Der Gyrus cinguli

Der Gyrus cinguli

Die „Gürtelwindung“ ist ein innenliegender Teil des Cortex. Ein Beispiel für ihre Funktion ist der Strooptest: Das Wort „rot“ steht in grünen Buchstaben geschrieben — und Sie müssen die Schriftfarbe benennen.

Wissenschaftliche Betreuung: Herbert Schwegler

Veröffentlicht: 09.09.2011

Das Wichtigste in Kürze

Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli die Aufmerksamkeit und Konzentration, verarbeitet Schmerzen und reguliert Affekte. Ist er geschädigt, mangelt es den Patienten an Antrieb: Sie erscheinen emotional abgestumpft und bewegen sich wenig.

Cingulotomie: Mittel letzter Wahl

Bei einer Cingulotomie durchtrennt der Arzt in einer Operation den Gyrus cinguli dauerhaft. Die Psyche des Patienten verändert sich dadurch irreversibel; der Eingriff kann aber bei therapieresistenten Zwangsstörungen und Depressionen sowie bei schweren chronischen Schmerzen das letzte Mittel sein. Heutzutage wird eine Cingulotomie allerdings nur noch selten durchgeführt, andere Verfahren sind attraktiver geworden. Zum Beispiel die tiefe Hirnstimulation, bei der implantierte Elektroden bestimmte Hirnareale reizen. Im Gegensatz zum Durchtrennen eines Hirnareals ist diese Methode reversibel.


Erst wenn man das Gehirn in der Mitte längs durchschneidet und aufklappt, sieht man den Gyrus cinguli Er ist der Hirnrindenanteil oberhalb des Balkens – des Corpus callosum, das beide Hemisphären verbindet. Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli Aufmerksamkeit, Schmerzverarbeitung und die Regulation von Affekten. Auch ist er Teil des Papez-​Kreises, der am Hippocampus beginnt und dort auch endet und maßgeblich an der dauerhaften Einspeicherung von Gedächtnisinhalten beteiligt ist.

Gyrus cinguli

Gyrus cinguli/Gyrus cinguli/cingulate gyrus

Der Gyrus cinguli ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems im Großhirn. Dieser Cortexstreifen liegt an den seitlichen Rändern der Rille, die die beiden Großhirnhemisphären voneinander trennt, direkt über dem Corpus callosum. Er ist beteiligt an der Steuerung der Atem– und Pulsfrequenz und des Blutdrucks. Er übernimmt eine wichtige Rolle bei der Regulation von vitalen Vorgängen, wie Verdauung und Fortpflanzung. Speziell der anteriore (vordere) Bereich wird zudem mit Aufmerksamkeit, Konzentraion und Motivation in Verbindung gebracht.

Hippocampus

Hippocampus/Hippocampus/hippocampual formatio

Der Hippocampus ist der größte Teil des Archicortex und ein Areal im Temporallappen. Er ist zudem ein wichtiger Teil des limbischen Systems. Funktional ist er an Gedächtnisprozessen, aber auch an räumlicher Orientierung beteiligt. Er umfasst das Subiculum, den Gyrus dentatus und das Ammonshorn mit seinen vier Feldern CA1-​CA4.

Veränderungen in der Struktur des Hippocampus durch Stress werden mit Schmerzchronifizierung in Zusammenhang gebracht. Der Hippocampus spielt auch eine wichtige Rolle bei der Verstärkung von Schmerz durch Angst.

Lage und Struktur

Gyrus cinguli bedeutet aus dem Lateinischen übersetzt „Gürtelwindung“. Denn wie ein Gürtel liegt er auf dem Balken und verläuft parallel mit ihm von vorne nach hinten. Doch nicht nur die Hirnrinde direkt über dem Balken gehört dazu, sondern auch deren Fortsetzung in die Furche hinein, die sie nach oben begrenzt – den Sulcus cinguli. Interessanterweise variiert die Oberfläche des Gyrus cinguli sehr stark von Mensch zu Mensch: Seine Sulci liegen an unterschiedlichen Stellen und bei einigen Menschen ist der Gyrus cinguli sogar noch durch einen zusätzlichen, paracingulären Sulcus in zwei parallele Gyri aufgeteilt.

Gemeinsam mit dem Gyrus hippocampalis bildet der Gyrus cinguli den äußeren Ring des limbischen Systems. Der Balken ist die Grenze zwischen äußerem und innerem Ring; doch wirklich getrennt sind die beiden nicht, der Gyrus cinguli ist über Faserverbindungen gut mit allen anderen Teilen des limbischen Systems verschaltet.

Gyrus cinguli

Gyrus cinguli/Gyrus cinguli/cingulate gyrus

Der Gyrus cinguli ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems im Großhirn. Dieser Cortexstreifen liegt an den seitlichen Rändern der Rille, die die beiden Großhirnhemisphären voneinander trennt, direkt über dem Corpus callosum. Er ist beteiligt an der Steuerung der Atem– und Pulsfrequenz und des Blutdrucks. Er übernimmt eine wichtige Rolle bei der Regulation von vitalen Vorgängen, wie Verdauung und Fortpflanzung. Speziell der anteriore (vordere) Bereich wird zudem mit Aufmerksamkeit, Konzentraion und Motivation in Verbindung gebracht.

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.

Aufbau und Nervenbahnen

Äußerlich sieht man es ihm zwar nicht an, aber innerlich, auf Zellebene, schon: Der Gyrus cinguli gliedert sich in zwei Teile, mit unterschiedlichen Funktionen. Ihre Benennung ging recht phantasielos vonstatten: Sie heißen einfach nur Pars anterior und Pars posterior – vorderer und hinterer Teil.

Der posteriore Gyrus cinguli ist mit unterschiedlichen Hirnrindenarealen in Parietal-​, Temporal– und Frontallappen verschaltet. Er reguliert vor allem die visuell-​räumliche Aufmerksamkeit und ist für das räumliche Gedächtnis verantwortlich. Hier mag eine Rolle spielen, dass er Eingänge vom hinteren Parietallappen erhält, der bei der Orientierung eine maßgebliche Rolle spielt. Zytologisch betrachtet beherbergt der hintere Gyrus cinguli hauptsächlich Nervenzellen, die in die sensorische Verarbeitung eingeschaltet sind. Und unter dem Mikroskop fallen die vielen kleinen Zellen in den Körnerschichten der Rinde auf.

Der anteriore Teil ist experimentell sehr viel besser untersucht als der posteriore. Er tauscht Informationen mit der Amygdala aus, dem Nucleus accumbens, dem Thalamus sowie dem motorischen und präfrontalen Cortex und setzt sich vor allem aus motorischen Nervenzellen zusammen. Seine Rinde ist agranulär, das heißt die Körnerzellschichten, die für andere Hirnareale typisch sind, sind stark reduziert. Der vordere Teil des Gyrus cinguli spielt auch für die Motorik eine Rolle: Ist er geschädigt, leiden die Betroffenen an Bewegungsarmut.

Aktiv ist der anteriore Gyrus cinguli, wenn es darum geht, auf widersprechende Reize hin eine Auswahl zwischen verschiedenen Verhaltensweisen zu treffen. Ein Beispiel ist der Stroop-​Test: Die Probanden müssen die Farbe nennen, in der ein Wort geschrieben steht. Das ist schwieriger, als es sich anhört: zwischen zwei widersprechenden Reizen – grüné Schrift mit Inhalt „rot“ – muss die Aufmerksamkeit auf die korrekte Antwort gelenkt werden. Zudem ist der anteriore Gyrus cinguli an Ausdrucksbewegungen beteiligt, also Mimik und Gestik. Und nicht zuletzt an der Bewertung von Schmerzreizen. Profis unterteilen den vorderen Gyrus cinguli noch weiter in eine hintere kognitive und eine vordere affektive Untereinheit.

Gyrus cinguli

Gyrus cinguli/Gyrus cinguli/cingulate gyrus

Der Gyrus cinguli ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems im Großhirn. Dieser Cortexstreifen liegt an den seitlichen Rändern der Rille, die die beiden Großhirnhemisphären voneinander trennt, direkt über dem Corpus callosum. Er ist beteiligt an der Steuerung der Atem– und Pulsfrequenz und des Blutdrucks. Er übernimmt eine wichtige Rolle bei der Regulation von vitalen Vorgängen, wie Verdauung und Fortpflanzung. Speziell der anteriore (vordere) Bereich wird zudem mit Aufmerksamkeit, Konzentraion und Motivation in Verbindung gebracht.

posterior

posterior/-/posterior

Eine Lagebezeichnung – posterior bedeutet „nach hinten, hinten gelegen“. Im Bezug auf das Nervensystem handelt es sich um eine Richtung zum Schwanz hin.

Frontallappen

Frontallappen/Lobus frontalis/frontal lobe

Der frontale Cortex ist der größte der vier Lappen der Großhirnrinde und entsprechend umfassend sind seine Funktionen. Der vordere Bereich, der so genannte präfrontale Cortex, ist für komplexe Handlungsplanung (so genannte Exekutivfunktionen) verantwortlich, die auch unsere Persönlichkeit prägt. Seine Entwicklung (Myelinisierung) braucht bis zu 30 Jahren und ist selbst dann noch nicht ganz abgeschlossen. Weitere wichtige Bestandteile des frontalen Cortex sind das Broca-​Areal, welches unser sprachliches Ausdrucksvermögen steuert, sowie der primäre Motorcortex, der Bewegungsimpulse in den gesamten Körper aussendet.

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit/-/attention

Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Dies gelingt uns, indem wir unsere mentalen Ressourcen auf eine begrenzte Anzahl von Bewusstseinsinhalten konzentrieren. Während manche Stimuli automatisch unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen, können wir andere kontrolliert auswählen. Unbewusst verarbeitet das Gehirn immer auch Reize, die gerade nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit stehen.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Parietallappen

Parietallappen/Lobus parietalis/parietal lobe

Wird auch Scheitellappen genannt und ist einer der vier großen Lappen der Großhirnrinde. Er liegt hinter dem Frontal– und oberhalb des Occipitallappens. In seinem vorderen Bereich finden somatosensorische Prozesse statt, im hinteren werden sensorische Informationen integriert, wodurch eine Handhabung von Objekten und die Orientierung im Raum ermöglicht werden.

Amygdala

Amygdala/Corpus amygdaloideum/amygdala

Ein wichtiges Kerngebiet im Temporallappen, welches mit Emotionen in Verbindung gebracht wird: es bewertet den emotionalen Gehalt einer Situation und reagiert besonders auf Bedrohung. In diesem Zusammenhang wird sie auch durch Schmerzreize aktiviert und spielt eine wichtige Rolle in der emotionalen Bewertung sensorischer Reize. Die Amygdala – zu Deutsch Mandelkern – wird zum limbischen System gezählt.

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.

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.

Präfrontaler Cortex

Präfrontaler Cortex/-/prefrontal cortex

Der vordere Teil des Frontallappens, kurz PFC ist ein wichtiges Integrationszentrum des Cortex (Großhirnrinde): Hier laufen sensorische Informationen zusammen, werden entsprechende Reaktionen entworfen und Emotionen reguliert. Der PFC gilt als Sitz der exekutiven Funktionen (die das eigene Verhalten unter Berücksichtigung der Bedingungen der Umwelt steuern) und des Arbeitsgedächtnisses. Auch spielt er bei der Bewertung des Schmerzreizes eine entscheidende Rolle.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Mimik

Mimik/-/facial expression

Fünf Muskelgruppen kontrollieren die sichtbaren Bewegungen an unserer Gesichtsoberfläche – und das gilt für alle Menschen auf der Welt. Aus diesem Grund hinterlassen die Basisemotionen Angst, Wut, Ekel, Trauer, Überraschung und Freude überall ähnliche Spuren im Gesicht, die wir in der Regel auch bei Fremden zuverlässig identifizieren können. Neurowissenschaftler vermuten, dass diese Fähigkeit dadurch zustande kommt, dass wir unbewusst den Gesichtsausdruck unseres Gegenübers nachahmen.

Gestik

Gestik/-/body language

Eine nonverbale Form der Kommunikation, bei der bestimmte Bewegungen Inhalte transportieren – ein Zucken der Schultern, eine abwinkende Armbewegung.

Stimulation und Fehlfunktion

Reizt man den Gyrus cinguli mit einer Elektrode – aktiviert ihn also –, verändern sich die Körperfunktionen: Das solchermaßen stimulierte Tier atmet langsamer, sein Herz schlägt langsamer, sein Blutdruck sinkt, die Pupillen erweitern sich.

Wird der Gyrus cinguli dagegen geschädigt – etwa durch einen Schlaganfall –, reagiert der Betroffene weniger auf Umweltreize und es mangelt ihm an Antrieb: Er bewegt sich weniger und spricht auch weniger. Ist die Läsion ausgedehnter und tritt gleichzeitig auf beiden Gehirnseiten auf, reagiert er nicht einmal mehr auf Schmerzreize – er wendet sich dem Reiz zwar zu, registriert ihn also sehr wohl, zeigt aber ansonsten keine angemessene Reaktion. Affen, denen man den Gyrus cinguli entfernt hat, werden zahmer, verlieren aber gleichzeitig jegliches Interesse an anderen Mitgliedern ihrer Gruppe.

Neurowissenschaftler vermuten, dass der Gyrus cinguli auch bei der Entstehung von Schizophrenie eine Rolle spielt: Auch hier mangelt es den Betroffenen an Antrieb und Aufmerksamkeit. Der Stroop-​Test bereitet ihnen auffällig große Probleme und sie machen mehr Fehler – und ihr Gyrus cinguli ist bei Bearbeitung der Aufgaben nur gering aktiv. Andere Studien fanden, dass dieser Gehirnabschnitt bei schizophrenen Patienten minderdurchblutet ist, beziehungsweise vom Volumen her kleiner, als bei gesunden Probanden. Sektionen des Gehirngewebes nach dem Tode schizophrener Patienten machten deutlich, dass bestimmte Nervenzellen im anterioren Teil des Gyrus cinguli bei diesen Patienten von geringerer Größe und weniger häufig sind.

Gyrus cinguli

Gyrus cinguli/Gyrus cinguli/cingulate gyrus

Der Gyrus cinguli ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems im Großhirn. Dieser Cortexstreifen liegt an den seitlichen Rändern der Rille, die die beiden Großhirnhemisphären voneinander trennt, direkt über dem Corpus callosum. Er ist beteiligt an der Steuerung der Atem– und Pulsfrequenz und des Blutdrucks. Er übernimmt eine wichtige Rolle bei der Regulation von vitalen Vorgängen, wie Verdauung und Fortpflanzung. Speziell der anteriore (vordere) Bereich wird zudem mit Aufmerksamkeit, Konzentraion und Motivation in Verbindung gebracht.

Schlaganfall

Schlaganfall/Apoplexia cerebri/stroke

Bei einem Schlaganfall werden das Gehirn oder Teile davon zeitweilig nicht mehr richtig mit Blut versorgt. Dadurch kommt es zu einer Unterversorgung mit Sauerstoff und dem Energieträger Glukose. Häufigster Auslöser des Schlafanfalls ist eine Verengung der Arterien. Zu den häufigsten Symptomen zählen plötzliche Sehstörungen, Schwindel sowie Lähmungserscheinungen. Als Langzeitfolgen können verschiedene Arten von Gefühls– und Bewegungsstörungen auftreten. In Deutschland ging 2006 jeder dritte Todesfall auf einen Schlaganfall zurück.

Läsion

Läsion/-/lesion

Eine Läsion ist eine Schädigung organischen Gewebes durch Verletzung.

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit/-/attention

Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Dies gelingt uns, indem wir unsere mentalen Ressourcen auf eine begrenzte Anzahl von Bewusstseinsinhalten konzentrieren. Während manche Stimuli automatisch unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen, können wir andere kontrolliert auswählen. Unbewusst verarbeitet das Gehirn immer auch Reize, die gerade nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit stehen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

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