Video: Hypothalamus

Wusstest du schon, dass ein menschliches Gehirn durchschnittlich 1,4 kg wiegt? Das sind 1400 Gramm. Nun stell dir vor, es gibt einen winzigen Teil in deinem Gehirn, der lediglich etwa vier Gramm wiegt, also weniger als 1 Prozent deines ganzen Gehirns. Genau dieser kleine Teil ist aber das vitale Epizentrum deiner Hormonproduktion, deiner Verhaltensmuster und deiner unwillkürlichen und unbewussten Körperfunktionen. Dieser winzige Teil deines Gehirns gibt dir bescheid, wenn du hungrig oder satt bist, wenn du durstig bist oder ausreichend getrunken hast, wenn du müde oder hellwach bist, durch diese Hirnregion merkst du, ob du gut gelaunt bist oder doch eher mürrisch, ob du dich pudelwohl fühlst oder eher niedergeschlagen bist. Außerdem kann dieser kleine Teil des Gehirns deine innere Diva zum Vorschein bringen, selbst wenn du nicht einmal wusstest, dass es diese gibt. Er lässt deine inneren Alarmglocken schrillen, wenn du gestresst bist und bereitet dich auf den Kampf gegen eine nahende Bedrohung vor.

Natürlich ist hier die Rede vom wundersamen Hypothalamus – dieser kleinen Struktur hier – die aber eine riesengroße Rolle spielt, wenn es darum geht, deine Hormone, Körperfunktionen und dein Verhalten zu kontrollieren. Lass dich dabei nicht von der unscheinbaren Größe des Hypothalamus irreführen. Wenn eine Struktur in so viele Prozessen involviert ist, dann kostet das seinen Preis, und der besteht in seiner hohen Komplexität. Der Hypothalamus wird tatsächlich eines der kompliziertesten Themengebiete sein, die du in der Neuroanatomie verstehen und lernen musst. Aber keine Angst, hier bei Kenhub wollen wir dich dabei bestmöglich unterstützen.

Bereit? Dann lass uns loslegen mit unserem Tutorial über den Hypothalamus.

Zu Beginn gebe ich dir noch eine kurze Einführung zu verschiedenen Grundprinzipien, die dir später helfen werden, den Hypothalamus besser zu verstehen. Dazu werden wir uns als Erstes seine Lage und benachbarten Strukturen ansehen. Danach erkläre ich dir, in welche Abschnitt er unterteilt wird. Das wird uns helfen, im Anschluss die verschiedenden Hypothalmauskerne im Detail zu verstehen. Zum Schluss sprechen wir dann noch kurz über die Bahnen der weißen Substanz, die mit der Hypothalamusregion in Verbindung stehen.

Beginnen wir also mit den Strukturen in und um den Hypothalamus. Das wird dir dabei helfen, den Hypothalamus später auf radiologischen Bildern und in anatomischen Präparaten leichter zu erkennen. Hier schauen wir auf einen sagittalen Schnitt durch die Mitte des Gehirns. Der Hypothalamus ist hier in grün markiert. Er liegt in einem Teil des Gehirns, den man Diencephalon oder auch Zwischenhirn nennt. Das Zwischenhirn ist hier in einer anderen Farbe hervorgehoben.

Falls du dich mit den einzelnen Stukturen, die man auf einer medialen Ansicht des Gehirns erkennen kann, nicht so gut auskennst, mach dir keine Sorgen. Ich werde diese jeweils kurz vorstellen.

Damit wir diese Strukturen besser verstehen können, teilen wir die umgebenden Strukturen, je nach ihrer Lage, in vier Regionen ein – superior, inferior, anterior und posterior. Alternativ könnte man auch von dorsal, ventral, rostral und kaudal sprechen. Superior des Hypothalamus liegen der Thalamus, der Plexus choroideus, der Fornix und das Corpus callosum. Inferior des Hypothalamus befinden sich das Chiasma opticum, der Hypophysenstiel und die Hypophyse selbst sowie das Corpus mamillare. In der anterior zum Hypothalamus liegenden Region findest du die Lamina terminalis und noch etwas weiter vorn den Gyrus paraterminalis. Zum Schluss bleibt noch die posteriore Region, wo sich der Boden des dritten Ventrikels und das Mittelhirn befinden.

Damit wir jetzt gleich etwas tiefer ins Detail gehen können, ist es wichtig, dass du die anatomischen Unterteilungen des Hypothalamus verstehst.

Man kann den Hypothalamus sowohl aus einer mediolateralen Perspektive – also in der Koronalebene – als auch aus einer anteroposterioren Ebene – das wäre in der Sagittalebene – in verschiedene Regionen einteilen. Wenn wir uns den Hypothalamus in der koronaren Ebene ansehen, dann gibt es drei Unterteilungen oder auch Zonen – die Zona periventricularis des Hypothalamus, die der dünnen Region um den dritten Ventrikel herum entspricht, die Zona medialis des Hypothalamus, die die kernreichste Region ist und die Zona lateralis des Hypothalamus.

Sehen wir uns den Hypothalamus aus einer sagittalen Ansicht an, dann kann man vier Regionen oder auch Areale erkennen. Dazu gehört die Area preoptica, in der mehrere Kerne lokalisiert sind und die anterior des Chiasma opticum liegt. Der vordere Hypothalamusbereich ist ein weiterer Teil, den man auch als suprachiasmatisches Areal kennt und der oberhalb des Chiasma opticum liegt. Danach kommt der intermediäre Hypothalamusbereich, den man auch tuberales Areal nennt, da er über dem Tuber cinereum zwischen dem Corpus mamillare und dem Chiasma opticum liegt. Jetzt bleibt noch der hintere Hypothalamusbereich, oder auch mammiläres Areal in dem sowohl mehrere Kerne des Corpus mamillare als auch Kerne oberhalb dessen zu finden sind.

Die anteroposterioren Unterteilungen des Hypothalamus werden vor allem relevant, wenn es um die mediale Zone geht, dazu kommen wir später noch.

Damit haben wir die kleine Einführung abgeschlossen. Wir gehen jetzt die drei mediolateralen Abschnitte durch, die ich vorhin schon erwähnt habe und starten mit der periventrikulären Zone. Der Name der periventrikulären Zone kommt daher, dass sie den Bereich um den dritten Ventrikel herum umschließt. Wenn man sie mit ihrem medialen oder lateralen Gegenstück vergleicht, dann ist sie recht klein und besitzt auch nur eine primäre Nervengruppe, die man als Ncl. periventricularis bezeichnet.

In der Neuroanatomie gibt es unterschiedliche Klassifizierungen, so dass der Ncl. arcuatus und der Ncl. suprachiasmaticus manchmal zu dieser Region dazu gezählt werden. In unserem Fall zählen wir diese beiden Kerne allerdings zur medialen Zone. So kann man ihr Zusammenspiel mit den anderen hypothalamischen Kernen besser nachvollziehen. Sehen wir uns jetzt aber den primären Kern dieser Region etwas genauer an, also den Ncl. periventricularis.

Wie ich gerade erwähnt habe, befindet sich dieser Kern in der periventrikulären Zone des Hypothalamus, die aufgrund ihrer Lage um einen Großteil der lateralen Wand des dritten Ventrikels herum so heißt. Der Ncl. periventricularis soll Fasern aus dem Ncl. arcuatus erhalten, den wir uns gleich auch ansehen werden. Er selbst leitet Fasern weiter zum vorderen Teil der Hypophyse, den man auch Adenohypophyse nennt.

Der Ncl. periventricularis spielt eine Rolle bei der Kontrolle unserer Stimmung. Dabei ist sein Einfluss so stark, dass Neurochirurgen bei Wachoperationen beobachten konnten, dass wenn sie mit dem Boden des dritten Ventrikels in Kontakt kamen, die Patienten in schallendes Gelächter ausgebrochen sind oder so lange Witze erzählt haben, bis der Kontakt zum Ventrikelboden beendet wurde. Dieser Kern ist für die Ausschüttung von Somatostatin zuständig, ein Hormon, das in das hypophysäre Pfortadersystem freigesetzt wird und sowohl die Sekretion von Thyrotropin-releasing-Hormon TRH und von Growth-hormon-releasing-hormon GHRH aus der Hypophyse inhibiert.

Außerdem wird im vorderen Teil des Ncl. periventricularis oder auch des Ncl. periventricularis anteroventralis Kisspeptin gebildet, das eine wichtige Rolle beim Initiieren der Pubertät spielt und unter anderem Gefühle, die mit Romantik und sexueller Erregung in Verbindung gesetzt werden, ermöglicht.

Dann entfernen wir uns jetzt von der Zona und dem Ncl. periventricularis und gehen weiter zur medialen Zone.

Wie du gleich sehen wirst, handelt es sich dabei wahrscheinlich um die komplexeste Zone des Hypothalamus. Um das Ganze etwas einfacher und klarer zu gestalten, unterteilen wir die mediale Zone in vier Regionen, entsprechend der vier Areale der anteroposterioren Achse, die wir vorhin besprochen haben. Das sind die Area preoptica, die vordere Hypothalamusregion, die intermediäre Hypothalamusregion und die posteriore Hypothalamusregion. Wie du auf der Abbildung sehen kannst, enthält jede dieser Regionen mehrere unterschiedliche Kerngebiete, die wir uns jetzt in Ruhe anschauen werden.

Beginnen wir mit der vordersten Region, also der Area preoptica. Ihr Name stammt daher, dass sie anterior des Chiasma opticum liegt. In dieser Region befinden sich mehrere Kerne, allerdings möchte ich nur zwei davon kurz hervorheben, nämlich den Ncl. preopticus medialis und den Ncl. preopticus lateralis. Wie du dir sicher denken kannst, liegen diese, wie ihre Namen es verraten, medial beziehungsweise lateral des Chiasma opticums.

Der Ncl. preopticus medialis ist sehr interessant, denn er ist sexuell dimorph. Weißt du, was das bedeutet? Das heißt, dass Forscher bei Untersuchungen der Größes dieses Kerns einen signifikanten Unterschied zwischen Frauen und Männern festgestellt haben. Dieser Nucleus soll für die Regulation der Sekretion der Gonadotropine zuständig sein, die an den Gonaden agieren. Der Ncl. preopticus medialis korreliert außerdem mit sexuellem Verhalten. Als wäre das noch nicht genug, stellen sich Forscher die Frage, ob dieser Kern außerdem eine Rolle in der Regulation unseres Schlaf-Wach-Zykluses spielt.

In der Vergangenheit, als es noch erlaubt war, waghalsige Operationen durchzuführen, war der Ncl. preopticus medialis oft das Ziel bei Patienten, denen ein anormales Sexualverhalten diagnostiziert wurde. Das heißt, dass beispielsweise Menschen mit Pädophilie oder aggressivem Sexualverhalten Opfer eines bestimmten Eingriffs wurden, den man vordere Hypothalamotomie nennt.

Die Ergebnisse dieser Eingriffe waren durchaus interessant. Es kam oft zu einer Verminderung des Sexualtriebs, ohne dass dabei die sexuellen Präferenzen verändert wurden. Außerdem gab es das Risiko, dass eine solche OP eine Hyperphagie auslöst, also ein unkontrolliertes Essverhalten und damit die Entstehung einer Adipositas. Solche Eingriffe finden in der modernen Medizin natürlich nicht mehr statt, allerdings konnte vor kurzem die Rolle des Ncl. preopticus medialis bei der Regulation des Sexualverhaltens wissenschaftlich bestätigt werden. Gut zu wissen!

So, jetzt geht es weiter mit dem Ncl. preopticus lateralis, der eigentlich Teil der Zona lateralis ist. Ich erwähne ihn aber lieber jetzt schon, damit du die Zusammenhänge besser verstehen kannst. Wie der Name es erahnen lässt, liegt er lateral des Ncl. preopticus medialis. Man vermutet, dass der Ncl. preopticus lateralis zuständig ist für die Kontrolle von Erregung, Schlaf und allen Übergängen zwischen diesen beiden Zuständen. Dies macht er gemeinsam mit dem retikulären Aktivierungssystem und dem weit projizierenden Orexin-System, dessen Ursprung im lateralen Hypothalamus liegt.

Dieser Kern wird durch Schlaf aktiviert und sorgt dann für die Freisetzung von mit dem Schlaf assoziierten Neurotransmittern wie Serotonin, Adenosin und Prostaglandin D2. Er ist vor allem in den Non-REM-Phasen des Schlafzyklus aktiv und inhibiert die Neurone des aufsteigenden retikulären Aktivierungssystems über die Freisetzung von inhibitorischen Neurotransmittern wie GABA oder Galanin. Auf der anderen Seite sollen erregende Neurotransmitter wie Norepinephrin und Acetylcholin für die Hemmung der Aktivität in diesem Kern zuständig sein.

Es gibt eine These, dass diejenigen, die eine höhere Anzahl an inhibitorischen Neuronen haben, die im Ncl. preopticus lateralis Galanin freisetzen, eine bessere Schlafqualität mit weniger Unterbrechungen haben. Menschen, die eine geringere Anzahl dieser Neurone besitzen, sollen häufiger unter Schlafunterbrechungen leiden, also öfters während der Nacht wach werden. Deswegen gibt es zur Zeit Untersuchungen zum Ncl. preopticus lateralis, um herauszufinden, ob eine tiefe Hirnstimulation in diesem Bereich in der Behandlung von Narkolepsie oder Insomnie hilfreich sein könnte.

Damit haben wir die Area preoptica fertig besprochen und ziehen etwas weiter, bis über das Chiasma opticum in die Region, die man auch vordere Hypothalamusregion oder auch suprachiasmatisches Areal nennt. Dabei gehen wir besonders auf vier Strukturen in dieser Region ein, nämlich den Ncl. hypothalamicus anterior, den Ncl. suprachiasmaticus, den Ncl. supraopticus und den Ncl. paraventricularis. Wir starten wieder einmal am Anfang, mit dem Ncl. anterior hypothalami, der direkt hinter den Ncll. preoptici und über diesem Kern hier, dem Ncl. suprachiasmaticus liegt.

Die Verbindungen dieses Areals sind noch nicht vollständig erschlossen, trotzdem gibt es einige Informationen zu seiner Funktion. Diesem Kern werden insgesamt zwei Rollen zugesprochen. Die erste liegt in der Thermoregulation, genauer gesagt im Abkühlen des Körpers, also in der Abgabe von Wärme. Wenn der vordere hypothalamische Kern also erkennt, dass deine Körpertemperatur steigt, dann sendet er Signale an deinen Körper, die Wärme wieder abzugeben, sei es über die Produktion von Schweiß oder durch Vasodilatation, also das Erweitern der Blutgefäße, was dir die Röte ins Gesicht steigen lässt. Diese These wird unter anderem durch Beobachtungen aus dem Labor bestätigt, denn man konnte feststellen, dass Versuchstiere, die eine Läsion an diesem Kern haben, unter Hyperthermie leiden.

Es hat sich erwiesen, dass der Ncl. anterior hypothalami das parasympathische Nervensystem stimuliert. Der Parasympathikus spielt eine wichtige Rolle in der Regulation vieler unwillkürlicher Körperfunktionen, die zu einer Dämpfung der körperlichen Aktivität führen, also bei “rest and digest” was so viel heißt wie “Ruhen und Verdauen”. Der Parasympathikus ermöglicht dabei folgende Vorgänge: Speichelfluss, Sekretion von Verdauungssäften, erhöhte gastrointestinale Motilität, Defäkation, sexuelle Erregung, Erektion, sowie viele weitere Funktionen.

Jetzt geht es weiter mit dem nächsten Kern des vorderen hypothalamischen Areals, nämlich dem Ncl. suprachiasmaticus. Dieser Nucleus, den du auf der Abbildung in grün markiert siehst, liegt oberhalb des Chiasma opticum. Tatsächlich liegt er zwischen der medialen Zone und der Zona periventricularis, weswegen er auch manchmal zur letzteren gezählt wird. Die räumliche Nähe zum Chiasma opticum ermöglicht es ihm, direkte Signale von spezialisierten Zellen der Retina zu erhalten. Dies erfolgt über eine bestimmte Nervenbahn, die man Tractus retinohypothalamicus nennt. Demnach wird die Aktivität im Ncl. suprachiasmaticus durch die Aktivität in der Retina beeinflusst. Vereinfacht gesagt bedeutet das, dass die Aktivität in diesem Kern abhängig ist von den Lichtsignalen aus unserer Umgebung.

Man vermutet, dass der Ncl. suprachiasmaticus die Hauptrolle spielt, wenn es um die Regulation der zirkadianen Rhythmik geht, die deine innere Uhr bestimmt. Sowohl seine afferenten Verbindungen zur Retina, als auch seine efferenten Verbindungen zu anderen hypothalamischen Kernen und zur Zirbeldrüse bestätigen diese Annahme. Letztere ist für die Produktion von Melatonin zuständig, das für die Regulation des Schlaf-Wach-Zyklus sorgt. Außerdem gibt es zunehmend Beweise, dass es im Ncl. suprachiasmaticus Zellen gibt, die dazu fähig sind lichtinduziert Gene zu exprimieren, das heißt, dass die Genexpression in diesen Zellen als Antwort auf Veränderungen der umgebenden Lichtverhältnisse stattfindet.

Direkt hinter dem Ncl. suprachiasmaticus und superoposterior des Chiasma opticum, liegt de Ncl. supraopticus. Seine wichtigste Funktion liegt in der Regulation des Wasserhaushalts. Dafür wird in diesem Kern das Hormon Vasopressin produziert und freigegeben. Vasopressin kennt man auch unter dem Namen Antidiuretisches Hormon, also ADH. Die ADH-Sekretion erfolgt als Antwort auf die Natriumionen-Konzentration im Blut. Wenn die Natrium-Konzentration, das Blutvolumen oder der Blutdruck sinken, dann wird ADH freigegeben. Dadurch wird der Erhalt des Blutvolumens und der Elektrolytenkonzentration in einem mit dem Leben zu vereinbarenden Gleichgewicht gehalten.

Dieser Kern produziert und sekretiert außerdem noch ein weiteres Hormon, nämlich Oxytocin. Dieses kennt man vor allem im Zusammenhang mit den Wehen bei einer Geburt, da es Kontraktionen in der Gebärmutter auslöst. Mittlerweile weiß man, dass Oxytocin auch eine Rolle bei der Entstehung von Gefühlen wie Liebe, Vertrauen und sozialen Bindungen spielt. Klinisch spielt dieser Kern eine wichtige Rolle, da es bei einer Läsion in dieser Region zum Krankheitsbild des Diabetes insipidus kommt. Durch das Fehlen von ADH können die Nieren kein Wasser resorbieren und es kommt zu einem stark erhöhten Wasserverlust über den Urin.

Als nächstes sehen wir uns den Ncl. paraventricularis an, der direkt oberhalb oder dorsal des Ncl hypothalamicus anterior liegt. Hier musst du darauf achten, dass du diesen Kern nicht mit dem vorhin besprochenen Kern, dem Ncl. periventricularis, verwechselst. Der Ncl. paraventricularis hat drei Hauptfunktionen. Die erste liegt in der Regulation des Blutdrucks und der Elektrolytzusammensetzung. Dies ermöglicht er, genau wie der Ncl. supraopticus, über die Produktion von ADH.

Außerdem ist dieser Kern an der Regulation des Energiestoffwechsels beteiligt. Dabei spielt er eine Rolle in der Homöostase von Hunger und Sättigung sowie in der autonomen Kontrolle der Verdauung. Eine weitere Funktion dieses Kerns liegt in der Verteidigung. Der Ncl. paraventricularis arbeitet gemeinsam mit weiteren hypothalamischen Kernen an der Verarbeitung von Stress und der Flight-or-Fight-Reaktion auf Gefahren aus der Umwelt. Kommt es zu einer Schädigung dieses Kerns, kann es auch zur Entstehung eines Diabetes insipidus kommen.

Jetzt sind wir bereit zum intermediären hypothalamischen Areal überzugehen, das man auch tuberales Areal nennt, da es direkt über dieser Struktur hier liegt, dem Tuber cinereum. Das Tuber cinereum ist eine Region aus grauer Substanz, die sich vom Chiasma opticum anterior bis hin zu den posterior liegenden Corpora mamillaria erstreckt. Im tuberalen Areal sehen wir uns drei Kerne an – den Ncl. arcuatus, den Ncl hypothalamicus ventromedialis und den Ncl. hypothalamicus dorsomedialis.

Starten wir mit dem Ncl. arcuatus hier, der im anteroinferioren Bereich des intermediohypothalamischen Areals hinter dem Chiasma opticum liegt. Außerdem befindet es sich in der Nähe des dritten Ventrikels und der Eminentia mediana und bildet die Hinterwand des Hypophysenstiels. Der mediale Bereich dieses Kerns liegt am dritten Ventrikel anliegend, weswegen dieser Kern auch manchmal zur Zona periventricularis gezählt wird. Allerdings handelt es sich bei diesem Kern nicht um eine dünne oberflächliche Schicht aus neuronalen Zellkörpern, wie es beim Ncl. periventricularis der Fall ist. Vielmehr zieht er bis in die Tiefe der medialen Zone des Hypothalamus, weswegen wir ihn an dieser Stelle erst erwähnen.

Der Ncl. arcuatus erhält Informationen aus dem Amygdalakomplex, dem Hippocampus und dem entorhinalen Cortex. Er sendet efferente Fasern zu einer Mehrzahl der hypothalamischen Nuclei, was Neurowissenschaftler zur Vermutung veranlasst hat, dass dieser Kern in die neuroendokrine Regulation involviert ist. Außerdem wurde festgestellt, dass dieser Kern für die Regulation des Appetits, die Überwachung von Fettgewebe, die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems und die Regulation des Sexualverhaltens zuständig ist. Seine Verbindung zum Ncl. preopticus medialis scheint vor allem bei der Kontrolle des Sexualverhaltens relevant zu sein. Zusätzlich enthält dieser Kern dopaminerge Neurone, die die Prolaktin-Sekretion über eine negative Kontrolle beeinflussen.

Oberhalb des Ncl. arcuatus, aber immer noch innerhalb der intermediären Region, liegt der Ncl. ventromedialis hyopothalami, der für unser Sättigungsgefühl zuständig ist. Durch diesen Kern kriegen wir nach dem Essen das Gefühl von Zufriedenheit satt zu sein. Außerdem ist er ein Zentrum, das auf Stress reagiert und panisches und ängstliches Verhalten reguliert. Zusätzlich beeinflusst der Ncl. ventromedialis auch die Thermoregulation und sexuelle Aktivitäten.

Nun würde ich mir gerne kurz Zeit nehmen, um dir ein paar klinische Einblicke bezüglich dieses Kerns zu geben. Schädigungen am Ncl. ventromedialis werden mit übermäßigem Essen, Gewichtszunahme und Adipositas, sowie sexuellen Abweichungen und Drogenabhängigkeiten assoziiert. Auf der anderen Seite führt eine Stimulation desselben Nucleus sowohl bei Tieren als auch bei Menschen zu Ablehnung von Essen und Gewichtsverlust. Schlussendlich wurde auch festgestellt, dass eine operative Vernichtung dieses Kerns zu einer chronischen Impotenz und einem Verlust der Libido bei weiblichen und männlichen Patienten geführt hat, unabhängig von den Konzentrationen an Sexualhormonen in ihrem Blut.

Sehen wir uns jetzt den weiter superior liegenden Ncl. dorsomedialis hypothalami an, den du hier in grün hervorgehoben siehst. Er liegt posterior des Ncl. hypothalamicus anterior und superior des Ncl. ventromedialis. Der Ncl. dorsomedialis erhält Informationen aus dem Ncl. suprachiasmaticus, dessen Fasern den Ncl. dorsomedialis auf den zirkadianen Rhythmus einstimmen. Fast die gesamten hypothalamischen Kerne senden afferente Signale an den Ncl. dorsomedialis, allerdings ist bis heute nicht bekannt, inwiefern diese Informationen den Output aus diesem Kern regulieren.

Der Ncl. dorsomedialis selber integriert alle Informationen, die ihn erreichen und sendet Fasern zur Area preoptica ventrolateralis und zum Locus coeruleus des Hirnstamms. Diese Verbindung zum Locus coeruleus lässt vermuten, dass es einen Zusammenhang zwischen der Funktion dieses Kerns und der Regulation von Wachheit gibt. Tatsächlich sorgt dieser Kern für deinen Tagesrhythmus und die dazugehörige Planung der Nahrungsaufnahme. Zusätzlich beeinflusst er deine emotionalen Antworten auf Stress, panisches Verhalten und die Libido. Wird dieser Kern stimuliert, dann führt dies zu Adipositas und Gefühlsausbrüchen mit brutalem Verhalten.

Studien konnten belegen, dass Läsionen des Ncl. dorsomedialis bei Ratten verhindern, dass sie im Wachzustand Essen sammeln, lokomotorische Aktivität und die Körperkerntemperatur. Dies unterstreicht wiederum, dass dieser Kern essensbezogenes Verhalten mit zirkadianen Aktivitäten vereint.

Jetzt gehen wir über zur Area hypothalamica posterior, also dem mammilären Areal. Diese Hirnregion bekam eine besondere Aufmerksamkeit durch den renommierten, rumänischen Neuropathologen Constantin von Economo. Dieser hat nach einem pathologischen Mustern gesucht, in den Gehirnen einer bestimmten Patientengruppe, die an einer atypischen Form der Encephalitis gestorben sind. Bei dieser Erkrankung verloren die Patienten die Fähigkeit zu sprechen und sich zu bewegen. Dabei wurden ihre Körper nach und nach gelähmt und verblieben in einer versteinerten Position wie eine Statue. Falls du den 1990 herausgekommenen Film “Zeit des Erwachens” gesehen oder das entsprechende Buch gelesen hast, dann kommt dir dieses seltene Krankheitsbild sicherlich bekannt vor.

So oder so, Economo gelang es Läsionen im hinteren Hypothalamus und an dem angrenzenden Gebiet des Hirnstamms zu erkennen und brachte die Vermutung auf, dass dies kritische Areale für das Verhalten im Wachheitszustand sind.

Deswegen sehen wir uns jetzt die verschiedenen Kerne dieser Region an und versuchen herauszufinden, wie genau diese Region für das Verhalten im Wachheitszustand zuständig ist.

Es gibt insgesamt drei Kerne in diesem Areal, den Mammillarkörperkomplex, den Ncl. tuberomamillaris und den Ncl hypothalamicus posterior. Wir sehen uns zuerst den Mammillarkörperkomplex an.

Sein Name lässt einen bereits vermuten, dass diese Struktur eine Ansammlung von Kernen im Mammillarkörper ist. Dabei handelt es sich um eine auffällige Struktur an der Hirnbasis, die man leicht an Präparaten erkennen kann. Der Ncl. mamillaris erhält direkte Signale aus dem Hippocampus über den Fornix und verarbeitet diese, bevor er sie an den Ncl. thalamicus anterior über den Tractus mamillothalamicus weiterleitet. Diesen werden wir später noch kurz genauer besprechen.

Der Ncl. mamillaris spielt eine wichtige Rolle beim Enkodieren von Erinnerungen im episodischen Gedächtnis. Das episodische Gedächtnis ist ein Begriff aus den kognitiven Neurowissenschaften der die Erinnerungen beschreibt, die wir als Episoden oder Erlebnisse in unserem Leben erfahren haben, beispielsweise was du letzten Sonntag gefrühstückt hast, wie du deinen neunten Geburtstag gefeiert hast, oder sogar deinen ersten Kuss. Diese Erinnerungen ermöglichen es einem einzelnen Individuum im übertragenen Sinne eine Zeitreise in seine Vergangenheit zu machen und Situationen noch einmal zu erleben, obwohl sie schon stattgefunden haben. Die Kerne der Mammillarkörper helfen dabei, neue Erlebnisse zu organisieren und im episodischen Gedächtnis niederzuschreiben.

Die Mammillarkörper können durch einen Thiaminmangel beschädigt werden, was beispielsweise bei einer langandauernden Mangelernährung oder Alkoholabusus der Fall sein kann. Thiamin kennt man auch unter dem Namen Vitamin B1. Bei chronischen Alkoholikern oder Menschen mit einem Thiaminmangel treten Probleme bei der Bildung neuer Erinnerungen und beim Abrufen alter Erinnerungen auf. Diese Symptome gehören zusammen mit einer Reihe anderer Symptome zum Korsakow-Syndrom.

Jetzt sehen wir uns den Ncl. tuberomamillaris an, der sich in der Area hypothalamica posterior befindet, direkt über dem Mammillarkörperkomplex. Viele Neuronen in diesem Kern enthalten mit Histamin gefüllte Vesikel. Vielleicht hast du ja bereits in deinen Kursen zum Immunsystem gehört, dass Histamin bei allergischen Reaktionen eine wichtige Rolle in deinem Körper spielt. In diesem Fall hat das Histamin allerdings eine andere Aufgabe, denn es fungiert als Neurotransmitter im Gehirn. Diese Neuronen, die Histamin freigeben können, werden auch histaminerge Neurone genannt.

Die histaminergen Neurone in diesem Kern projizieren in andere Regionen des Gehirns, inklusive den hypothalamischen Kernen. In den peripheren Regionen deines Körpers, würde es bei einer Histamin-Freisetzung zu einer allergischen Reaktion kommen. Im ZNS hingegen sorgt Histamin zusammen mit Norepinephrin, das aus Neuronen im Locus coeruleus, einem Kern im Hirnstamm, freigesetzt wird für die Förderung des Wachheitszustands. Außerdem soll der Ncl. tuberomamillaris die Motivation für Verhalten steuern, die mit Essen, Wasser, Sex und Sucht assoziiert werden.

Wir gehen nun weiter zum Ncl. hypothalamicus posterior, der nach anterior an den Tractus mamillothalamicus grenzt. Dieses Areal liegt oberhalb des Ncl. tuberomamellaris. Seine Funktion ist noch nicht sehr gut erforscht, allerdings vermutet man, dass er in Verbindung mit sympathischen Körperreaktionen und defensivem sowie aggressivem Verhalten steht. Letztere kann man auch als eine Weiterführung der Fight-or-Flight-Reaktion sehen, die durch den Sympathikus ermöglicht wird.

Als nächstes sehen wir uns die Zona lateralis des Hypothalamus an. In dieser Region gibt es nur ein Areal, nämlich die Area hypothalamica lateralis. Die Area hypothalamica lateralis liegt lateral fast aller Kerne der Zona medialis. Sie steht funktionell mit dem Großteil der hypothalamischen Kerne in Verbindung. Sie projiziert vor allem in den Ncl. hypothalamicus posterior, den Ncl. tuberomamillaris, in dem es wie vorhin beschrieben viele histaminerge Neurone gibt, den Ncl. arcuatus und den Ncl. paraventricularis.

Zusätzlich zu den hypothalamischen Verbindungen, sendet dieses Areal auch Fasern in die Area tegmentalis ventralis, die noradrenergen Kerne des Locus coeruleus, die serotonergen Raphe-Kerne, den cholinergen Ncl. pedunculopontinus und Ncl. tegmentalis laterodorsalis und das aufsteigende retikuläre Aktivierungssystem.

Wie du hier sehen kannst, ist dieses Areal mit jedem wichtigen Zentrum an Neurotransmittern des zentralen Nervensystems indirekt verbunden. Seine spezifische Funktion konnte noch nicht genau definiert werden, allerdings scheint es eine Rolle bei der Entstehung eines Krankheitsbildes, das man Narkolepsie nennt, zu spielen. Dabei handelt es sich um eine chronische Erkrankung des Schlafes, die zu plötzlichem Einschlafen tagsüber und einem generell erhöhten Schlafbedarf führt.

Das laterale hypothalamische Areal enthält unter anderem orexinerge Neurone, die einen Einfluss auf unser Wachsein haben. Eine Verminderung der Anzahl dieser Neurone, wird mittlerweile oft als Teil der Erklärung für die Pathophysiologie von Narkolepsie herangezogen.

Mit der Area hypothalamica lateralis haben wir nun den letzten hypothalamischen Kern besprochen, aber Achtung, das Tutorial ist noch nicht vorbei. Der Hypothalamus besteht nämlich nicht nur aus Kernen. Es gibt auch noch die Bahnen der weißen Substanz. Genau diese sehen wir uns jetzt noch ein bisschen näher an.

Wie du vielleicht weißt, werden Nervenbahnen anhand ihres Ursprungs und ihres Ziels in afferente und efferente Bahnen eingeteilt. Beginnen wir mit den afferenten Bahnen. Diese Bahnen beginnen distal und enden an ihrem Referenzpunkt, der in diesem Fall der Hypothalamus ist. Um es einfach auszudrücken, handelt es sich bei den afferenten Bahnen um Bahnen, die zum Hypothalamus hinziehen. Wir sehen uns jetzt die wichtigste afferente Bahn zum Hypothalamus genauer an, nämlich den Fornix.

Der Fornix ist ein C-förmiges Bündel aus Nervenaxonen, das am Hippocampus beginnt, den du auf dieser Abbildung leider nicht sehen kannst. Der Fornix zieht also vom Hippocampus zu den Mammillarkörpern, sowie anderen Strukturen in dieser Region. Beim Fornix handelt es sich um einen wichtigen Bestandteil für die Kommunikation im Papez-Kreis des limbischen Systems, das für Motivation, Emotionen, Lernen, Gedächtnis und andere kognitive Funktionen zuständig ist.

Gehen wir nun über zu den efferenten Bahnen des Hypothalamus, also denen, die im Hypothalamus beginnen und zu anderen Regionen im Zentralen Nervensystem ziehen. Davon sehen wir uns vier Stück an. Zuerst schauen wir uns den Tractus supraopticohypophysialis an, dann den Fasciculus longitudinalis dorsalis, den Fasciculus mamillothalamicus und zum Schluss die Fibrae hypothalamicae descendentes.

Der Tractus supraoptichypophysialis verbindet, wie der Name es verrät, den Ncl. supraopticus mit der Hypophyse, also der Glandula pituitaria. Außerdem ziehen Fasern dieser Bahn vom Ncl. arcuatus hinab und bringen Vasopressin Vesikel in den hinteren Teil der Hypophyse, wo sie dann freigegeben werden.

Als nächstes sehen wir uns den Fasciculus longitudinalis dorsalis an, dessen Fasern aus mehreren Hypothalamuskernen entspringen, allerdings spielen dabei besonders der Ncl. paraventricularis, der Ncl. supraopticus und der Ncl. periventricularis eine entscheidende Rolle. Diese Nervenbahn zieht nach unten über das Rückenmark, wo es mit präganglionären autonomen Nervenzellen Synapsen bildet. Diese Bahn ermöglicht also die Kontrolle des autonomen Nervensystems durch den Hypothalamus.

Die nächste Bahn, die wir uns ansehen, nennt man Fasciculus mamillothalamicus. Wie du dir sicher schon denken kannst, handelt es sich dabei um die Verbindung zwischen dem Corpus mamillare und dem Thalamus, genauer gesagt dem Ncl. thalamicus anterior. Außerdem ist diese Bahn Teil des Papez-Kreises, den ich vorhin bereits erwähnt habe. Dabei ist es wichtig zu wissen, dass die limbische Schleife, die Emotionen, sowie Lern- und Gedächtnisfunktionen reguliert, im Hippocampus beginnt und über den Fornix zum Mammillarkörper führt, dieselbe Schleife ist, die dem anterioren Thalamus über den Fasciculus mamillothalamicus erreicht.

Zu den absteigenden hypothalamischen Fasern gehören die restlichen efferenten Fasern, die den Hypothalamus verlassen. Dazu gehören Nervenkreise, die zum limbischen System zählen, beispielsweise die Fasern, die zum Locus coeruleus im Hirnstamm ziehen. Andere Bahnen spielen eine Rolle bei den vom Hypothalamus ausgesendeten Signalen für das autonome Nervensystem, z.B. der Tractus hypothalamospinalis. Dieser enthält vor allem Fasern, die aus dem Ncl. paraventricularis stammen. Allerdings erhält er auch Fasern aus anderen Kernen, nämlich dem Ncl. dorsomedialis, dem Ncl. ventromedialis und dem Ncl. hypothalamicus posterior. Diese Fasern ziehen durch den Hirnstamm und das Rückenmark nach unten, wo sie dann mit Zellkörpern präganglionärer Neurone Synapsen bilden.

Und damit haben wir alles besprochen, was du über den Hypothalamus wissen solltest. Glückwunsch! Du hast es bis hierhin geschafft und kennst dich nun hoffentlich bestens auf diesem Gebiet aus.

Bevor ich mich aber von dir verabschiede, gibt es noch eine kurze Zusammenfassung von all dem, was du in diesem Tutorial gelernt hast. Also noch kurz durchhalten! Wir haben losgelegt mit einer kurzen Einführung über die anatomischen Referenzpunkte der medialen Seite des Gehirns. Dabei hast du das Corpus callosum, den Fornix und den Thalamus kennengelernt. Danach ging es weiter mit der anatomischen Einteilung des Hypothalamus, wo ich dir gezeigt habe, dass es eine mediolaterale Einteilung in drei Zonen gibt – die Zona periventricularis, die mediale Zone und die laterale Zone.

In der periventrikulären Zone gibt es den Ncl. periventricularis, der mit der Gefühlsregulation assoziiert wird. Die mediale Zone haben wir zusätzlich in der anteriorposterioren Achse in vier Areale eingeteilt – die Area preoptica, das vordere hypothalamische Areal, das intermediäre hypothalamische Areal und das hintere hypothalamische Areal.

Um genauer zu sein, haben wir uns in der Area preoptica zwei Kerne näher angesehen – den Ncl. preopticus medialis, eine sexuell dimorphe Struktur, die die Libido und die Nahrungsaufnahme beeinflusst, und den Ncl. preopticus lateralis, ein Kern, der die Wachheit während des Schlafes unterdrückt.

In der Area hypothalamica anterior haben wir uns wiederum vier Kerne angesehen. Als erstes ging es um den Ncl. hypothalamicus anterior, der für die Thermoregulation und die Stimulation des Parasympathikus verantwortlich ist. Als zweites haben wir uns den Ncl. suprachiasmaticus angesehen, der eine Gruppe an Neuronen beherbergt, die Informationen aus dem uns umgebenden Licht über die Retina bekommenund unsere innere Uhr über die zirkadiane Rhythmik und den Schlaf-Wach-Rhythmus stellen. Bleiben noch zwei Kerne in diesem Areal, der Ncl. supraopticus und der Ncl. paraventricularis, die beide für die Regulation unseres Wasserhaushalts und des Blutvolumens zuständig sind.

Weiter ging es dann mit dem intermediären hypothalamischen Areal der medialen Zone aus dem wir drei Kerne besprochen haben – den Ncl. arcuatus, der für die Regulation des Appetits, des Fettgewebes und des Sexualverhaltens zuständig ist, sowie den ventromedialen und den dorsomedialen Kern, die die Nahrungsaufnahme und Antworten auf Stress und Panik steuern.

Zum Abschluss der medialen Zone haben wir uns noch die Kerne des posterioren hypothalamischen Areals angeschaut. Dabei ging es um den Mammillarkörperkomplex, der für das Kodieren im episodischen Gedächtnis zuständig ist. Außerdem habe ich dir den Ncl. tuberomamillaris gezeigt – eine Struktur, die histaminerge Neurone besitzt und die Wachheit sowie motiviertes Verhalten steuert. Dann gibt es noch den Ncl. hypothalamicus posterior – ein Kern, der die sympathische Reaktion und weitergehend aggressives und defensives Verhalten sowie Verhalten im wachen Zustand beeinflusst.

Danach haben wir uns der lateralen Zone gewidmet, einer Region, die mit den Regionen des Hirnstamms in Verbindung steht, die Wachheit sowie verschiedene Ebenen des Bewusstseins regulieren. Deswegen geht man davon aus, dass dieses Areal auch bei diesen Funktionen involviert ist.

Zum Schluss haben wir uns ein paar Bahnen der weißen Substanz angesehen, die mit dem Thalamus kommunizieren. Wir haben diese eingeteilt in afferente und efferente Bahnen, je nachdem ob der Hypothalamus Ziel oder Ursprung der Bahn ist. Bei den afferenten Bahnen haben wir uns auch den Fornix angesehen, während wir uns bei den efferenten hypothalamischen Bahnen vom Fasciculus supraopticohypophysealus geredet haben, der den Ncl. supraopticus mit der Hypophyse verbindet.

Außerdem habe ich dir den Fasciculus longitudinalis dorsalis gezeigt, der den Ncl. paraventricularis, den Ncl. supraopticus und den Ncl. periventricularis mit Zentren des autonomen Nervensystems im Hirnstamm und dem Rückenmark verbindet. Dann gibt es noch den Fasciculus mamillothalamicus, eine Bahn der weißen Substanz, die zwischen dem Mammillarkörper und dem Ncl. hypothalamicus anterior verläuft. Abgeschlossen haben wir das Tutorial mit den absteigenden hypothalamischen Fasern, zu denen verschiedene Bahnen des limbischen Systems und des autonomen Nervensystems gehören.

Und damit haben wir das Ende dieses Tutorials erreicht. Ich denke, du hast dir jetzt definitiv eine kleine Pause verdient. Danke dir fürs Zuschauen und bis zum nächsten Mal!