Das Mesencephalon

Das Mesencephalon
Autor: Arvid Leyh

Das Mesencephalon, zu Deutsch – das Mittelhirn, stellt den obersten Abschnitt des Hirnstamms dar. Nach unten gliedert sich der Pons – die Brücke – an, darüber liegen bereits die Strukturen des Diencephalons, des Zwischenhirns. Wie im gesamten Hirnstamm ist auch im Mesencephalon Motorik ein großes Thema – hier liegen zum Beispiel der Nucleus ruber und die Substantia nigra, letztere bekannt geworden durch ihre traurige Rolle bei der Entstehung von Parkinson. Aber es gibt auch Hören und Sehen, einige Hügel tauchen auf, Schenkel, und: Als einzige Struktur des Gehirns verfügt das Mittelhirn über eine eigene Wasserleitung, den Aquaeductus mesencephali. Hier fließt der Liquor, die Hirnflüssigkeit, vom dritten in den vierten Ventrikel.

Wissenschaftliche Betreuung: Hans-Dieter Hofmann

Veröffentlicht: 08.09.2011

Das Wichtigste in Kürze

Das Mesencephalon teilt sich in Crura cerebri, Tegmentum und Tectum. Neben zahlreichen wichtigen motorischen Zentren – wie der Substantia nigra und dem Nucleus ruber – finden sich hier in der Formatio reticularis einige wichtige Kerne für Vitalfunktionen. Angst, Panik und Depression können hier in unterschiedlichen Kernen ihren Anfang nehmen.

Mesencephalon

Mesencephalon/-/mecencephalon, midbrain

Das Mittelhirn ist der oberste Abschnitt des Hirnstammes. Seine Regionen liegen um das Aquädukt, einen mit Hirnflüssigkeit gefüllten Kanal. Prominente Strukturen sind das Tektum (Mittelhirndach) und das Tegmentum (Mittelhirnhaube).

Tegmentum

Tegmentum/-/tegmentum

Tegmentum (von lateinischen „tegere“ „bedecken“). Es handelt sich um den rückwärtigen, unter dem Aquädukt gelegenen Teil des Mittelhirns. Hier finden sich Kerne wie die Substantia nigra, Formatio reticularis, Hirnnervenkerne und der Nucleus ruber.

Substantia nigra

Substantia nigra/Substantia nigra/substantia nigra

Ein Kernkomplex im Mesencephalon, der eine wichtige Rolle bei der Bewegungseinleitung spielt. Er ist dunkel gefärbt und liegt im Tegmentum, seine Neurone stehen mit dem Basalganglien, dem Putamen und dem Nucles caudatus in Verbindung. Ein Ausfall führt zu Symptomen des Morbus Parkinson (Parkinson-​Krankheit).

Nucleus

Nucleus/Nucleus/nucleus

Nucleus, Plural Nuclei, bezeichnet zweierlei: Zum einen den Kern einer Zelle, den Zellkern. Zum zweiten eine Ansammlung von Zellkörpern im Gehirn.

Nucleus ruber

Nucleus ruber/Nucleus ruber/red nucleus

Der „rote Kern“ verdankt seine Bezeichnung seinem hohen Eisengehalt, er ist mit bloßem Auge als großer, runder, rötlich gefärbter Kern im Mittelhirn zu sehen. Er gehört zum extrapyramidalen motorischem System, Körperhaltung und Muskeltonus sind seine zentralen Aufgaben.

Formatio reticularis

Formatio reticularis/Formatio reticularis/reticular formation

Die Formatio reticularis ist ein Netzwerk von über 100 einzelnen Kernen im Hirnstamm. Sie hat vielfältige Aufgaben, ist beispielsweise zuständig für die Integration motorischer, sensorischer und vegetativer Prozesse sowie für den Rhythmus von Wachen und Schlafen.

Depression

Depression/-/depression

Phasenhaft auftretende psychische Erkrankung, deren Hauptsymptome die traurige Verstimmung sowie der Verlust von Freude, Antrieb und Interesse sind.


Äußere Auffälligkeiten

Von vorn betrachtet wird das Mittelhirn dominiert von besagten Hirnschenkeln, den Crura cerebri – ein großes Bündel Fasern, das Signale vom Cortex ins Rückenmark und zu Brücken– und Hirnnervenkernen leitet. Diese Fasern sind fein säuberlich geordnet: An der Innenseite laufen die Verbindungen zum frontalen Cortex, weiter nach außen schließen sich die Fasern zum motorischen Cortex – die Pyramidenbahn – und ganz außen die zum Temporallappen an. Es zeigt sich sogar ein weiterer Homunculus: nach innen liegen die Fasern, die den Kopf versorgen, nach außen die der Füße.

Von hinten zeigen sich zwei mal zwei Hügel, zusammengefasst als Vierhügelplatte, oder Tectum (oder Lamina tecti, oder Lamina quadrigema). Die oberen Hügel, die Colliculi superiores, erhalten über Sehnerv und Sehtrakt direkte Eingänge von der Netzhaut des Auges. Dabei geht es primär um Informationen über sich rasch ändernde Reize – also um Bewegung. Das könnte ein fahrendes Auto sein, dem wir mit den Augen folgen, oder ein Ast, der auf unser Gesicht zuschnellt, woraufhin wir reflexartig die Augen schließen, um sie zu schützen. Beides wären Beispiele für Funktionen der Colliculi superiores. Genauso wie die Sakkaden – diese schnellen Augenbewegungen, die Sie beispielsweise jetzt gerade beim Lesen dieser Wörter machen. All dies sind motorische Prozesse und wenn wir das Mittelhirn erneut von vorn betrachten, sehen wir den dritten Hirnnerv, den Nervus oculomotorius zwischen den Hirnschenkeln austreten. Entsprechend sind auch die Ausfälle bei Schädigungen des oberen Hügels: einem Objekt mit den Augen zu folgen, ist nicht mehr möglich, wobei weiterhin sämtliche optischen Reize wahrgenommen und verarbeitet werden.

Die Colliculi inferiores, die unteren Hügel, dienen als Umschaltstelle für die meisten Fasern der Hörbahn. Die Signale laufen von hier aus direkt zum Corpus geniculatum mediale des Thalamus und von dort weiter in den primären auditiven Cortex Diese zentrale Lage der Colliculi inferiores in der Hörbahn bedeutet, dass ihre Schädigung zu reduzierter Hörfähigkeit führen kann. Da die unteren Hügel auch an die oberen senden, wird hier eine reflexhafte Integration beider Sinnesmodalitäten möglich – und wir blicken automatisch in die Richtung eines lauten Geräusches.

Mesencephalon

Mesencephalon/-/mecencephalon, midbrain

Das Mittelhirn ist der oberste Abschnitt des Hirnstammes. Seine Regionen liegen um das Aquädukt, einen mit Hirnflüssigkeit gefüllten Kanal. Prominente Strukturen sind das Tektum (Mittelhirndach) und das Tegmentum (Mittelhirnhaube).

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Rückenmark

Rückenmark/Medulla spinalis/spinal cord

Das Rückenmark ist der Teil des zentralen Nervensystems, das in der Wirbelsäule liegt. Es verfügt sowohl über die weiße Substanz der Nervenfasern, als auch über die graue Substanz der Zellkerne. Einfache Reflexe wie der Kniesehnenreflex werden bereits hier verarbeitet, da sensorische und motorische Neuronen direkt verschaltet sind. Das Rückenmark wird in Zervikal-​, Thorakal-​, Lumbal und Sakralmark unterteilt.

Pyramidenbahn

Pyramidenbahn/Tractus corticospinalis/pyramidal pathway

Die Pyramidenbahn ist ein System von Axonen (langen faserartigen Fortsätzen von Nervenzellen), die vom motorischen Cortex ins Rückenmark ziehen. 80 Prozent aller Fasern kreuzen in der Medulla oblongata auf die Gegenseite. In der Medulla verläuft sie an den Pyramiden vorbei, denen sie ihren Namen verdankt. Sie ist an der Fein– und Willkürmotorik beteiligt

Temporallappen

Temporallappen/Lobus temporalis/temporal lobe

Der Temporallappen ist einer der vier großen Lappen des Großhirns. Auf Höhe der Ohren gelegen erfüllt er zahlreiche Aufgaben – zum Temporallappen gehören der auditive Cortex genauso wie der Hippocampus und das Wernicke-​Sprachzentrum.

Homunculus

Homunculus/-/homunculus

Im Gehirn wird sowohl sensorisch als auch motorisch jeder Teil des Körpers an genau definierten Stellen repräsentiert. Körperteile mit einer hohen Dichte an sensorischen Rezeptoren (Fingerkuppen, Zunge) sind dabei größer repräsentiert als solche mit einer geringeren Rezeptorendichte (Rücken, Beine). Es entstehen neuronale Karten, z.B. von der Hand oder dem Gesicht. Ordnet man diese Karten grafisch ihren Körperteilen zu, ergibt sich ein Homunculus, also ein kleiner Mensch. Die Größe seiner jeweiligen Körperteile spiegelt deren motorischen Möglichkeiten, bzw. ihre Sensibilität wieder. Dadurch wirkt der Homuculus seltsam verzerrt.

Sehnerv

Sehnerv/Nervus opticus/optic nerve

Die Axone (lange faserartige Fortsätze) der retinalen Ganglienzellen bilden den Sehnerv, der das Auge auf der Rückseite an der Papille verlässt. Er umfasst ca. eine Million Axone und hat einen Durchmesser von ca. sieben Millimetern.

Sehtrakt

Sehtrakt/Tractus opticus/optic tract

Als Sehtrakt wird der Sehnerv bezeichnet, nachdem am Chiasma opticum die Hälfte der Fasern die Seite gewechselt hat. Er besteht allerdings immer noch aus den Axonen (langen faserartigen Fortsätzen) der retinalen Ganglienzellen. Der Sehtrakt mündet größtenteils in den Corpus geniculatum laterale.

Netzhaut

Netzhaut/Retina/retina

Die Netzhaut oder Retina ist die innere mit Pigmentepithel besetzte Augenhaut. Die Retina zeichnet sich durch eine inverse (umgekehrte) Anordnung aus: Licht muss erst mehrere Schichten durchdringen, bevor es auf die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) trifft. Die Signale der Fotorezeptoren werden über den Sehnerv in verarbeitende Areale des Gehirns weitergeleitet. Grund für die inverse Anordnung ist die entwicklungsgeschichtliche Entstehung der Netzhaut, es handelt sich um eine Ausstülpung des Gehirns.
Die Netzhaut ist ca 0,2 bis 0,5 mm dick.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Hörbahn

Hörbahn/-/auditory pathway

Als Hörbahn werden die Nervenfasern bezeichnet, die die akustische Information vom Innenohr zum primären auditorischen Cortex leiten. Beim Menschen besteht die Hörbahn aus fünf Schaltstellen: Spiralganglion, den Hörkernen im Hirnstamm, dem Colliculus inferior, dem Corpus geniculatum mediale des Thalamus und dem primären auditorischen Cortex.

Corpus geniculatum mediale

Medialer Kniehöcker/Corpus geniculatum mediale/medial geniculate body

Das Corpus geniculatum mediale (medialer Kniehöcker) ist ein Kerngebiet des Thalamus (größter Teil des Zwischenhirns). Als zentrale Umschaltstelle der Hörbahn leitet es die Impulse des Colliculus inferior auf die Hörstrahlung. Gemeinsam mit dem Corpus geniculatum laterale bildet es den Metathalamus.

Thalamus dorsalis

Thalamus dorsalis/Thalamus dorsalis/thalamus

Der Thalamus ist die größte Struktur des Zwischenhirns und ist oberhalb des Hypothalamus gelegen. Der Thalamus gilt als „Tor zum Bewusstsein“, da seine Kerne Durchgangstation für sämtliche Information an den Cortex (Großhirnrinde) sind. Gleichzeitig erhalten sie auch viele kortikale Eingänge. Die Kerne des Thalamus werden zu Gruppen zusammengefasst.

Primärer auditorischer Cortex

Primärer auditorischer Cortex/-/primary auditory cortex

Die erste Verarbeitungsstation in der Großhirnrinde für auditive Informationen. Die primäre Hörrinde liegt in den Heschl-​Querwindungen und erhält Eingänge vom Corpus geniculatum mediale des Thalamus (größter Teil des Zwischenhirns). Sie ist tonotop organisiert – ihre Neurone sind kontinuierlich nach Frequenzen geordnet.

Innere Werte

Die Hirnschenkel vorn, vier Hügel hinten – das sind zwei der drei Schichten, in die das Mittelhirn gegliedert wird. Zwischen diesen beiden liegt das Tegmentum, und in ihm einige wichtige Kerne und Kerngebiete. Funktional gehört hierzu einmal mehr das Sehen: die Augenmuskelkerne, die sechs Muskeln pro Auge im Blick halten müssen – was einer sehr komplexen Verschaltung bedarf. An dieser Stelle sei nur gesagt, dass zwar die vertikalen Augenbewegungen Sache des Mittelhirns sind, die horizontalen dagegen vor allem in der Pons ausgelöst werden.

Aber es gibt auch Strukturen jenseits des Sehens. Da wäre zum Beispiel die Substantia grisea periaqueductalis, zu Deutsch das periaquäduktale Grau. Für die Schmerzunterdrückung spielt es eine wichtige Rolle und auch für die Reaktion von Kampf oder Flucht. Den Namen hat es, weil besagte Wasserleitung, der Aquaeductus mesencephali direkt durch dieses Grau hindurchfließt.

Ein wichtiger Kern im Mittelhirn ist der rote, der Nucleus ruber Er gehört zum extrapyramidalen motorischen System, übernimmt also motorische Aufgaben, die nicht über die Pyramidenbahn verhandelt werden. Dabei ist er Teil einer Neuronenschleife zwischen Olive, Kleinhirnkernen und Kleinhirnrinde. Fällt in dieser Schleife etwas aus, ist ein Intensionstremor die Folge – soll die Hand zum Beispiel ein Glas greifen, wird das Zittern umso stärker, je näher sie dem Bewegungsziel kommt. Seine rote Färbung verdankt der Nucleus ruber übrigens seinem hohen Eisengehalt.

Seine dunkel-​bläuliche Färbung verdankt der Locus coeruleus – der blaue Ort – dem Melanin seiner Zellen. Diese produzieren Noradrenalin – ein Stresshormon, weshalb der Locus coeruleus trotz seines schönen Namens nicht nur als Wecksystem – im Zusammenhang mit der Formatio reticularis (FR) – sondern gleich als Alarmsystem gilt. Bekanntermaßen hat zu viel Alarm, zu viel Stress, zu viel Noradrenalin keine guten Folgen auf die körperliche und geistige Gesundheit.

Der Neurotransmitter Serotonin dagegen hat wenig mit Stress zu tun, im Gegenteil: hier geht es um Einschlafen und die feine Balance einer ausgeglichenen Gemütslage. Und eine Balance ist es, denn zu viel Serotonin schadet genauso, wie zu wenig. Der einzige Standort der Serotonin-​Produktion im Gehirn sind die Raphé-​Kerne, die den innersten Bereich der Formatio reticularis bilden. Von hier aus setzen sie ihre wertvolle Fracht in weiten Teilen des Gehirns frei, vor allem im limbischen System.

Ganz oben im Mittelhirn sitzt die Substantia nigra, die schwarze Substanz. Ihren Namen verdankt sie einem hohen Melaninanteil in den Zellkernen. Und ihre Berühmtheit der Krankheit Parkinson: Da sie mitten in einem Netz von Systemen sitzt, die Bewegungen verschalten und koordinieren, hat ihr Ausfall fatale Folgen für Bewegungseinleitung und den grundsätzlichen Antrieb zu einer Bewegung. Der Neurotransmitter der Substantia nigra ist das Dopamin – und es sind diese dopaminergen Neurone, die bei Morbus Parkinson absterben. Bis zu 70 Prozent dieser Zellen können untergehen, bevor die Symptome sichtbar werden.

Durch den gesamten Hirnstamm hindurch zieht die Formatio reticularis – ein ganzes Netz von verschalteten Kernen, die vielerlei Aufgaben haben. Das Weckzentrum – genauer: das aufsteigende aktivierende retikuläre System – hatten wir bereits erwähnt: Es steigert die Aktivität in Thalamus und Cortex, und sorgt so nicht nicht nur für Wachheit, sondern auch für Bewusstsein – Schädigungen hier können zu Koma führen, wobei andere Teile der Formatio reticularis, die für Atmung und Kreislauffunktionen zuständig sind, den Organismus am Leben erhalten.

Mesencephalon

Mesencephalon/-/mecencephalon, midbrain

Das Mittelhirn ist der oberste Abschnitt des Hirnstammes. Seine Regionen liegen um das Aquädukt, einen mit Hirnflüssigkeit gefüllten Kanal. Prominente Strukturen sind das Tektum (Mittelhirndach) und das Tegmentum (Mittelhirnhaube).

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Pons

Brücke/Pons/pons

Areal im Hirnstamm zwischen Medulla oblongata und Mesencephalon. Enthält zahlreiche Kerne, die an der Steuerung der Motorik beteiligt sind.

Kern

Kern/-/nucleus

Der Kern ist in einer Zelle der Zellkern, der unter anderem die Chromosomen enthält. Im Nervensystem ist der Kern eine Ansammlung von Zellkörpern – im zentralen Nervensystem als graue Masse, ansonsten als Ganglien bezeichnet.

Nucleus

Nucleus/Nucleus/nucleus

Nucleus, Plural Nuclei, bezeichnet zweierlei: Zum einen den Kern einer Zelle, den Zellkern. Zum zweiten eine Ansammlung von Zellkörpern im Gehirn.

Nucleus ruber

Nucleus ruber/Nucleus ruber/red nucleus

Der „rote Kern“ verdankt seine Bezeichnung seinem hohen Eisengehalt, er ist mit bloßem Auge als großer, runder, rötlich gefärbter Kern im Mittelhirn zu sehen. Er gehört zum extrapyramidalen motorischem System, Körperhaltung und Muskeltonus sind seine zentralen Aufgaben.

Pyramidenbahn

Pyramidenbahn/Tractus corticospinalis/pyramidal pathway

Die Pyramidenbahn ist ein System von Axonen (langen faserartigen Fortsätzen von Nervenzellen), die vom motorischen Cortex ins Rückenmark ziehen. 80 Prozent aller Fasern kreuzen in der Medulla oblongata auf die Gegenseite. In der Medulla verläuft sie an den Pyramiden vorbei, denen sie ihren Namen verdankt. Sie ist an der Fein– und Willkürmotorik beteiligt

Zerebellärer Cortex

Zerebellärer Cortex/-/cerebellar cortex

Die Rinde des Kleinhirns, die ebenso wie die des Großhirns aus grauer Substanz, aus Nervenzellen aufgebaut ist. Sie besteht aus drei Schichten und ist sehr stark gefaltet, wodurch sogenannte Foliae, Blätter entstehen.

Noradrenalin

Noradrenalin/-/noradranalin

Gehört neben Dopamin und Adrenalin zu den Catecholaminen. Es wird im Nebennierenmark und in Zellen des Locus coeruleus produziert und wirkt meist anregend. Noradrenalin wird oft mit Stress in Verbindung gebracht.

Formatio reticularis

Formatio reticularis/Formatio reticularis/reticular formation

Die Formatio reticularis ist ein Netzwerk von über 100 einzelnen Kernen im Hirnstamm. Sie hat vielfältige Aufgaben, ist beispielsweise zuständig für die Integration motorischer, sensorischer und vegetativer Prozesse sowie für den Rhythmus von Wachen und Schlafen.

Neurotransmitter

Neurotransmitter/-/neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-​Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.

Serotonin

Serotonin/-/serotonin

Ein Neurotransmitter, der bei der Informationsübertragung zwischen Neuronen an deren Synapsen als Botenstoff dient. Er wird primär in den Raphé-​Kernen des Mesencephalons produziert und spielt eine maßgebliche Rolle bei Schlaf und Wachsamkeit, sowie der emotionalen Befindlichkeit.

Substantia nigra

Substantia nigra/Substantia nigra/substantia nigra

Ein Kernkomplex im Mesencephalon, der eine wichtige Rolle bei der Bewegungseinleitung spielt. Er ist dunkel gefärbt und liegt im Tegmentum, seine Neurone stehen mit dem Basalganglien, dem Putamen und dem Nucles caudatus in Verbindung. Ein Ausfall führt zu Symptomen des Morbus Parkinson (Parkinson-​Krankheit).

Dopamin

Dopamin/-/dopamine

Dopamin ist ein wichtiger Botenstoff des zentralen Nervensystems, der in die Gruppe der Catecholamine gehört. Es spielt eine Rolle bei Motorik, Motivation, Emotion und kognitiven Prozessen. Störungen in der Funktion dieses Transmitters spielen eine Rolle bei vielen Erkrankungen des Gehirns, wie Schizophrenie, Depression, Parkinsonsche Krankheit, oder Substanzabhängigkeit.

Morbus Parkinson

Morbus Parkinson, Parkinson-Krankheit/Morbus Parkinson/Parkinson`s desease

Eine der häufigsten neurologischen Krankheiten. Bedingt durch das Absterben Dopamin produzierender Neurone in der Substantia nigra kommt es zu einem Ungleichgewicht von Neurotransmittern in den Basalganglien. Das führt zum klassischen Zittern meist der Hände, zu starrer Mimik und einem typischen, trippelnden Gang. Die Parkinson-​Krankheit kann nicht geheilt, durch die Gabe von Medikamenten aber gemildert werden. Eine neue, aber nicht einfache Therapiemethode ist der Hirnschrittmacher.

Hirnstamm

Hirnstamm/Truncus cerebri/brainstem

Der „Stamm“ des Gehirns, an dem alle anderen Gehirnstrukturen sozusagen „aufgehängt“ sind. Er umfasst – von unten nach oben – die Medulla oblongata, die Pons und das Mesencephalon. Nach unten geht er in das Rückenmark über.

Thalamus dorsalis

Thalamus dorsalis/Thalamus dorsalis/thalamus

Der Thalamus ist die größte Struktur des Zwischenhirns und ist oberhalb des Hypothalamus gelegen. Der Thalamus gilt als „Tor zum Bewusstsein“, da seine Kerne Durchgangstation für sämtliche Information an den Cortex (Großhirnrinde) sind. Gleichzeitig erhalten sie auch viele kortikale Eingänge. Die Kerne des Thalamus werden zu Gruppen zusammengefasst.

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