Das Mesencephalon

Author: Arvid Leyh

Das Mesencephalon – zu Deutsch das Mittelhirn – bildet den obersten Abschnitt des Hirnstamms. Nach unten schließt sich der Pons – die Brücke – an, darüber beginnen bereits die Strukturen des Diencephalons, des Zwischenhirns. Wie der gesamte Hirnstamm ist auch im Mesencephalon ein zentraler Knotenpunkt der Motorik – hier liegen wichtige Schaltstellen wie die Substantia nigra und der Nucleus ruber. 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: Prof. Dr. Hans-Dieter Hofmann, Prof. Dr. Andreas Vlachos

Veröffentlicht: 20.09.2025

Niveau: schwer

Kurz und knapp

Das Mesencephalon gliedert sich in drei Bereiche: vorn die Hirnschenkel (Crura cerebri), in der Mitte das Tegmentum, auch „Haube“ genannt, und hinten das Tectum, das „Dach“ mit der Vierhügelplatte. Es enthält motorische Zentren wie den Nucleus ruber und die Substantia nigra, wichtige Teile der Formatio reticularis sowie Kerngebiete für Hören, Sehen, Schmerzregulation und vegetative Steuerung. Auch emotionale Prozesse wie Angst- und Stressreaktionen sowie die Regulation der Stimmung und Antrieb werden hier mitgesteuert.

Äußere Auffälligkeiten

Von vorn betrachtet wird das Mittelhirn dominiert von den Hirnschenkeln, den Crura cerebri – große Faserbündel, die Signale vom Cortex ins Rückenmark und zu Brücken- und Hirnnervenkernen leiten. Durch sie ziehen fein säuberlich geordnet absteigende Bahnen aus faste allen Teilen der Großhirnrinde: innen vor allem Fasern aus dem Frontallappen, außen die aus Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen, in der Mitte die Pyramidenbahn, die die willkürliche Motorik steuert. Kopf und Gesicht sind eher innen repräsentiert, Beine und Füße außen – wie bei einem kleinen „Homunculus“.

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 kann 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. Auch die Sakkaden – die schnellen Augenbewegungen, die Sie beispielsweise jetzt gerade beim Lesen dieser Wörter machen – werden hier vorbereitet, indem die Colliculi die nächsten Fixationsziele auswählen. Die eigentlichen Blicksprünge entstehen dann in einem Netzwerk, das vom frontalen Blickzentrum der Großhirnrinde über die Blickzentren im Pons (horizontale Sakkaden) und im Mittelhirn (vertikale Sakkaden) bis zu den Augenmuskelkernen reicht.

Betrachten wir das Mittelhirn von vorn, sehen wir den dritten Hirnnerv, den Nervus oculomotorius zwischen den Hirnschenkeln austreten. Entsprechend sind auch die Ausfälle bei Schädigungen der oberen Hügel: 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 – und umgekehrt – senden, wird hier eine reflexhafte Integration beider Sinnesmodalitäten möglich. Und wir blicken automatisch in die Richtung eines lauten Geräusches.

Der Nervus trochlearis (IV) ist der einzige Hirnnerv, der auf der Rückseite des Hirnstamms austritt – und zwar direkt unterhalb der unteren Hügel.

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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 zahlreiche wichtige Kerne und Kerngebiete. Funktional gehört hierzu einmal mehr das Sehen: die Augenmuskelkerne, des N. oculomotorius (III) und des N. trochlearis (IV). Sie steuern sechs Muskeln pro Auge, was einer sehr komplexen Verschaltung bedarf. Wobei zwar die vertikalen Augenbewegungen Sache des Mittelhirns sind, die horizontalen dagegen vor allem im Pons ausgelöst werden. Eng damit verbunden ist das Edinger-Westphal-Kerngebiet, das parasympathische Fasern für die Pupillenreaktion enthält. Der Pupillenlichtreflex verläuft afferent über den Sehnerv (Nervus opticus, II) und den Thalamus, die efferente Steuerung der Pupillenmuskulatur erfolgt über den Nervus oculomotorius (III).

Aber es gibt auch Strukturen jenseits des Sehens. Da wäre zum Beispiel die Substantia grisea periaqueductalis, zu Deutsch das periaquäduktale Grau. Den Namen hat es, weil besagte Wasserleitung, der Aquaeductus mesencephali, direkt durch dieses Grau hindurchfließt. Es ist eine zentrale Schaltstelle zur Unterdrückung von Schmerz und wird vor allem in Gefahrensituationen aktiv: Schmerz wird dann „ausgeblendet“, damit Flucht- oder Abwehrreaktionen möglich bleiben.

Ein weiterer wichtiger Kern im Mittelhirn ist der rote, der Nucleus ruber Die rote Färbung verdankt er seinem hohen Eisengehalt. Der Nucleus ruber gehört zum extrapyramidalen motorischen System, übernimmt also motorische Aufgaben, die nicht über die Pyramidenbahn verhandelt werden. Dabei ist er Teil einer Neuronenschleife zwischen Olive und dem Kleinhirn. Früher wurde sein Ausfall direkt mit dem sogenannten Intentionstremor gleichgesetzt – einem Zittern, das stärker wird, je näher eine Bewegung dem Ziel kommt. Heute weiß man, dass Läsionen in diesem Bereich eher zu einem komplexeren Bild führen: dem Holmes-Tremor, der Anteile von Ruhe-, Halte- und Intentionstremor kombiniert. Dies verdeutlicht die enge Zusammenarbeit von Mittelhirn und Kleinhirn bei der Kontrolle von Bewegungen.

Seine dunkel-bläuliche Färbung verdankt der Locus coeruleus – der blaue Ort – den Pigementen 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. Und 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 ARAS – hatten wir bereits erwähnt: Es steigert die Aktivität in Thalamus und Cortex und sorgt so 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.