das betroffene Segment rückschließen kann. Sofern blockierungsbedingte Störungen bestehen oder bestehen könnten, ist dementsprechend das gesamte gleichseitige Segment zwischen C5 und Th1 zu überprüfen und, nach Ausschluss von z. B. Tumor oder Bandscheibenvorfall, zu deblockieren (Fach Bewegungsapparat). Lediglich bei Störungen im Verlauf des N. ulnaris kann relativ spezifisch vom Bereich C8/Th1 ausgegangen werden.

Nervus radialis
Der N. radialis Nervusradialis(aus Fasern von C5–C8) zieht am proximalen Oberarm aus dem Plexus nach dorsal und lateral (= radial) und weiter auf den Unterarm. In der Ellenbeuge liegt er ebenfalls lateral, um von dort aus in Begleitung der A. radialis und über dem Radius zum Handgelenk zu ziehen (Abb. 1.76). Der N. radialis versorgt motorisch im Wesentlichen die Streckmuskulatur von Ober- und Unterarm, Handgelenk und Fingern. Am Oberarm ist dies der M. triceps brachii, am Unterarm z. B. der M. extensor carpi ulnaris – pauschaliert nahezu alle Muskeln, die streckseitig am Unterarm liegen und damit sowohl die Hand im Handgelenk als auch die Finger nach dorsal extendieren. Der Daumen wird daneben auch abduziert, die Hand supiniert.
Sensibel werden durch den Nerv die radiale Streckseite von Ober-, Unterarm und Handgelenk versorgt, daneben auch die Finger 1 (Daumen) und 2 samt Radialseite des 3. Fingers.

Pathologie

Radialislähmung

RadialislähmungZu Schädigungen des Nervs kommt es im Rahmen einer Oberarmfraktur, durch ein Karzinom der Lungenspitze (sog. Pancoast-TumorPancoast-Tumor, Radialislähmung), das in die Halsweichteile einwächst, durch entzündliche Prozesse oder als Folge eines chronisch erhöhten Drucks im Bereich der Axilla oder des Oberarms – z. B. durch Krücken (Krückenlähmung) Krückenlähmungoder Abstützen des Arms an Stuhllehnen oder Parkbänken (Parkbanklähmung). Parkbanklähmung
In Abhängigkeit von der Lokalisation der Radialislähmung (proximal, distal) sind die Folgen etwas unterschiedlich. Im Vordergrund steht die Lähmung der Streckmuskulatur, wodurch die Hand in Beugestellung fällt (sog. FallhandFallhand, Radialislähmung; Abb. 1.77). Eine Supinationsbewegung von Unterarm und Hand ist nicht mehr möglich. Bei einer Schädigung in der Axilla kann zusätzlich der Arm im Ellbogengelenk nicht mehr gestreckt werden (Ausfall des M. triceps brachii).
Sensible Störungen entstehen überwiegend an der radialen Streckseite von Arm, Handrücken und den radialseitigen 2½ Fingern.
Nervus ulnaris
Der Nerv rekrutiertNervusulnaris sich überwiegend aus Fasern von C8–Th1. Er zieht aus dem Plexus brachialis zum medialen (ulnaren) Oberarm und liegt an der Rückseite des Ellenbogens oberflächlich direkt unter der Haut und wenig geschützt zwischen dem Epicondylus medialis humeri und dem Olecranon im Sulcus nervi ulnaris (Abb. 1.78). Dort kann er durch Druck leicht irritiert werden, woraus ein elektrisierender Schmerz bis zur ulnaren Handseite entsteht. Am Unterarm läuft der N. ulnaris gemeinsam mit der A. ulnaris über der Ulna zum Handgelenk.
Motorisch versorgt der Nerv einen Teil der Beugemuskulatur von Unterarm (z. B. M. flexor carpi ulnaris) und Fingern einschließlich des gesamten Kleinfingerballens. Auch am Daumen dient er als Antagonist des N. radialis, indem er den Finger adduziert.
Sensibel innerviert der Nerv vom Ellenbogen an die ulnarseitige Haut des Unterarms bis hin zu den ulnarseitigen 2½ Fingern.

Pathologie

Ulnarislähmung

Die UlnarislähmungUlnarislähmung gilt als häufigste periphere Nervenlähmung überhaupt. Ursache sind Frakturen im Bereich von Oberarm und Ellenbogen, offene Verletzungen an Unterarm und Handgelenk, ausgeprägte arthrotische Deformierungen im Ellbogengelenk oder das Ulnaris-KompressionssyndromUlnaris-Kompressionssyndrom, bei dem der Nerv in seinem Sulcus nervi ulnaris am Ellenbogen – z. B. durch falsche Lagerung, Subluxation des Nervs, Arthrosen oder Überlastungen – mechanisch geschädigt wird.
Neben ulnarseitigen Sensibilitätsstörungen von Unterarm und Hand ist bei einer Ulnarislähmung die Beugung in Handgelenk und Fingergrundgelenken erschwert. Der Kleinfingerballen atrophiert, eine Adduktion des Daumens wird unmöglich. Dies bedeutet, dass zwischen Daumen und Kleinfinger keine Gegenstände mehr gehalten werden können. Die als typisch angesehene KrallenhandKrallenhand, Ulnarislähmung (Abb. 1.79) entsteht nur bei
Mitbeteiligung des N. medianus. Dabei kommt es zur Überstreckung der Fingergrundgelenke unter gleichzeitiger Beugung in Mittel- und Endgelenken.
Nervus medianus
Der NervNervusmedianus entsteht aus Faseranteilen des gesamten Plexus brachialis (C5–Th1). Er zieht in der volarseitigen (beugeseitigen) Mitte von Oberarm und Ellenbeuge zum Handgelenk und dort durch den KarpaltunnelKarpaltunnelsyndrom, der beugeseitig von den Knochen der Handwurzel und dem Retinaculum flexorum gebildet wird, zur Hohlhand (Abb. 1.80).
Motorisch versorgt der N. medianus den Daumenballen und gemeinsam mit dem N. ulnaris die Flexoren des Unterarms einschließlich der Pronationsbewegung.
Sensibel stehen die Handgelenke und die radialseitigen Finger im Vordergrund.

Pathologie

Medianuslähmung

MedianuslähmungEine Schädigung des Nervs kann durch Oberarmfraktur, Fehlpunktion in der Ellenbeuge, durch Druck (z. B. auf dem Oberarm liegender Kopf des Partners), durch offene Verletzungen oder eine Kompression im Bereich des Karpaltunnels erfolgen.
Neben Sensibilitätsstörungen der Finger 1–3 kommt es bei der Medianuslähmung zur Atrophie der Muskulatur des Thenaratrophie, MedianuslähmungDaumenballens (The-naratrophie) und zum Ausfall eines Teils der Unterarm- und Fingerbeuger. Der feste Griff um eine Flasche wird unmöglich (sog. FlaschenzeichenFlaschenzeichen, Medianuslähmung). Die Pronationsbewegung ist aufgehoben. Beim Versuch, die Hand zur Faust zu schließen, bleiben die Finger 1–3 gestreckt. Es entsteht das Bild der SchwurhandSchwurhand, Medianuslähmung (Abb. 1.81).

Merke

NervSymptomMerksatz
N. medianusSchwurhandIch schwöre dir beim heiligen Medianus,
N. ulnarisKrallenhanddass ich dir die Augen mit der Ulna auskratze,
N. radialisFallhandwenn du vom Rad fällst.

Plexus lumbosacralis

Plexus lumbalis (Th12–L4) undPlexuslumbosacralis Plexus sacralis (L5–S3) stehen miteinander in Verbindung und werden deshalb meist zum Plexus lumbosacralis zusammengefasst. Der Plexus enthält motorische, sensible sowie sympathische Anteile zur Versorgung von Blutgefäßen und Haut.
Plexus lumbalis
Aus dem Plexus lumbalisPlexuslumbalis (Abb. 1.82a, Abb. 1.83a) werden neben den Bauchmuskeln Muskeln im Beckenbereich innerviert. Unterhalb des Leistenbandes tritt gemeinsam mit A. und V. femoralis der N. femoralis alsNervusfemoralis Hauptnerv auf den ventralen Oberschenkel über und versorgt dort einen Großteil der Oberschenkelmuskulatur einschließlich des M. quadriceps femoris und der Adduktoren. Noch im Beckenbereich gibt er Äste zum wichtigsten Beuger im Hüftgelenk (M. psoas major) ab. Der N. femoralis rekrutiert sich hauptsächlich aus Fasern L2–L4.

Pathologie

Femoralislähmung

Eine Schädigung des N. femoralis ist eher selten. Mögliche Ursachen sind Beckentumoren, Operationen (TEP des Hüftgelenks), Bandscheibenvorfall oder Traumen (Verkehrsunfälle).
Bei einer FemoralislähmungFemoralislähmung kann aufgrund der Lähmung von M. iliopsoas und M. rectus femoris (Teil des M. quadriceps femoris) das Hüftgelenk nicht mehr angebeugt werden. Eine Streckung im Kniegelenk ist ebenfalls nicht möglich (M. quadriceps femoris), wodurch das Treppensteigen stark behindert wird. Die Patella steht wegen des fehlenden Muskelzugs (M. quadriceps femoris) tiefer als üblich. Der Patellarsehnenreflex (PSR) Patellarsehnenreflex (PSR)Femoralislähmungist nicht mehr auslösbar. Er überprüft die Funktion des M. quadriceps femoris und damit den N. femoralis bzw. das Segment L2–L4.
Sensibilitätsstörungen finden sich an Oberschenkel (außer Rückseite) und medialem Unterschenkel bis zum Fuß.
Plexus sacralis
Der wichtigste Nerv des Plexus sacralisPlexussacralis (Abb. 1.82b, Abb. 1.83b) ist der Ischiasnerv (N. ischiadicus), NervusischiadicusIschiasnervder dorsal auf den Oberschenkel übertritt, die dorsale Oberschenkelmuskulatur (ischiokrurale Muskulatur) sowie alle Muskeln von Unterschenkel und Fuß versorgt. Zur Innervation der Unterschenkelmuskulatur teilt er sich variabel, spätestens knapp oberhalb der Kniekehle in seine Endäste N. tibialisNervustibialis und N. fibularis communisNervusfibularis (peroneus) communis.
Der N. fibularis (peroneus) communis innerviert die Extensoren des Fußes, bewegt den Fuß also dorsalwärts bzw. hebt die Fußspitze nach oben. Der N. tibialis innerviert Nervustibialisdie Flexoren (Plantarextensoren) des Fußes, im Wesentlichen also den M. triceps surae, der über die Achillessehne am Fersenbein ansetzt. Der Achillessehnenreflex (ASR) Achillessehnenreflex (ASR)überprüft die Funktion des M. triceps surae (Wadenmuskulatur) und damit den N. tibialis bzw. das Segment L5–S1.

Merke

Der N. ischiadicus ist mit einem Durchmesser von 1,5 cm der stärkste, gleichzeitig durch seinen Verlauf bis zum Fuß auch der längste Nerv des menschlichen Körpers.

Weitere Nerven des Plexus sacralis ziehen zu den Muskeln von Hüfte und Beckenboden. Erwähnenswert ist der N. gluteus superiorNervusgluteus superior (L4–S1), der die Mm. gluteus medius und minimus sowie den M. tensor fasciae latae versorgt. Die beiden Gluteus-Muskeln bewirken eine Gluteus-MuskelnAbduktion des Oberschenkels im Hüftgelenk oder alternativ, bei festgestelltem Bein, die Neigung des Rumpfes zur Seite der kontrahierten Muskulatur. Die hierdurch bewirkte Verlagerung der Körperachse bzw. des Schwerpunkts über das Standbein ermöglicht das Anheben des kontralateralen sog. Spielbeins und dadurch den Einbeinstand (Fach Bewegungsapparat).Einbeinstand Bei Schädigungen von Nerv bzw. Muskulatur wird der Einbeinstand unmöglich. Überprüft wird der Ausfall mit dem Trendelenburg-ZeichenTrendelenburg-Zeichen (Abb. 1.84).

Pathologie

Fibularis- und Tibialislähmung

FibularislähmungDer N. fibularis (peroneus) communis liegt im Bereich des Fibulaköpfchens direkt unter der Haut und kann dort durch äußerlichen Druck (Gipsverband), durch Fraktur des Fibulaköpfchens oder bei einem Dauerreiz durch Druck der Sehne des M. biceps femoris, häufig bei Bodenlegern, geschädigt werden. Da der Nerv die Dorsalextensoren des Fußes versorgt, kann in solchen Fällen der Fuß nicht mehr gehoben werden. Es kommt zum SpitzfußSpitzfuß, Fibularislähmung und zum SteppergangSteppergang, Fibularislähmung (oder Hahnentrittgang), weil das Bein höher als üblich angehoben werden muss, damit die Fußspitze nicht über den Boden schleift. Der Fersenstand ist entsprechend nicht mehr möglich. Hahnentrittgang, FibularislähmungFersenstand, Fibularislähmung
Bei einer Lähmung des N. tibialisTibialislähmung kann der Fuß nicht mehr nach plantar flektiert werden. Der Zehenstand wird unmöglich. Ursache einer isolierten Schädigung sind z. B. Tibiafraktur oder Bandscheibenvorfall.
Das IschiassyndromIschiassyndrom wird beim Bandscheibenvorfall (Kap. 4.13, Fach Bewegungsapparat) besprochen.

Zusammenfassung

Plexus brachialis

Nervengeflecht aus C5–Th1, drei Hauptnerven zur motorischen und sensiblen Versorgung des Arms

N. radialis

  • motorisch: Streckmuskulatur von Oberarm, Unterarm, Handgelenk und Fingern, Abduktion des Daumens, Supination von Unterarm und Hand

  • sensibel: radiale Streckseite des Armes, Handrücken, radialseitige 2½ Finger

N. ulnaris

  • motorisch: Beugemuskulatur (teilweise) von Handgelenk und Fingern, Kleinfingerballen, Adduktion des Daumens

  • sensibel: Ulnarseite von Unterarm und Hand

N. medianus

  • motorisch: Daumenballen, Unterarmflexoren (gemeinsam mit dem N. ulnaris), Beugung der Finger 1–3, Pronation von Unterarm und Hand

  • sensibel: Beugeseiten der 3½ radialen Finger, Fingerendglieder streckseitig

Plexus lumbalis (Th12–L4)

Hauptnerv N. femoralis
  • motorisch: Bauchmuskulatur, M. psoas major, Oberschenkelmuskulatur mit Ausnahme der Rückseite einschließlich des M. quadriceps femoris (N. femoralis)

  • sensibel: untere Bauch- und Genitalregion, Oberschenkel (außer Rückseite), medialer Unterschenkel

Plexus sacralis (L5–S3)

Hauptnerv N. ischiadicus
  • motorisch: Hüfte, Beckenboden, dorsaler Oberschenkel, gesamter Unterschenkel mit Fuß

  • sensibel: Rückseite des Oberschenkels, Unterschenkel und Fuß mit Ausnahme des medialen Unterschenkels (L4 aus dem N. femoralis)

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