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Einführung in die Anatomie des Gehirns: Aufbau, Abschnitte und Funktion

“Das Gehirn ist nicht alles, aber ohne das Gehirn ist alles nichts.”~ in Anlehnung an A. Schopenhauer

Das Gehirn ist eines der komplexesten Organe des Körpers und stellt die Steuerzentrale des menschlichen Organismus dar, welche für die Aufrechterhaltung und Regulierung zahlreicher grundlegender, lebensnotwendiger Prozesse, aber auch für höhere geistige Funktionen zuständig ist. Zu diesen gehören beispielsweise Kreislauf, Atmung, Schlaf-Wach-Rhythmus, Nahrungsaufnahme, Motorik und Koordination, Sensibilität, aber auch komplexere Funktionen, wie Sprache, Gedächtnis, logisches Denken, Orientierung, Emotionen und die Entstehung der Persönlichkeit.

Gut geschützt und umspült von Hirnwasser (Liquor cerebrospinalis), befindet sich das Gehirn innerhalb des knöchernen Schädels und ist über das verlängerte Mark (Medulla oblongata) mit dem Rückenmark (Medulla spinalis) verbunden. Über diese Verbindung kann es mit dem Rest des Körpers in Wechselwirkung treten. Gemeinsam mit dem Rückenmark, wird das Gehirn zum zentralen Nervensystem gezählt.

Das Gehirn besteht aus vielen Komponenten, die alle miteinander kommunizieren, interagieren und als große Einheit funktionieren. Das Gehirn lässt sich in folgende Abschnitte unterteilen:

  • Großhirn (Endhirn, Telencephalon, Cerebrum)
  • Zwischenhirn (Diencephalon)
  • Hirnstamm (Truncus cerebri)
    • Mittelhirn (Mesencephalon)
    • Brücke (Pons)
    • Verlängertes Mark (Medulla oblongata)
  • Kleinhirn (Cerebellum)
Kurzfakten
Anteile - Großhirn (Cerebrum, Telencephalon)
- Zwischenhirn (Diencephalon)
- Hirnstamm (Truncus cerebri)
- Kleinhirn
Arterielle Versorgung Äste des Circulus arteriosus cerebri (Wilisii), gebildet aus Aa. vertebrales und Aa. carotis internae
Venöse Drainage Sinus durae matris, gebildet aus Duplikaturen der harten Hirnhaut (Dura mater)
Umgebende Strukturen Bindegewebige Hirnhäute (Meningen):
- Weiche Hirnhaut (Pia mater)
- Arachnoidea mater (Spinngewebshaut)
- Harte Hirnhaut (Dura mater)
Funktionen - Steuerzentrale des Körpers
- Regulierung zahlreicher lebensnotwendiger vegetativer Prozesse
- Höhere kognitive Funktionen
Inhalt
  1. Großhirn (Telencephalon, Cerebrum)
    1. Frontallappen (Lobus frontalis)
    2. Parietallappen (Lobus parietalis)
    3. Temporallappen (Lobus temporalis)
    4. Inselrinde, Insellappen (Cortex insularis, Lobus insularis)
    5. Okzipitallappen (Lobus occipitalis)
  2. Zwischenhirn (Diencephalon)
  3. Hirnstamm (Truncus cerebri)
    1. Mittelhirn (Mesencephalon)
    2. Brücke (Pons)
    3. Verlängertes Mark (Medulla oblongata)
  4. Kleinhirn (Cerebellum)
    1. Vestibulocerebellum
    2. Spinocerebellum
    3. Pontocerebellum
  5. Basalganglien
  6. Limbisches System
  7. Hirnhäute (Meningen)
  8. Ventrikel- und Liquorsystem
  9. Blutversorgung des Gehirns
  10. Klinik
  11. Literaturquellen
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Großhirn (Telencephalon, Cerebrum)

Das Großhirn (Endhirn, Telencephalon, Cerebrum) stellt den größten Teil des menschlichen Gehirns dar und besteht aus zwei Hälften (Hemisphären). Durch den Interhemisphärenspalt (Fissura longitudinalis cerebri) werden die beiden Hemisphären räumlich voneinander getrennt. Dennoch besteht eine Verbindung zwischen beiden Hirnhälften. Der Balken (Corpus callosum) bildet diese Verbindung und gewährleistet, dass beide Hemisphären miteinander kommunizieren können.

Jede Hirnhälfte besteht aus jeweils vier Lappen (Lobi), die spezifische Aufgaben erfüllen. Sie sind nach den verschiedenen Schädelknochen benannt, an die sie angrenzen. Unter diesen vier Lobi befinden sich zwei verdeckte Bereiche, die keinem Lappen zuzuordnen sind, da sie eigenständige Funktionen erfüllen. Diese beiden Areale sind die Inselrinde (Lobus insularis) und der Gyrus cinguli.

Die Hirnlappen bestehen ihrerseits aus Furchen (Sulci) und Windungen (Gyri), die der Oberflächenvergrößerung dienen. Strukturell lässt sich das Großhirn in eine außen liegende Rinde (Cortex cerebri) und ein innen liegendes Mark unterteilen. Während die Großhirnrinde aus grauer Substanz besteht, setzt sich das Mark aus weißer Substanz zusammen. Eingebettet in diese weiße Substanz liegen subkortikale Kerngebiete, die sogenannten Basalganglien, die wiederum aus grauer Substanz bestehen. Im Mark liegen darüber hinaus Leitungsbahnen, die der Weiterleitung der Informationen aus dem Cortex in andere Hirnregionen dienen.

Die Großhirnrinde enthält hochspezialisierte Regionen, die höhere geistige Funktionen erfüllen. Hierzu gehören beispielsweise die Planung komplexer Handlungen und Willkürbewegungen, das Denken, die bewusste Wahrnehmung verschiedener Sinneseindrücke, sowie Sprachverständnis und -produktion. Das Bewusstsein und die Persönlichkeit entstehen ebenfalls im Cortex cerebri.

Frontallappen (Lobus frontalis)

Der Frontallappen (Lobus frontalis), auch Stirnlappen genannt, befindet sich unter dem Stirnbein (Os frontale) und enthält den primär motorischen Kortex, dessen Aufgabe die Steuerung von Willkürbewegungen ist.

Für den Entwurf und die Initiierung dieser willkürlichen Bewegungen sind die sogenannten ersten (oberen) Motoneurone zuständig, deren Zellkörper im Motorkortex des Gyrus praecentralis liegen und deren Axone die Pyramidenbahn bilden. Hierüber transportieren diese Axone Bewegungsimpulse zu den zweiten (unteren) Motoneuronen, die sich in den Vorderhörnern des Rückenmarks befinden. Die zweiten Motoneurone sorgen für die Weiterleitung der Bewegungsimpulse an die Muskeln, welche die Bewegungen anschließend ausführen. Da der Großteil der Nervenfasern der Pyramidenbahn auf ihrem Weg vom Großhirn zum Rückenmark auf die gegenüberliegende Seite kreuzt, steuert die linke Gehirnhälfte die Motorik der rechten Körperseite und umgekehrt.

Sämtliche Körperteile sind landkartenartig auf dem Motorkortex repräsentiert, sodass jede Körperregion von einem ganz bestimmten Gebiet innerhalb des Gyrus praecentralis angesteuert wird. Die Zuordnung bestimmter Hirnareale zu Körperteilen wird als Somatotopie bezeichnet. Durch sie ergibt sich der sogenannte motorische Homunculus, ein Modell das benachbarte Körperregionen auf kortikalen Bereichen abbildet. Hierbei nehmen motorisch fein differenzierte Körperteile, wie Hände, mimische Muskulatur, Lippen und Zunge besonders große Areale des motorischen Cortex ein. Daher erscheint der Homunculus wie ein Mensch mit überproportional großen Händen und Lippen, sowie einer riesigen Zunge.

Weitere Gebiete, die sich im Frontallappen befinden sind das motorische Sprachzentrum (Broca-Areal), welches Sprachproduktion ermöglicht und das frontale Augenfeld zur Steuerung willkürlicher und konjugierter (gleichsinniger) spontaner Augenbewegungen (Sakkaden). Auch der frontale Assoziationskortex ist im Lobus frontalis lokalisiert. Er gilt unter anderem als Sitz der Persönlichkeit, dient der Planung und Organisation von Handlungen, der subjektiven Bewertung von Sinneseindrücken, der Entscheidungsfindung, dem Lösen von Problemen, der Emotionsregulation, sowie der Anpassung des Sozialverhaltens.

Das Zentrum zur willentlichen Kontrolle von Miktion und Defäkation hat ebenfalls seinen Sitz im Frontallappen

Parietallappen (Lobus parietalis)

Der Parietallappen (Lobus parietalis) befindet sich unter dem Scheitelbein (Os parietale), grenzt an den Frontallappen an und enthält den Gyrus postcentralis. In diesem liegt der primär somatosensible Cortex. Seine Aufgabe ist die Verarbeitung der Sinnesinformationen Berührung, Druck, Vibration, Temperatur, Schmerz, sowie Informationen die Lage und Stellung der Körperteile im Raum (Propriozeption).

Die sensiblen Informationen werden durch Sinnesrezeptoren und Nerven in der Haut, Muskelspindeln, Dehnungsrezeptoren in Gelenken registriert. Über drei zwischengeschaltete Neurone, die als Umschalt- und Verarbeitungsstationen dienen, werden die Sinnesinformationen durch zwei im Rückenmark und im Hirnstamm verlaufende Bahnsysteme (Vorderseitenstrang- und Hinterstrangsystem) bis in den somatosensiblen Cortex weitergeleitet. Hier erfolgt die bewusste Wahrnehmung dieser Eindrücke, eine Zuordnung zu entsprechenden Körperregionen und die Differenzierung nach Stärke und Art der Wahrnehmung. Die Nervenfasern, die diese Informationen transportieren, kreuzen auf ihrem Weg zum Gyrus postcentralis auf die Gegenseite, weshalb sämtliche Sinnesinformationen aus der linken Körperhälfte in der rechten Hirnhälfte verarbeitet werden und umgekehrt.

Ebenso wie der Motorcortex, ist der somatosensible Cortex somatotop gegliedert. Hieraus ergibt sich der sensorische Homunculus, bei dem ebenfalls einzelne Körperteile überproportional repräsentiert sind. Dies spiegelt die besonders hohe Rezeptorendichte in einigen Körperteilen, wie den Händen, Füßen, dem Gesicht und der Zunge wider.

Weitere Funktionen, die durch den Parietallappen vermittelt werden, sind räumliche Orientierung, der Umgang mit Zahlen, Rechnen, Schreiben und Lesen, sowie die Abstimmung von Bewegungen auf visuelle, auditive und vestibuläre Eindrücke.

Temporallappen (Lobus temporalis)

Der Temporallappen (Lobus temporalis) liegt unter dem Schläfenbein (Os temporale) und grenzt an den Frontal- und Parietallappen. Hier befindet sich die primäre Hörrinde (auditorischer Cortex) zur Verarbeitung auditorischer Informationen, die aus der Hörschnecke (Cochlea) des Innenohrs über Fasern der Hörbahn in den Temporallappen gelangen. Der auditorische Cortex ist tonotop gegliedert. Dies bedeutet, dass jede Tonfrequenz an einer bestimmten Stelle in der Hörrinde verarbeitet wird. Während die primäre Hörrinde lediglich der Bewusstwerdung auditiver Informationen dient, sorgt die benachbarte sekundäre Hörrinde für die Interpretation und Erkennung der Höreindrücke.

Anteile des sensorischen Sprachzentrums (Wernicke-Zentrum), welches dem Verständnis schriftbasierter, sowie gesprochener Sprache dient, befinden sich ebenfalls im Bereich der sekundären Hörrinde.

Inselrinde, Insellappen (Cortex insularis, Lobus insularis)

Die Inselrinde (Cortex insularis), auch Insellappen genannt, wird von Anteilen des Frontal-, Parietal- und Temporallappens verdeckt. Sie liegt in der Tiefe der Sylvischen Fissur (Sulcus lateralis), einer ausgedehnten Gehirnfurche, die Scheitellappen und Schläfenlappen voneinander trennt. Die genauen Funktionen der Inselrinde sind noch nicht vollständig geklärt.

Sie beherbergt den primären gustatorischen Cortex, der für die Verarbeitung von Geschmackswahrnehmungen zuständig ist. Auch Geruchswahrnehmungen werden in der Inselrinde verarbeitet. Darüber hinaus spielt sie eine Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, der subjektiven Bewertung von Geruch und Geschmack und der emotionalen Bewertung von Schmerz. Über viszerosensible Bahnen empfängt sie Informationen über beispielsweise Übelkeit oder Völlegefühl aus den inneren Organen.

Okzipitallappen (Lobus occipitalis)

Der Okzipitallappen (Lobus occipitalis)befindet sich unter dem Hinterhauptbein (Os occipitale) und grenzt an den Parietal- und Temporallappen. Er beherbergt die primäre und sekundäre Sehrinde, deren Aufgaben in der bewussten Wahrnehmung, Verarbeitung, Interpretation und Erkennung visueller Informationen besteht, die aus der Netzhaut (Retina) des Auges stammen. Der Bereich welcher am Übergang vom Occipital- und Parietallappen liegt, ist für die Entstehung von Blickfolgebewegungen zuständig und ermöglicht es den Augen ein sich bewegenden Objekt zu verfolgen.

Kurzfakten
Frontallappen (Lobus frontalis) - Motorkortex (Steuerung von Willkürbewegungen)
- motorisches Sprachzentrum zur Sprachproduktion (Broca-Areal)
- frontales Augenfeld (Steuerung von Augenbewegungen)
- frontaler Assoziationskortex (Planung, Problemlösung, Denken, Bewusstsein, Persönlichkeit)
- willentliche Kontrolle von Miktion, Defäkation
Parietallappen (Lobus parietalis) - Primär somatosensibler Kortex (Verarbeitung von Berührung, Druck, Vibration, Temperatur, Schmerz, Propriozeption)
- Räumliche Orientierung, Umgang mit Zahlen, Rechnen, Schreiben, Lesen
Temporallappen (Lobus temporalis) - Primäre und sekundäre Hörrinde (Verarbeitung auditorischer Informationen)
- Sensorisches Sprachzentrum zum Sprachverständnis (Wernicke-Areal)
Okzipitallappen (Lobus occipitalis) - Primäre und sekundäre Sehrinde (Verarbeitung visueller Informationen)
Insellappen (Lobus insularis) - Primärer gustatorischer Kortex (Verarbeitung von Geschmacksinformationen)
- Verarbeitung von Gerüchen und Emotionen
- Verarbeitung von Informationen aus inneren Organen, wie Übelkeit, Völlegefühl

Zwischenhirn (Diencephalon)

Das Zwischenhirn (Diencephalon) befindet sich zwischen Großhirn und Mittelhirn (Mesencephalon). Es umgibt beidseits den III. Ventrikel und wird in folgende Strukturen unterteilt:

Das Zwischenhirn lässt sich strukturell kaum vom Großhirn abgrenzen, da einiger seiner Anteile während der Embryonalentwicklung ins Großhirn gewandert sind.

Thalamus und Hypothalamus machen den größten Teil des Zwischenhirns aus. Der Hypothalamus ist über den sogenannten Hypophysenstiel mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) verbunden. Dieses etwa haselnussgroße Organ synthetisiert und gibt Hormone ab, und spielt eine zentrale Rolle für die hormonelle Regulation des Körpers.

Die Strukturen des Zwischenhirns sind an zahlreichen lebenswichtigen Funktionen beteiligt, wie beispielsweise Kreislauf, Atmung, Temperatur, Wasser- und Elektrolythaushalt, Nahrungsaufnahme, Schlaf-Wach-Rhythmus und die Aufrechterhaltung des Hormonhaushalts.

Der Thalamus ist für die Integration und Verarbeitung motorischer Informationen zuständig und dient als Umschaltstation zahlreicher sensibler und sensorischer Afferenzen auf ihrem Weg zur Großhirnrinde. Hierbei filtert er die ankommenden Impulse der Sinnesorgane, sodass nur gewisse, für die aktuelle Situation notwendige Informationen zum Kortex gelangen und bewusst wahrgenommen werden. Hierdurch wird eine Reizüberflutung der Großhirnrinde verhindert und die bewusste Wahrnehmung und gerichtete Aufmerksamkeit auf wesentliche Reize unterstützt. Daher gilt der Thalamus als “Tor zum Bewusstsein”.

Der Epithalamus steuert die innere Uhr, den sogenannten zirkadianen Rhythmus und verschaltet visuelle und vegetative Reflexe. Die Verschaltung der Hör- und Sehbahn erfolgt im Metathalamus. Der Subthalamus wird funktionell zu den Basalganglien gezählt und nimmt an der Regulation der extrapyramidalen Motorik teil.

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Hirnstamm (Truncus cerebri)

Der Hirnstamm (Truncus cerebri) ist der am weitesten kaudal gelegene Teil des Gehirns. Er befindet sich unterhalb des Zwischenhirns und besteht von kranial nach kaudal aus drei Anteilen: Mittelhirn (Mesencephalon), Brücke (Pons) und verlängertes Mark (Medulla oblongata). Pons und Medulla oblongata werden zusammen mit dem Kleinhirn als Rautenhirn (Rhombencephalon) zusammengefasst. Namensgebend hierfür ist die Rautengrube (Fossa rhomboidea), welche von Pons, Medulla oblongata und Kleinhirn begrenzt wird und den Boden des IV. Ventrikels bildet.

Der Hirnstamm reguliert lebensnotwendige Funktionen wie Atmung, Blutdruck, Herzfrequenz, Schutzreflexe und dient als Ursprungsort der Hirnnervenkerne III-XII und anderer Kerne, die aus Ansammlungen von Neuronen bestehen, wie beispielsweise der Substantia nigra und der Formatio reticularis. Wichtige Bahnen für Sensibilität und Motorik, welche auf ihrem Weg von der Großhirnrinde zum Rückenmark und in umgekehrter Richtung verlaufen, liegen im Truncus cerebri. Für sie dient der Hirnstamm als Durchgangsweg.

Mittelhirn (Mesencephalon)

Das Mittelhirn (Mesencephalon) befindet sich zwischen Brücke (Pons) und Zwischenhirn (Diencephalon) und stellt den am weitesten kranial gelegenen Teil des Hirnstamms dar. Es enthält wichtige Kerngebiete für die Motorik und ist wesentlicher Bestandteil des extrapyramidalen Systems. Dieses motorische System ist hauptsächlich für unbewusste und automatisierte Bewegungen, wie Stütz -und Haltemotorik, Massenbewegungen des Rumpfes und der Extremitäten, sowie den Muskeltonus zuständig. Damit bildet die extrapyramidale Motorik die Grundlage für die weitere Feinjustierung willkürlicher Bewegungen, welche durch die pyramidale Motorik (Pyramidenbahn) erfolgt.

Außerdem haben die Kerngebiete der Hirnnerven III und IV ihren Ursprung im Mesencephalon.

Im Querschnitt betrachtet wird das Mittelhirn von ventral nach dorsal in folgende Abschnitte unterteilt: Die Hirnschenkel (Crura cerebri), welche absteigende motorische Faserbahnen und unter anderem die Pyramidenbahn enthalten. Die Mittelhirnhaube (Tegmentum mesencephali) mit ihren Kerngebieten des extrapyramidalen Systems, der Substantia nigra und dem Nucleus ruber, und schließlich das Mittelhirndach (Tectum mesencephali), welches auch Vierhügelplatte (Lamina tecti, Lamina quadrigemina) genannt wird. Dieser Abschnitt enthält die oberen und unteren Hügelchen (Colliculi superiores et inferiores), welche der Verschaltung der Hörbahn und der willkürlichen, sowie reflektorischen Augenbewegungen dienen.

Brücke (Pons)

Die Brücke (Pons) stellt den mittleren Abschnitt des Hirnstamms dar und befindet sich zwischen Mittelhirn und verlängertem Rückenmark. Von dorsal grenzt sie an das Kleinhirn und wird in Brückenfuß (Pars basilaris pontis) und Brückenhaube (Tegmentum pontis) unterteilt.

Sie dient als Durchgangsort für auf- und absteigende Faserbahnen, die davor und dahinter gelegene Bereiche des Gehirns miteinander verbinden. Die im Pons gelegenen Brückenkerne (Nuclei pontis) stellen eine Umschaltstation für motorische Fasern aus der Großhirnrinde dar, welche in den Brückenkernen zur Gegenseite kreuzen und von dort aus zur jeweils kontralateralen Kleinhirnhemisphäre gelangen. Ihre Aufgabe besteht in der Korrektur und Feinabstimmung geplanter Bewegungsabläufe.

Die Kerngebiete der Hirnnerven V, VI,VII und VIII liegen ebenfalls im Pons, wobei der VIII. Hirnnerv im Übergangsbereich von Pons und Medulla oblongata entspringt.

Auch Anteile der Formatio reticularis befinden sich im Pons. Die Formatio reticularis ist ein netzwerkartiges System von Neuronen, die diffus im gesamten Hirnstamm verteilt sind und bis ins Rückenmark reichen. Die Kerngebiete dieses funktionellen Systems sind für eine Reihe lebenswichtiger Prozesse zuständig. Sie bilden Zentren, die unter anderem für gesteigerte Aufmerksamkeit und Wachheit sorgen, Kreislauf und Atmung regulieren, vertikale und horizontale Augenbewegungen steuern und für Funktionen wie Schluckvorgang, Speichelsekretion, Würgereflex, Erbrechen, Schmerzmodulation, Muskelaktivität und Muskeltonus zuständig sind.

Verlängertes Mark (Medulla oblongata)

Das verlängerte Mark (Medulla oblongata) bildet den Übergang vom Gehirn zum Rückenmark. Es ist der am weitesten kaudal liegende Teil des Hirnstamms und befindet sich zwischen Pons und Rückenmark. Zu seinen Aufgaben gehört die Steuerung lebensnotwendiger Funktionen, wie beispielsweise Atmung, Kreislauf und Erbrechen.

Zahlreiche aufsteigende und absteigende Faserbahnen verlaufen durch die Medulla oblongata. Auch die Kerne der Hirnnerven VIII-XII, sowie der Olivenkernkomplex haben ihren Ursprung in diesem Teil des Gehirns. Die Olive, eine paarige sichtbare Vorwölbung der Medulla oblongata, verarbeitet gemeinsam mit dem Kleinhirn Informationen zur Abstimmung und Koordination von Bewegungen der Extremitäten, des Rumpfes und der Sprechmuskulatur.

Die beiden sogenannten Pyramiden sind ebenfalls als sichtbare Vorwölbungen erkennbar und beinhalten Fasern der Pyramidenbahn. Am Übergang von Medulla oblongata zum Rückenmark liegt die Pyramidenbahnkreuzung (Decussatio pyramidum). Die Pyramidenbahn enthält spezielle Nervenfaserbündel, welche aus dem motorischen Kortex beider Großhirnhälften entspringen und motorische Befehle an die Muskeln des Körpers übermitteln. Auf Höhe der Decussatio pyramidum kreuzt der Großteil dieser Nervenfasern zur Gegenseite. Diese Überkreuzung ist die Grundlage dafür, dass die Aktivierung des linken Motorkortex zu einer Bewegung der rechten Körperhälfte führt und der rechte Motorkortex die linke Körperseite steuert.

Des Weiteren liegen die Kerngebiete der sogenannten Hinterstrangbahn (Funiculus posterior) in der Medulla oblongata. Ihre Fasern sorgen dafür, dass aus der Körperperipherie ankommende Informationen der Oberflächen- und Tiefensensibilität verschaltet und an das Großhirn weitergeleitet werden. Dank der Hinterstrangbahn können wir feine Berührungen, Vibration, aber auch die Haltung und Position unserer Körperteile im Raum (Propriozeption) wahrnehmen.

Für die Weiterleitung von Schmerz, Temperatur, grober Berührungen, sowie Druck ist die Vorderseitenstrangbahn zuständig, deren Fasern ebenfalls auf ihrem Weg zur Großhirnrinde durch das Rückenmark und den Hirnstamm verlaufen.

Die Area postrema, ein Teil des Brechzentrums, ist auch in der Medulla oblongata lokalisiert. Der Brechreiz kann hier unter anderem ausgelöst werden, weil in diesem Areal die Blut-Hirn-Schranke aufgehoben ist, sodass Giftstoffe wie beispielsweise Alkohol und andere Noxen das Gehirngewebe ungehindert erreichen können. Weitere Stimuli, wie Völlegefühl, Übelkeit, steigender Druck im vierten Ventrikel (Hirndruck), Reize des Gleichgewichtsorgans, sowie Serotonin und Dopamin können ebenfalls einen Brechreiz auslösen.

Dorsal grenzt die Medulla oblongata an das Kleinhirn und ist mit ihm über die beiden Kleinhirnstiele (Pedunculi cerebellares inferiores) verbunden.

Kleinhirn (Cerebellum)

Die Aufgabe des Kleinhirns (Cerebellum), besteht in der Koordination und Kontrolle von Bewegungsabläufen wie der Halte -und Stützmotorik, dem stabilen Gang und Augenbewegungen. Daher spielt es auch für das Gleichgewicht und für das Erlernen neuer Bewegungsmuster eine wichtige Rolle. Das Cerebellum übernimmt die Funktion eines motorischen Integrationszentrums, welches keine eigenen Bewegungsimpulse generiert, sondern sensomotorische Informationen aus anderen Hirnarealen verarbeitet und koordiniert.

Das Kleinhirn befindet sich in der hinteren Schädelgrube (Fossa cranii posterior) und grenzt von dorsal an Pons und Medulla oblongata. Über drei Kleinhirnstiele (Pedunculi cerebellares), sowie zwei segelförmige Strukturen (Velum medullare superius et inferius) ist es mit dem Hirnstamm verbunden.

Makroskopisch besteht das Kleinhirn aus den beiden Kleinhirnhemisphären (Hemisphaeria cerebelli) und dem Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli), der die beiden Kleinhirnhemisphären miteinander verbindet. Ventrokaudal des Kleinhirnwurms ist eine paarige Struktur, der Lobus flocculonodularis erkennbar. Neben diesem gibt es noch zwei weitere abgrenzbare Lobi (Lobus anterior et posterior). Ganz kaudal, als Teil der Kleinhirnhälften, befinden sich neben dem Kleinhirnwurm zwei Wülste, die sogenannten Kleinhirntonsillen (Tonsillae cerebri).

Durch zahlreiche Furchen (Fissurae) wird das Kleinhirn in Lappen und Läppchen, sowie Windungen, sogenannte Folia (lat. “Blätter”) unterteilt. Sie sorgen für das charakteristische verzweigte und baumartige Aussehen des Kleinhirns und dienen der Oberflächenvergrößerung.

Mikroskopisch besteht das Kleinhirn aus einer außen gelegenen Rinde und einem innen lokalisierten Mark. Genau wie beim Großhirn und dem Rückenmark besteht die Kleinhirnrinde aus grauer Substanz, also den Zellkörpern der Neurone. Das Mark wird durch die weiße Substanz gebildet, den Zellfortsätzen (Axonen) dieser Neurone.

Das Kleinhirn kann man nach funktionellen Gesichtspunkten in drei Bestandteile untergliedern.

Vestibulocerebellum

Das Vestibulocerebellum (Archicerebellum), welches vorwiegend aus dem Lobus flocculonodularis besteht, besitzt eine enge Verbindung zum Gleichgewichtsorgan des Innenohrs und ist zusammen mit diesem dafür verantwortlich, Augenbewegungen und den Gang zu koordinieren. Auch für die Stütz- und Haltemotorik, also die Bewahrung einer stabilen Körperhaltung im Raum spielt dieser Anteil des Kleinhirns eine wichtige Rolle.

Spinocerebellum

Das Spinocerebellum (Paleocerebellum) besteht hauptsächlich aus dem Kleinhirnwurm (Vermis cerebelli) und Anteilen des Lobus anterior und posterior cerebelli. Durch afferente Impulse aus dem Rückenmark erhält es Informationen über die Position der Extremitäten und des Rumpfes im Raum (Propriozeption), sowie über den Spannungszustand der Muskeln (Muskeltonus).

Pontocerebellum

Das Pontocerebellum (Neocerebellum, Cerebrocerebellum) setzt sich überwiegend aus den lateralen Bereichen des Lobus anterior und posterior cerebelli zusammen. Es erhält Informationen aus den Brückenkernen (Nuclei pontis), steht über den Pons in enger Verbindung mit der Großhirnrinde und sorgt für die motorische Koordination und Feinabstimmung von Bewegungen, die eine hohe Genauigkeit bei der Ausführung erfordern. Beispiele für solche präzisen Bewegungen sind das vorsichtige Fassen eines rohen Eies, Zeichnen oder das saubere Greifen der richtigen Töne beim Spielen eines Streichinstruments.

Basalganglien

Die Basalganglien (Nuclei basales) stellen eine Gruppe funktionell zusammen gehörender Kerne dar, die aus Ansammlungen grauer Substanz bestehen und eingebettet in der weißen Substanz des Großhirns liegen. Teile von ihnen befinden sich aber auch im Diencephalon und Mesencephalon.

Ihre Hauptaufgabe ist die Modulation der extrapyramidalen Motorik, insbesondere der Stütz- und Haltemotorik, des Muskeltonus, sowie der groben Bewegungen des Rumpfes und der Extremitäten (Massenbewegungen). Sie fördern erwünschte Bewegungen und hemmen unerwünschte Bewegungsmuster. Darüber hinaus regulieren sie Richtung, Ausmaß, Kraft und Geschwindigkeit von Bewegungen.

Die Basalganglien sind sowohl mit der Großhirnrinde, dem Kleinhirn, als auch mit dem motorischen Thalamus verschaltet und interagieren mit diesen Strukturen, um komplexe motorische Abläufe zu ermöglichen.

Zu den Basalganglien zählen Nucleus caudatus und Putamen, die sich im Marklager des Großhirns befinden, der Globus pallidus und der Nucleus subthalamicus, die im Diencephalon liegen, sowie die im Mesencephalon gelegene Substantia nigra.

Limbisches System

Das limbische System setzt sich aus mehreren Strukturen zusammen, die funktionell zusammengehören und sowohl aus grauer Substanz, als auch aus subkortikalen Strukturen bestehen. Sie liegen in enger Nachbarschaft zum Zwischenhirn und dem Corpus callosum.

Zum limbischen System zählen:

  • Hippocampus
  • Fornix
  • Corpus mamillare
  • Gyrus cinguli
  • Amygdala
  • Gyrus parahippocampalis
  • und die anteriore Kerngruppe des Thalamus

Zu ihren vielfältigen und komplexen Aufgaben gehören unter anderem die Verarbeitung und Bewertung von Emotionen und Angst, die Steuerung von Trieben, Lernen und Gedächtnisbildung, Antrieb, sowie die Regulation vegetativer Reaktionen.

Hirnhäute (Meningen)

Gehirn und Rückenmark sind von schützenden bindegewebigen Hüllen, den Hirnhäuten (Meningen), umgeben. Man unterscheidet drei verschiedene Hirnhäute: Pia mater, Arachnoidea mater und Dura mater. Sie sind dem Hirn aufgelagert und setzen sich als Rückenmarkshäute fort.

Die Pia mater (weiche Hirnhaut) stellt die innerste Schicht dar, welche dem Hirngewebe direkt aufliegt.

Die Arachnoidea mater (Spinngewebshaut) ist die mittlere Haut und liegt zwischen Dura mater und Pia mater. Zwischen Arachnoidea mater und Pia mater befindet sich der mit Hirnwasser (Liquor) gefüllte Subarachnoidalraum.

Die Dura mater (harte Hirnhaut) ist die äußerste Hirnhaut. Sie besteht aus einem äußeren und einem inneren Blatt (Stratum periostale et meningeale). Über das äußere Blatt ist die harte Hirnhaut mit der Innenseite der Schädelknochens verwachsen. Während die beiden Blätter in den meisten Bereichen eng aneinander liegen, so spalten sie sich an einigen Stellen längs auf und bilden die venösen Hirnblutleiter, welche das sauerstoffarme Blut aus dem Gehirn abtransportieren.

An anderen Stellen trennt sich das innere Blatt der Dura mater vom äußeren Blatt und bildet sogenannte Duplikaturen. Diese Verdoppelungen des inneren Blattes bilden bindegewebige Trennwände, welche die Schädelhöhle in Kammern und Nischen einteilen. Zu diesen Trennwänden gehören unter anderem die Falx cerebri und das Tentorium cerebelli. Sie bilden ein Zuggurtungssystem, welches für mechanische Stabilität sorgt und das Hirngewebe bei Erschütterungen vor Verletzungen schützt.

Ventrikel- und Liquorsystem

Zusätzlich zum Schutz, den die Meningen bieten, wird das Gehirn durch das Nervenwasser (Liquor cerebrospinalis) vor mechanischen Einflüssen wie Erschütterungen und Stößen geschützt. Es wirkt als Flüssigkeitskissen für das empfindliche Hirngewebe, reduziert das relative Hirngewicht und dient gleichzeitig als Transportmedium für Immunzellen und Stoffwechselprodukte.

Liquor besteht aus einer klaren, protein- und zellarmen Flüssigkeit, die hauptsächlich durch Ultrafiltration des Blutes entsteht. Er zirkuliert in den inneren und äußeren Liquorräumen und umspült Gehirn und Rückenmark.

Gebildet wird der Liquor im Plexus choroideus, welcher aus knäuelartig geformten und ineinander verschlungenen Gefäßästen besteht, die mit spezialisierten Gliazellen überzogen sind. Resorbiert wird der Liquor einerseits durch Ausstülpungen der Arachnoidea mater (Arachnoidalzotten), sowie durch Venen- und Lymphgefäßplexus im Bereich der Austrittsstellen der Spinal- und Hirnnerven. Physiologischerweise besteht ein Gleichgewicht aus Liquorproduktion und -resorption.

Die inneren Liquorräume bilden ein System aus miteinander verbundenen Hohlräumen im Inneren des Gehirns, sowie im Inneren des Rückenmarks. Hierzu gehören die vier Hirnventrikel, sowie der Zentralkanal (Canalis centralis) des Rückenmarks.

Der äußere Liquorraum wird durch den spaltförmigen Subarachnoidalraum gebildet, welcher sich zwischen Pia mater und Arachnoidea mater befindet. Durch spezielle Öffnungen (Foramina) sind die Ventrikel untereinander verbunden und es besteht auch eine Verbindung der inneren Liquorräume mit dem äußeren Liquorraum. So wird eine Zirkulation des Liquors gewährleistet.

Blutversorgung des Gehirns

Die arterielle Versorgung des Gehirns erfolgt über einen speziellen Blutkreislauf, den sogenannten Gehirnkreislauf, der das Hirngewebe mit Sauerstoff, Glucose und anderen Nährstoffen versorgt. Der Gehirnkreislauf setzt sich aus einem vorderen und einem hinteren Kreislauf zusammen und wird aus insgesamt vier großen extrakraniellen Arterien gespeist. Gemeinsam bilden der vordere und hintere Kreislauf an der Schädelbasis einen Gefäßring, der aus mehreren miteinander vernetzten Arterien (Anastomosen) besteht und als Circulus arteriosus cerebri (Willisii) bezeichnet wird.

Die linke und rechte Arteria carotis interna dienen als Ursprung des vorderen Kreislaufs und die linke und rechte Arteria vertebralis stellen die Quelle des hinteren Kreislaufs dar. Die beiden Aa. carotides internae teilen sich in die Hauptäste Arteria cerebri media und Arteria cerebri anterior auf, welche sich wiederum in mehrere Endäste verzweigen. Sie versorgen den Frontal -und Parietallappen, den Großteil des Temporallappens und des Zwischenhirns, die Basalganglien und Capsula interna, das Auge und die Hypophyse.

Die beiden Aa. vertebrales vereinigen sich am Unterrand der Brücke zur Arteria basilaris, welche sich weiter kranial am Oberrand der Brücke in die beiden Aa. cerebri posteriores aufteilt. Zusammen mit ihren zahlreichen Endästen versorgen diese beiden Arterien das Kleinhirn, Teile des Hirnstamms, des Mesencephalons und des Thalamus, den Okzipitallappen und einen kleinen Teil des Temporallappens.

Die venöse Drainage des Gehirns erfolgt über spezielle mit Endothel ausgekleidete Blutleiter, die sogenannten Sinus durae matris. Hierbei handelt es sich um Duplikaturen der Dura mater, welche das venöse Blut aus den oberflächlichen und tiefen Hirnvenen aufnehmen und der linken und rechten Vena jugularis interna zuführen. Im Gegensatz zu den Venen des Körpers besitzen die Hirnvenen und die venösen Sinus keine Venenklappen und ihre Wände enthalten keine glatte Muskulatur. Die Wände der Sinus durae matris sind zudem starr, sodass sie das Blut nicht in eine bestimmte Richtung leiten können. Die Flussrichtung des Blutes ist daher abhängig von der Lage des Kopfes.

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