Der Subthalamus

Der Subthalamus

Unter dem Thalamus versteckt sich ein wichtiger Teil des motorischen Systems: ein blasser Kern und eine erregende Linse. Dieses Gebiet beherbergt zudem eine der am wenigsten untersuchten Regionen des menschlichen Gehirns — die „ungewisse Zone“.

Wissenschaftliche Betreuung: Björn Spittau

Veröffentlicht: 28.08.2011

Das Wichtigste in Kürze

Der Subthalamus ist mit seinem Globus pallidus und Nucleus subthalamicus Teil der Basalganglienschleife und beeinflusst darüber zielgerichtete Bewegungen.

Subthalamus

Subthalamus/-/subthalamus

Der Subthalamus bildet die „zweite Etage“ des Diencephalons. Er umfasst den Nucleus subthalamicus und das Pallidum. Zuständig ist er primär für grobmotorische Prozesse.

Pallidum

Pallidum/Globus pallidus/globus pallidus

Der „bleiche Kern“ (pallidum = bleich) wird aufgrund seiner funktionalen Einbindung zu den Basalganglien gezählt und gehört entwicklungsgeschichtlich zum Diencephalon. Er besitzt ein inneres – mediales – und ein äußeres – laterales – Segment, womit sowohl hemmende, als auch anregende Impulse abgegeben werden.

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 subthalamicus

Nucleus subthalamicus/Nucleus subthalamicus/subthalamic nucleus

Der Nucleus subthalamicus ist zwar ein Kern des Subthalamus im Diencephalon, funktionell jedoch eng in die motorische Steuerung der Basalganglien eingebunden. Seine Schädigung kann vorübergehend zu unkontrollierten, wurfartigen Bewegungen der Extremitäten führen – dem Ballismus.

Wie der Name bereits verrät, versteckt sich der Subthalamus direkt unter dem Thalamus. Oder vielmehr ist er beim Embryo dort zu finden — im Laufe der Entwicklung verdrängt ein dicker Strang weißer Substanz, die Capsula interna, den größten Teil des Subthalamus nämlich zur Seite; er landet dann im Großhirn, gleich neben dem Putamen. Das stellt Anatomen vor strukturelle Probleme.

Der Subthalamus setzt sich aus drei Gebieten grauer Substanz zusammen: dem Globus pallidus, lateinisch für blasser Kern, dem Nucleus subthalamicus und der Zona incerta, der „ungewissen Zone“. Obwohl bereits 1877 erstmals beschrieben, ist die Aufgabe dieses Kerngebiets tatsächlich ungewiss: Bis heute kennt niemand seine Funktion, es gibt lediglich Spekulationen.

Doch damit fangen die Probleme erst an: Der Globus pallidus wird im Verlauf der Ontogenese nicht nur Richtung Putamen verdrängt, gemeinsam mit ihm spielt er auch eine maßgebliche Rolle bei motorischen Prozessen – der klassischen Aufgabe der Basalganglien, zu denen auch das Putamen gehört. Mit diesem ist der Globus pallidus aufs engste verschaltet und wird funktionell daher auch zu den Basalganglien gezählt. Der Nucleus subthalamicus ist ebenfalls Teil dieser motorischen Regulation und wird je nach Präferenz des Autors den Basalganglien oder dem Subthalamus zugeschlagen.

Subthalamus

Subthalamus/-/subthalamus

Der Subthalamus bildet die „zweite Etage“ des Diencephalons. Er umfasst den Nucleus subthalamicus und das Pallidum. Zuständig ist er primär für grobmotorische Prozesse.

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.

Putamen

Putamen/-/putamen

Ein Kern der Basalganglien, der gemeinsam mit dem Nucleus caudatus das Striatum bildet. Als Teil des extrapyramidalen motorischen Systems ist es an der willkürlichen Motorik (willentlichen Bewegung) beteiligt.

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 subthalamicus

Nucleus subthalamicus/Nucleus subthalamicus/subthalamic nucleus

Der Nucleus subthalamicus ist zwar ein Kern des Subthalamus im Diencephalon, funktionell jedoch eng in die motorische Steuerung der Basalganglien eingebunden. Seine Schädigung kann vorübergehend zu unkontrollierten, wurfartigen Bewegungen der Extremitäten führen – dem Ballismus.

Pallidum

Pallidum/Globus pallidus/globus pallidus

Der „bleiche Kern“ (pallidum = bleich) wird aufgrund seiner funktionalen Einbindung zu den Basalganglien gezählt und gehört entwicklungsgeschichtlich zum Diencephalon. Er besitzt ein inneres – mediales – und ein äußeres – laterales – Segment, womit sowohl hemmende, als auch anregende Impulse abgegeben werden.

Ontogenese

Ontogenese/-/ontogeny

Entwicklung des Individuums von der befruchteten Eizelle zum erwachsenen Lebewesen.

Basalganglien

Basalganglien/Nuclei basales/basal ganglia

Basalganglien sind eine Gruppe subcorticaler Kerne (unterhalb der Großhirnrinde gelegen) im Telencephalon. Zu den Basalganglien zählen der Globus pallidus und das Striatum, manche Autoren schließen weitere Strukturen mit ein, wie z. B. das Claustrum. Die Basalganglien werden primär mit der Willkürmotorik in Verbindung gebracht.

Struktur und Aufbau

Gleich unter der tiefsten Stelle des Thalamus liegt die Zona incerta, ein nur kleines Kerngebiet, oben und unten umgeben von weißer Substanz, bezeichnet als Forels-​Feld H1 und Forels-​Feld H2. Darunter, im Übergangsgebiet zwischen Mittel– und Zwischenhirn, schließt sich der noch kleinere Nucleus subthalamicus an. Dieser Kern, nach seinem Entdecker auch Luys-​Körper genannt, hat die Form einer bikonvexen Linse. Seitlich davon, durch die Capsula interna von beiden Kernen getrennt, befindet sich der sehr viel größere Globus pallidus in Form eines liegenden Kegels, dessen Spitze nach unten und zur Mitte zeigt. Er ist der Hauptkern des Subthalamus. Da er aber, wie gesagt, funktionell zu den Basalganglien zählt, wird er inklusive seiner motorischen Regelkreise dort in einem eigenen Text besprochen.

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.

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 subthalamicus

Nucleus subthalamicus/Nucleus subthalamicus/subthalamic nucleus

Der Nucleus subthalamicus ist zwar ein Kern des Subthalamus im Diencephalon, funktionell jedoch eng in die motorische Steuerung der Basalganglien eingebunden. Seine Schädigung kann vorübergehend zu unkontrollierten, wurfartigen Bewegungen der Extremitäten führen – dem Ballismus.

Linse

Linse/Lens crysstallina/lense

Die Augenlinse ist eine transparente, flexible Struktur, die durch ihren unterschiedlichen Krümmungsgrad (siehe dazu Ziliarmuskel und Zonulafasern) den Prozess der Akkomodation (das Fokussieren) und damit scharfes Sehen im Nahbereich ermöglicht.

Pallidum

Pallidum/Globus pallidus/globus pallidus

Der „bleiche Kern“ (pallidum = bleich) wird aufgrund seiner funktionalen Einbindung zu den Basalganglien gezählt und gehört entwicklungsgeschichtlich zum Diencephalon. Er besitzt ein inneres – mediales – und ein äußeres – laterales – Segment, womit sowohl hemmende, als auch anregende Impulse abgegeben werden.

Subthalamus

Subthalamus/-/subthalamus

Der Subthalamus bildet die „zweite Etage“ des Diencephalons. Er umfasst den Nucleus subthalamicus und das Pallidum. Zuständig ist er primär für grobmotorische Prozesse.

Basalganglien

Basalganglien/Nuclei basales/basal ganglia

Basalganglien sind eine Gruppe subcorticaler Kerne (unterhalb der Großhirnrinde gelegen) im Telencephalon. Zu den Basalganglien zählen der Globus pallidus und das Striatum, manche Autoren schließen weitere Strukturen mit ein, wie z. B. das Claustrum. Die Basalganglien werden primär mit der Willkürmotorik in Verbindung gebracht.

Nucleus subthalamicus: Funktionen

Der Nucleus subthalamicus ist ebenfalls Teil der komplexen motorischen Steuerung: Er erhält erregende Faserzugänge direkt aus dem motorischen Cortex, sowie hemmende Impulse aus dem äußeren Segment des Globus pallidus Signale sendet er vor allem zu dessen innerem Segment und zur Substantia nigra.

Da an dieser Stelle Regelkreise offensichtlich wichtiger sind als einzelne Strukturen, hier ein kurzer Ausflug in die Verschaltung der Basalganlien: Diese beeinflussen über mehrere Verschaltungswege die Ausführung von Bewegungen. Die Hauptschleife fördert Motorik. Sie läuft vom Putamen über das innere Segment des Globus pallidus zum Thalamus. Da der Globus pallidus den Thalamus hemmt, selbst aber vom Putamen gehemmt wird, reduziert sich nach dem Prinzip der doppelten Hemmung die Inhibierung des Thalamus und der kann seine erregenden Signale zum motorischen Cortex senden. Gleichzeitig modulieren mehrere Nebenschleifen die Hauptschleife. Eine davon schließt den Nucleus subthalamicus ein: Er erregt das innere Pallidum-​Segment und verstärkt dadurch die Hemmung auf den Thalamus. So wirkt diese Nebenschleife einer ungeregelten Motorik entgegen.

Das zeigt sich vor allem bei einer Schädigung des Nucleus subthalamicus – beispielsweise durch einen Schlaganfall. Dann kann es zum Krankheitsbild des Hemiballismus kommen: Der Patient schleudert plötzlich ungewollt seine Arme oder Beine umher. Glücklicherweise ist diese Störung nicht von Dauer und es ist dabei nur eine Körperseite betroffen: die Gegenseite der geschädigten Gehirnhälfte.

Der Nucleus subthalamicus beeinflusst auch die Symptome bei Parkinsonpatienten. Wie genau er das macht, ist den Neurowissenschaftlern nach wie vor ein Rätsel — sie wissen jedoch, dass bei Dopaminmangel im Striatum der Nucleus subthalamicus verstärkt Signale feuert. Wird er „abgeschaltet“, lässt vor allem der Ruhetremor nach, das typische langsame Zittern der Patienten. Diese Abschaltung funktioniert über die relativ neue Methode der so genannten tiefen Hirnstimulation: Dabei werden dem Parkinsonkranken Elektroden in das Gehirn implantiert, die ständig elektrische Impulse abgeben und der Überaktivität des Nucleus subthalamicus entgegenwirken.

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 subthalamicus

Nucleus subthalamicus/Nucleus subthalamicus/subthalamic nucleus

Der Nucleus subthalamicus ist zwar ein Kern des Subthalamus im Diencephalon, funktionell jedoch eng in die motorische Steuerung der Basalganglien eingebunden. Seine Schädigung kann vorübergehend zu unkontrollierten, wurfartigen Bewegungen der Extremitäten führen – dem Ballismus.

Pallidum

Pallidum/Globus pallidus/globus pallidus

Der „bleiche Kern“ (pallidum = bleich) wird aufgrund seiner funktionalen Einbindung zu den Basalganglien gezählt und gehört entwicklungsgeschichtlich zum Diencephalon. Er besitzt ein inneres – mediales – und ein äußeres – laterales – Segment, womit sowohl hemmende, als auch anregende Impulse abgegeben werden.

Putamen

Putamen/-/putamen

Ein Kern der Basalganglien, der gemeinsam mit dem Nucleus caudatus das Striatum bildet. Als Teil des extrapyramidalen motorischen Systems ist es an der willkürlichen Motorik (willentlichen Bewegung) beteiligt.

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.

Hemmung

Hemmung/-/inhibition

Die neuronale Inhibition, oder auch Hemmung umschreibt das Phänomen, dass ein Senderneuron einen Impuls zum Empfängerneuron sendet, der bei diesem dazu führt, dass seine Aktivität herabgesetzt wird. Der wichtigste hemmende Botenstoff ist GABA.

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.

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.

Striatum

Striatum/Corpus striatum/striatum

Eine Struktur der Basalganglien. Sie umfasst den Nucleus accumbens, das Putamen und den Nucleus caudatus. Das Striatum ist die Eingangsstruktur der Basalganglien und spielt eine tragende Rolle bei Bewegungsabläufen.

Die Zone der Unsicherheit

Als der Schweizer Hirnforscher Auguste-​Henri Forel die Zona incerta erstmals beschrieb, nannte er sie „eine Region, über die sich nichts Sicheres sagen lässt“. Daran hat sich in den fast 130 Jahren danach nicht viel geändert: Die meisten Lehrbücher erwähnen die Zona incerta nur kurz als existierend und führen sie nicht einmal in ihrem Register auf. Ihre Funktion kennen die Wissenschaftler bis heute nicht. Allerdings gibt es viele Vermutungen: Sie soll Erregung beeinflussen, die Aktivität von Eingeweiden kontrollieren, Bewegungen aufrechterhalten oder allgemein Antworten auf sensorische Reize generieren.

Zona incerta

Zona incerta/Zona incerta/zona incerta

Zona incerta — der Name stammt von Auguste Forel und bedeutet, dass man über diesen Kern des Diencephalons nichts sicheres sagen kann. Das war 1877 und seitdem wurde immerhin entdeckt, dass die Zona incerta im gesamten Gehirn sehr gut vernetzt ist. Aber ihre Funktion bleibt unbekannt.

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