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Thalamus

Der Thalamus ist das zentrale Integrations-, Steuerungs- und Koordinationsorgan sensibler und sensorischer Sinnessysteme. Alle sensiblen und fast alle sensorischen Informationen werden im Thalamus umgeschaltet und in Areale des Kortex weitergeleitet. Daher wird er auch als "Tor zum Bewusstsein" bezeichnet.

Er ist zudem an vegetativen und motorischen Funktionen beteiligt ("motorischer Thalamus").

Topographisch, entwicklungsbiologisch und embryologisch ist der Thalamus dem Diencephalon (Zwischenhirn) zuzuordnen.

Topographie und Aufbau

Der Thalamus ist etwa 3 x 1,5 x 1,5 cm groß, paarig angelegt und überragt nach hinten und zur Seite hin den Hypothalamus. Die medialen Flächen bilden jeweils die Seitenwand des III. Ventrikels und die lateralen Flächen grenzen direkt an die Capsula interna. Die Form des Thalamus entspricht etwa der eines Kolbens mit einem "Kopf" (dem Pulvinar thalami mit dem anhängenden Metathalamus).

Thalamus - axial

Er besitzt weit über 100 bekannte Kerngebiete, die sich  aufgrund ihrer Verhältnisse zum Kortex in drei große Gruppen unterteilen lassen:

  • Thalamuskerne mit Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen
  • Thalamuskerne ohne Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen
  • Assoziationskerne

Thalamus - posterior

Thalamuskerne mit Faserbeziehungen

Diese Gruppe von Kernen besitzt direkte Verbindungen zu umschriebenen Gebieten des Kortex - "umschrieben" bedeutet, dass es sich um spezifische abgrenzbare kortikale Kerngebiete handelt.

Alle Kerne dieses Typs werden nach ihrer Lage in fünf Untergruppen einteilen:

  • anteriore Kerngruppe
  • mediale Kerngruppe
  • ventrale Kerngruppe
  • posteriore Kerngruppe
  • dorsale Kerngruppe

Nuclei anteriores thalami

Des Weiteren  zählen die beiden Corpora geniculata laterale und mediale (in der Gesamtheit als Metathalamus bezeichnet) zu dieser Gruppe. Sie werden aber keiner der fünf Untergruppen zugeordnet.

Die einzelnen Kerne werden durch dünne Platten aus Fasern der weißen Substanz voneinander getrennt.

In einigen Publikationen ist  die Bezeichnung "spezifische Thalamuskerne" als Begriff für die Kerne mit Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen zu finden. Dies rührt daher, dass jeder der Kerne Einfluss auf ein bestimmtes Kortexareal hat. Die Kerne ohne Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen werden in diesen Quellen als "unspezifische Thalamuskerne" bezeichnet, da sie keine Beziehung zu Kortexarealen haben, sondern vielmehr zu anderen Thalamuskernen.

Corpus geniculatum mediale - lateral links

Diese Bezeichnungen sind obsolet, da einerseits die "spezifischen" Thalamuskerne auch Faserbeziehungen zu anderen Zielstrukturen besitzen, zum anderen üben die "unspezifischen" Thalamuskerne häufig hochspezialisierte Funktionen aus.

Thalamuskerne ohne Faserbeziehungen

Zu dieser Gruppe von Thalamuskernen zählen vor allem die intralaminäre Kerngruppe sowie der Nucleus reticularis.

Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Kerne keine direkten Efferenzen zu bestimmten Kortexarealen besitzen. Vielmehr projizieren sie über Zwischenstationen in zahlreiche kortikale Gebiete und über direkte Verbindungen in subkortikale Gebiete im gesamten Gehirn.

Nuclei intralaminares thalami - lateral links

Des Weiteren übertragen sie in großer Zahl in andere Areale des Thalamus (intrathalamische Projektionen) und tragen zur Informationsverarbeitung und Integration von Impulsen innerhalb des Thalamus bei.

Die elektrische Reizung der Kerne führt nicht zur Erregung einzelner Abschnitte der Hirnrinde, sondern zur Veränderung der elektrischen Aktivität annähernd des gesamten Kortex.

Assoziationskerne

Einzelne Kerne lassen sich weder dem einen noch dem anderen System zuordnen. Sie sind mit Assoziationsarealen des Kortex verbunden. Ihre Funktion, Verschaltungen und die Transmitter ihrer Zellen sind nicht restlos aufgeklärt.

Videoempfehlung: Thalamus (en)
Übersicht über den Thalamus und die umgebenden Strukturen.

Verschaltungen und Funktionen

Der Thalamus gilt als das "Tor zum Bewusstsein". Alle sensiblen und ein großer Teil der sensorischen Informationen gelangen in den Thalamus und werden dort verarbeitet und weitergeleitet. Eine kleine Reihe an Impulsen, insbesondere olfaktorische Informationen, umgeht allerdings den Thalamus. Diese gelangen von den Riechfasern (Fila olfactoria) direkt zur Riechrinde.

Einige monoaminerge Impulse aus der Formatio reticularis und verschiedene andere kleinere Faserbündel des Hirnstammes umgehen ebenfalls den Thalamus und ziehen direkt zu höheren Zentren.

Sowohl bei den olfaktorischen Impulsen als auch bei den Fasern aus der Formatio reticularis bzw. dem Hirnstamm handelt es sich um solche, die keiner Bewusstwerdung bedürfen. Viele Gerüche werden vom Menschen nicht wahrgenommen, weil sie aus phylogenetischer Perspektive nicht notwendig sind. Sollen solche Informationen jedoch bewusst wahrgenommen werden, müssen sie über Umwege in der Regel auch den Thalamus passieren und von dort aus in sensible und sensorische Kortexareale weitergeleitet werden.

Formatio reticularis - axial

Der Thalamus leitet nur relevante Informationen weiter und dient damit als Filter einer Vielzahl von Informationen. Dabei werden weniger als etwa 1% aller Informationen von inneren wie auch äußeren Reizen vom Thalamus weitergeleitet. Dies erhöht die Effektivität des Gehirns erheblich, da Rechenleistungen in den Kortexarealen eingespart werden.

Einige natürliche und synthetische Drogen sind der Lage, diesen Filter abzuschalten und alle Informationen ungefiltert zum Gehirn vordringen zu lassen. Die Konsumenten beschreiben Zustände der völligen Reizüberflutung, weil alle Sicherungsmechanismen des Gehirns vor Überlastung außer Kraft gesetzt werden.

Dem eigentlichen Rausch folgt dann häufig auch eine sensible Phase, in denen sie – trotz wieder intakter Filterbarrieren – besonders anfällig für sensible und sensorische Einflüsse sind (Licht- und Schallempfindlichkeit, erhöhte Schmerzanfälligkeit und verringerte Schmerzschwelle).

Videoempfehlung: Höhe: Thalamus (en)
Strukturen des Gehirns, Knochen und Muskeln des Kopfes.

Funktionell ist der Thalamus daher als Sammelstelle, Umschaltstation, Integrations- und Koordinationszentrum kortikaler und subkortikaler Impulse anzusehen. Er bewirkt die Integration der Afferenzen des Organismus sowie die affektive Färbung und ist an der Motorik und dem motorischen System beteiligt.

Thalamuskerne mit Faserbeziehungen

Unter diesen Kernen ist vor allem die ventrale Kerngruppe hervorzuheben, die wiederum weiter untergliedert werden kann in:

  • Nucleus ventralis anterior
  • Nucleus ventralis lateralis
  • Nucleus ventralis posterior

Anteriorer und lateraler Ventralkern werden als Nucleus ventralis anterolateralis oder kurz "motorischer Thalamus" bezeichnet. Sie projizieren in den präzentralen motorischen Kortex. Ihre Afferenzen stammen von den Basalganglien, vom Kleinhirn und vom motorischen und prämotorischen Kortex.

Ventral anterior nucleus - lateral links

Der motorische Thalamus ist damit verantwortlich für die Integration von Informationen aus motorischen Arealen (Basalganglien und Kleinhirn), um diese Impulse an den motorischen Kortex weiterzuleiten. So können sensible Impulse die willkürliche Motorik beeinflussen.

Im posterioren ventralen Kern kommen sensible Impulse aus dem Rückenmark sowie dem Trigeminusbereich an. Die Rückenmarksfasern enthalten epikritische und protopathische Impulse, die Trigeminusfasern viszerosensible und gustatorische, welche aus dem sensorischen Faszialis- und dem sensorischen Glossopharyngeusbereich stammen. Damit ist der posteriore ventrale Kern Relaisstation für somatosensible und viszerosensible Impulse.

Neben der ventralen Kerngruppe sind die Kniehöcker (Corpora geniculata) in die Hör- und die Sehbahn eingebunden.

Nervus glossopharyngeus - lateral links

Des Weiteren sind die anterioren Kerne (Ncll. anteriores) abgrenzbar. Diese stehen, afferent wie auch efferent, vor allem mit dem limbischen System in Verbindung. Zudem sind sie in den Papez-Neuronenkreis eingebettet.

Die Bezeichnung wird in der Mehrzahl verwendet, da es sich nicht um einen einzelnen Kern handelt, sondern um mehrere, die als Kerngruppe zusammen liegen.

Neben den bereits genannten Kernen gibt es noch eine Vielzahl weiterer Gruppen und Einzelkerne. Ihr Anteil an der Gesamtfunktionalität des Thalamus ist jedoch gering. Zum Teil sind auch ihre  individuellen Funktionen nicht restlos aufgeklärt oder nur tierexperimentell belegt und damit nicht ohne Weiteres auf den Menschen übertragbar.

Thalamuskerne ohne Faserbeziehungen

Im Wesentlichen werden unter diesen Kernen zwei Gruppen gesondert hervorgehoben: die intralaminäre Kerngruppe sowie der Nucleus reticularis. Beide erhalten starke Afferenzen aus der Formatio reticularis und besitzen keine unmittelbare Verbindung zur Hirnrinde. Nach Abtragung der gesamten Hirnrinde bleiben ihre Nervenzellen unbeschädigt, sie werden daher auch als rindenunabhängig bezeichnet.

Unter den intralaminären Kernen ist der Nucleus centromedianus der größte. Er erhält neben den Afferenzen aus der Formatio reticularis weitere aus dem Kleinhirn sowie indirekte Afferenzen aus der prämotorischen und der motorischen Rinde. Er projiziert auf andere Thalamuskerne, das Striatum und den Gyrus cinguli.

Nucleus reticularis thalami - lateral links

Ein weiterer nennenswerter Kern der intralaminären Kerne ist der Nucleus reticularis. Er projiziert GABAerg zu den "spezifischen" Thalamuskernen. Die Afferenzen bestimmen damit, welche Kerne von ihm gehemmt werden.

Das aufsteigende retikuläre aktivierende System (ARAS) hemmt den Nucleus reticularis, sodass dieser nicht mehr hemmen kann – führt also zu einer Hemmung der Hemmung, einer Aktivierung "spezifischer" Thalamuskerne und damit einer Aktivierung des Kortex.

Beide Kerne sind damit eingebunden in das System von Wachheit, Aufmerksamkeit und gerichteter Aufmerksamkeit: das ARAS wird durch sensible und sensorische Impulse aktiviert, wirkt auf beide Kerne und damit wiederum auf die Hemmung oder Aktivierung spezifischer Kortexareale. Es handelt sich allerdings nicht um die einzigen Kerne, die in Wachheit und Alarmreaktionen eingebunden sind.

Das ARAS projiziert auf zahlreiche weitere Kerngebiete und wirkt so aktivierend auf den Organismus und den Kortex.

Zusammenfassung

Der Thalamus wird als zentrales Steuerungsorgan des sensiblen und sensorischen Sinnessystem auch als „Tor zum Bewusstsein“ bezeichnet, da er nur weniger als etwa 1% aller Informationen von inneren wie auch äußeren Reizen weiterleitet. Er bildet den größten Teil des Diencephalon und liegt medial des III. Ventrikel. Er besitzt eine Vielzahl an Kerngebieten, die sich  aufgrund ihrer Verhältnisse zum Kortex in drei große Gruppen unterteilen lassen:

  • Thalamuskerne mit Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen
  • Thalamuskerne ohne Faserbeziehungen zu umschriebenen Kortexarealen
  • Assoziationskerne

Thalamuskerne mit Faserbeziehungen besitzt direkte Verbindungen zu umschriebenen Gebieten des Kortex und können nach ihrer Lage in fünf Untergruppen einteilen werden:

  • anteriore Kerngruppe
  • mediale Kerngruppe
  • ventrale Kerngruppe
  • posteriore Kerngruppe
  • dorsale Kerngruppe

Zu den Thalamuskernen ohne Faserbeziehungen zählen vor allem die intralaminäre Kerngruppe sowie der Nucleus reticularis. Sie besitzen keine direkten Efferenzen zu bestimmten Kortexarealen.

Kerne, die sich weder dem einen noch dem anderen System zuordnen lassen, werden als Assoziationskerne bezeichnet. Sie sind mit Assoziationsarealen des Kortex verbunden.

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Quellen anzeigen

Quellen:

  • D. Drenckhahn, A. Benninghoff: Anatomie, 16. Auflage, Elsevier (2004), S. 443
  • M. Bähr, M. Frotscher: Neurologisch-topische Diagnostik, 9. Auflage, Thieme (2009), S. 270
  • M. Trepel: Neuroanatomie, 4. Auflage, Urban & Fischer (2008), S. 197
  • M. Schünke, E. Schulte, U. Schumacher et al.: Kopf, Hals und Neuroanatomie – Prometheus, 2. Auflage, Thieme (2009), S. 288
  • W. Kahle, M. Frotscher: Nervensystem und Sinnesorgane – Taschenatlas Anatomie, 10. Auflage, Thieme (2009), S. 178 ff.

Text, Review, Layout:

  • Andreas Rheinländer
  • Marie Hohensee

Illustration:

  • Thalamus - axial - Paul Kim
  • Thalamus - posterior - Paul Kim
  • Nuclei anteriores thalami - lateral links - Paul Kim
  • Corpus geniculatum mediale - lateral links - Paul Kim
  • Nuclei intralaminares thalami - lateral links - Paul Kim
  •  Formatio reticularis - axial - Paul Kim
  • Ventral anterior nucleus - lateral links - Paul Kim
  • Nervus glossopharyngeus - lateral links - Paul Kim
  • Nucleus reticularis thalami - lateral links - Paul Kim
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