Der Hypothalamus

Die unterste Etage, das Kellergeschoss des Zwischenhirns, wird als Hypothalamus – wörtlich als „Unterraum“, sprich: der Keller – bezeichnet. In einem Keller, das kennt man, sammelt sich im Laufe der Zeit so einiges an. Entsprechend findet sich auch im Hypothalamus ein ganzes Sammelsurium an Strukturen und Funktionen. Vereinfacht kann man sagen: Der vordere und der mittlere Hypothalamus steuern vegetative Funktionen und dienen der Erhaltung der Art und des Individuums. Der hintere Hypothalamus ist ein Bestandteil des limbischen Systems.

Nach oben, zum Scheitel hin, markiert eine flache Furche in der Wand des dritten Ventrikels (Sulcus hypothalamicus) die Grenze des Hypothalamus gegen den dorsalen Thalamus. Unterhalb dieser Furche, in den Wänden des Zwischenhirns, liegen die hypothalamischen Kerngebiete. Der Hypothalamus wird in einen vorderen, mittleren und hinteren Anteil gegliedert: Der vordere liegt zwischen der Sehnervenkreuzung (Chiasma opticum und der vorderen Kommissur (Commissura anterior). Im mittleren Anteil senkt sich im Boden des Zwischenhirns ein Trichter, das Infundibulum, herab. Am Ende seiner „Tülle“, liegt die Eminentia mediana, an der die Hypophyse hängt. Im hinteren Anteil, am Übergang zum Mittelhirn, wölben sich beiderseits der Mittellinie die Corpora mammillaria nach unten hin aus dem Boden des Hypothalamus hervor. Sie sind Bestandteil des limbischen Systems.

Der hintere Hypothalamus besteht im Wesentlichen nur aus den Corpora mammillaria. Er trägt auch die Bezeichnung markreicher oder weißer Hypothalamus, weil er von dicken, markhaltigen Nervenfasern durchzogen wird. Es sind dies die Axone des Fornix, die zu den Corpora mammillaria ziehen, sowie die Axone der dortigen Nervenzellen, die zum anterioren dorsalen Thalamus aufsteigen. All diese Strukturen gehören zum limbischen System und dienen der Gedächtnisbildung (Papez-Schleife).

Wesentlich heterogener geht es in den vorderen und mittleren markarmen Abschnitten des Hypothalamus zu, die von dünneren Nervenfasern durchzogen werden. Hier liegen mehrere Dutzend voneinander abgrenzbare Kerngebiete, die nach der Größe ihrer Perikarya, also ihrer Zellkörper, als magnocelluläre oder parvocelluläre Kerne bezeichnet werden. Sie stehen im Dienst vegetativer, unbewusster Körperfunktionen und kontrollieren das „innere Milieu“ des Körpers. Zudem ist der markarme Hypothalamus eine endokrine Drüse, die viele verschiedene Hormone produziert. Und nicht nur das. Er ist auch vollgepackt mit Rezeptoren, an die Hormone anderer peripherer endokriner Drüsen (Schilddrüse, Nebennierenrinde) binden. Kurzum: Wir befinden uns hier an einer der Schnittstellen zwischen nervöser und hormoneller Regulation der Körperfunktionen. 

Einige „berühmte“ Kerngebiete des markarmen Hypothalamus wollen wir etwas genauer betrachten. Da wäre zum Beispiel der paarig (bilateral) angeordnete Nucleus suprachiasmaticus. Er liegt direkt über der Sehnervenkreuzung und ist der Sitz der so genannten inneren Uhr. Die biochemischen Vorgänge im Innern der untereinander vernetzten Nervenzellen in diesem Kerngebiet – und damit auch deren elektrische Aktivitäten – weisen spontane, endogene Oszillationen mit einer Phasenlänge von etwa 24 Stunden auf, sie sich auch in Abwesenheit äußerer Reize selbst aufrechterhalten. Spezielle Ganglienzellen in der Netzhaut des Auges, die sogenannten intrinsisch photorezeptiven Ganglienzellen, die ihre Axone in den Nucleus suprachiasmaticus schicken, synchronisieren diesen "nur in etwa tageslangen" (circadianen) Rhythmus mit dem tatsächlichen, täglichen Zyklus von Hell und Dunkel. Die jeweilige Phasenlage der inneren Uhr ist bestimmend für das metabolische Geschehen und die Aktivitäten des Gesamtorganismus. Sie teilt sich dem Rest des Körpers auf neuronalen und humoralen Wegen mit, die vom Nucleus suprachiasmaticus ihren Ausgang nehmen. 

Ein wichtiges Zielorgan der neuronalen Ausgangswege des Nucleus suprachiasmaticus ist die Epiphysis cerebri (Pinealorgan). Hier entsteht Nacht für Nacht Melatonin und wird in die Blutbahn abgegeben. Postganglionäre Nervenfasern aus dem Ganglion cervicale superius des Sympathicus steuern die Biosynthese des Melatonin. Sie bilden das letzte Glied einer polysynaptischen Bahn, die aus Neuronen des Nucleus suprachismaticus entspringt. Melatonin wiederum beeinflusst die Aktivität des Nucleus suprachiasmaticus im Sinne einer Rückkopplungsschleife. Es wirkt zudem auf die Pars tuberialis der Hypophyse sowie auf weitere Organe in der Körperperipherie.

Im vorderen markarmen Hypothalamus liegen auch zwei magnocelluläre Kerngebiete: der Nucleus paraventricularis und der Nucleus supraopticus. Diese beiden liegen da, wo es die Namen vermuten lassen – am optischen Trakt beziehungsweise gleich am Ventrikel, ganz in der Nähe des Sehnervs. Sie beherbergen Drüsennervenzellen, also endokrine Neurone, die Hormone produzieren. Diese Hormone gelangen allerdings nicht am Ort ihrer Produktion, also in den Kerngebieten selbst, in das zirkulierende Blut. Vielmehr werden sie in den Axonen der Drüsennervenzellen über den Hypophysenstiel zur Neurohypophyse transportiert und dort in die Zirkulation abgegeben.

Bei den besagten Hormonen handelt es sich um das Oxytocin und das Antidiuretische Hormon (ADH). ADH verringert die Menge des ausgeschiedenen Urins. Fehlt es aufgrund einer Schädigung der magnocellulären Kerngebiete, kommt es zum Diabetes insipidus, eine seltene Hormonmangelerkrankung, mit extrem hoher Harnausscheidung (5 bis 25 Liter pro Tag) und entsprechendem Durstgefühl. 

Oxytocin heißt wörtlich: rasche Geburt. Das Hormon löst unter anderem die Wehen am Ende der Schwangerschaft aus. Aber es hat nicht nur mit der Geburt, sondern auch mit den davor stattfindenden fortpflanzungsrelevanten Aktivitäten zu tun. Es wird daher auch als „Kuschelhormon“ bezeichnet, unter anderem beim Orgasmus ausgeschüttet – auch bei dem des Mannes – und ist körperlicher Nähe und Vertrauen dienlich. Auch dies ebenfalls beim Mann. Die Ausschüttung von Oxytocin beim Stillen des Kindes dagegen ist dem weiblichen Geschlecht vorbehalten und steuert hier die Milchejektion – nicht die Milchproduktion. Diese wiederum wird durch Prolactin angeregt.

Zahlreiche andere parvocelluläre endokrine Kerngebiete liegen im mittleren Abschnitt des markarmen Hypothalamus, in der Nähe der Öffnung des Trichters, des oben genannten Infundibulums, an dem wiederum, nach unten hin, die Hypophyse hängt. Da diese Kerngebiete hinter der Trichteröffnung (und vor den Corpora mammillaria) einen kleinen Höcker aufwerfen, nennt man diese Gegend das Tuber cinereum (grauer Höcker) und die Kerne entsprechend die Tuber-Kerne. Auch sie sind endokrine Drüsen. Ihre Nervenzellen produzieren Hormone – Releasing-, also auslösende, und hemmende, Inhibiting-Hormone –, die wiederum die Adenohypophyse (Vorder- und Mittellappen sowie Pars tuberalis) dazu veranlassen, ihrerseits Hormone zu produzieren – oder es zu unterlassen. 

Zum Beispiel produziert der Nucleus infundibularis (= Nucleus arcuatus) Dopamin, das als Inhibiting-Hormon die Freisetzung von Prolactin in der Adenohypophyse hemmt. Prolactin wiederum wirkt auf die Brustdrüse, es bewirkt dort die Milchbildung. Andere Zellen im Nucleus arcuatus produzieren ein Releasing-Hormon namens „GnRH“, ausgeschrieben das „Gonadotropin-Releasing Hormone“. In Antwort auf dieses Hormon produziert der Vorderlappen der Hypophyse Gonadotropine, und die wieder regen Ovar und Hoden dazu an, die „eigentlichen“ Geschlechtshormone, nämlich Östrogen und Testosteron zu bilden. Der Nucleus infundibularis spielt gemeinsam mit der Eminetia mediana und dem Nucleus dorsomedialis eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Nahrungsaufnahme („Fress- und Sättigungszentrum“) und Metabolismus. 

Der markarme Hypothalamus nimmt aber nicht nur auf hormonellem Weg Einfluss auf die Körperfunktionen. Seine verschiedenen Kerngebiete sind untereinander und auch mit dem Nucleus lateralis hypothalami (= lateral hypothalamic area) lokal und reziprok neuronal vernetzt. Der Nucleus lateralis hypothalami ist ein ausgedehntes Kerngebiet: Es grenzt seitlich an Nucleus paraventricularis und die Tuber-Kerne, sowie an die Corpora mammillaria tief in der Wand des Hypothalamus. Und noch weiter zur Seite hin grenzt es an die Capsula interna. Der Kern ist der Ausgangsort weitreichender axonaler Projektionen zu vielen anderen, weit entfernten Hirnregionen, vom Cortex bis zum Rückenmark, und er dient damit, sozusagen, als eine Art von neuronalem "Verteiler" für die hypothalamischen Einflüsse auf den Rest der Funktionen des Nervensystems – inklusive der kognitiven. 

Der Nucleus lateralis hypothalami ist in eine Vielzahl von Funktionen involviert: in das Essverhalten, also bewusste Erleben von Hunger und Durst, in die Modulation des Schmerz- und Belohnungssystemes, in die Regulation von Aufmerksamkeit, das Empfinden von Stress und Erschöpfung, aber auch in rein vegetative Funktionen wie die Thermo- und Blutdruckregulation und die Kontrolle der motorischen Aktivität von Magen und Darm und Blase. Die Neurotransmitter, die dabei zum Einsatz kommen, sind vielfältig. Vorwiegend handelt es sich um Neuropeptide wie etwa Orexin und Dynorphin, aber auch viele andere Transmitter wie GABA, Glutamat und Galanin spielen eine Rolle. 

Erstveröffentlichung am 28. August 2011
Letzte Aktualisierung am 1. Juli 2025