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Zwischenhirn

Abstract

Das Zwischenhirn (oder Dienzephalon) liegt zwischen dem Mittelhirn und dem Großhirn. Es umschließt den dritten Ventrikel und wird größtenteils von den Großhirnlappen bedeckt, sodass es von außen kaum zu sehen ist. Das Zwischenhirn wird in fünf Etagen gegliedert, die alle sehr unterschiedliche Funktionen haben: Der Thalamus ist die zentrale Schaltstelle für alle Informationen, die von der Peripherie zum Großhirn laufen, und wird deshalb auch als "Tor zum Bewusstsein" bezeichnet. Der Hypothalamus hingegen wirkt unabhängig vom Großhirn: Er ist das oberste Regulationsorgan des vegetativen und des endokrinen Systems. Der Subthalamus liegt – wie der Name schon sagt – unterhalb des Thalamus. Seine Kerne gehören zu den Basalganglien, sind also Bestandteil des motorischen Systems. Der Metathalamus besteht aus den beiden paarigen "Kniehöckern" (Corpora geniculata), die Bestandteile der Seh- und der Hörbahn sind. Der Epithalamus schließlich erfüllt wichtige Aufgaben bei der Regulation des zirkadianen Rhythmus, sowie bei der Verschaltung verschiedener sensorischer Informationen (z.B. Pupillenreflex). Ihm hängt die prominente Zirbeldrüse (Glandula pinealis, Epiphyse) an.

Überblick Zwischenhirn

Das Zwischenhirn liegt zwischen dem Mittelhirn und dem Großhirn. Es ist fast vollständig von den Lappen des Großhirns bedeckt, von außen ist nur der Hypothalamus zu sehen. Das Zwischenhirn umschließt den unpaaren dritten Ventrikel und wird in fünf Bereiche unterteilt. Ihre Nomenklatur basiert auf ihrer Lage während der Embryonalentwicklung, bezogen auf die größte Struktur: den Thalamus.

Bereich Beschreibung Lage im adulten Gehirn Funktion
Thalamus (Thalamus dorsalis)
  • Paarige Ansammlung von Kerngebieten im Zentrum des Zwischenhirns
  • Zentral im Zwischenhirn
  • Begrenzt von beiden Seiten den 3. Ventrikel
  • Verschaltet und filtert Informationen, die aus den Sinnesorganen oder anderen Hirnzentren kommen, und leitet sie gefiltert ans Großhirn weiter („Tor zum Bewusstsein“)
Subthalamus (Thalamus ventralis)
  • Verschaltung motorischer Informationen innerhalb der Basalganglienschleifen
Metathalamus
  • Verarbeitung sensorischer Informationen (Teil der Hör- und Sehbahn)
Epithalamus
  • Oberhalb des Thalamus, leicht nach hinten versetzt
  • Regulation des zirkadianen Rhythmus
  • Verschaltung des Pupillenreflexes
  • Verschaltung olfaktorischer Reize
Hypothalamus
  • Oberstes Regulationsorgan des vegetativen und des endokrinen Systems

Der N. opticus sowie das Chiasma opticum werden ebenfalls zum Zwischenhirn gezählt! Sie sind neben dem Hypothalamus die einzigen Strukturen des Zwischenhirns, die von außen zu sehen sind!

Thalamus (Thalamus dorsalis)

Der Thalamus (von griech. thalamos = „Kammer“) liegt zentral im Zwischenhirn um den III. Ventrikel herum. Er besteht aus vielen verschiedenen Kernen, die alle eine starke Verbindung zur Großhirnrinde aufweisen.

Steckbrief

  • Funktion: Verschaltet und filtert Informationen, die aus den Sinnesorganen oder anderen Hirnzentren kommen, und leitet sie gefiltert ans Großhirn weiter („Tor zum Bewusstsein“)
  • Lage: Beidseits des dritten Ventrikels im Zwischenhirn
  • Form: Bohnenförmig
  • Größe: 3 cm × 1,5 cm × 1,5 cm

Anatomie des Thalamus

Der Thalamus ist ein paariger Kernkomplex, der sich im oberen Zwischenhirn befindet. Insgesamt gehören mehr als 100 Kerne zum Thalamus.

Wichtige Thalamuskerne

Fast alle Faserverbindungen, die aus der Peripherie zum Großhirn ziehen, werden im Thalamus noch einmal verschaltet. Der Thalamus besteht aus über 100 Kernen, die in zwei Gruppen eingeteilt werden: Kerne mit vielen direkten Verbindungen zum Großhirn (früher "spezifische Thalamuskerne" genannt) und Kerne mit keinen oder wenigen direkten Verbindungen zum Großhirn (früher "unspezifische Thalamuskerne" genannt). Die einzelnen Kerngruppen werden durch Faserzüge (weiße Substanz) voneinander getrennt.

Thalamuskerne mit vielen Verbindungen zu umschriebenen Großhirnarealen (spezifische Thalamuskerne)

Die Thalamuskerne, die direkt zu umschriebenen Arealen des Großhirnkortex ziehen, wurden früher auch als "spezifische Thalamuskerne" bezeichnet. Sie lassen sich funktionell und topographisch weiter einteilen (siehe unten). Die Funktionen der wichtigsten Kerngebiete werden im Anschluss genauer ausgeführt.

Thalamuskerne ohne direkte Verbindungen zu umschriebenen Großhirnarealen (unspezifische Thalamuskerne)

Einige Thalamuskerne projizieren nicht wie die oben genannten auf eng umschriebene Großhirnrindenareale. Ihre Efferenzen laufen eher unspezifisch zu verschiedenen Großhirngebieten, weshalb sie früher auch als "unspezifische Thalamuskerne" bezeichnet wurden. Sie spielen vor allem eine Rolle bei der Steuerung des Bewusstseinszustands.

  • Wichtige unspezifische Thalamuskerne
    • Ncll. intralaminares (intralaminäre Kerngruppe): Der Nucleus centromedianus ist der größte Vertreter der intralaminären Kerne
    • Ncl. reticularis

Funktionen des Thalamus

Quasi alle Nervenfasern, die aus der Peripherie zum Großhirn laufen, werden im Thalamus noch einmal verschaltet. Die wichtigsten Funktionen des Thalamus werden im Folgenden kurz aufgeführt.

Spezifischer Thalamus

Als spezifischer Thalamus werden die Thalamuskerne bezeichnet, die auf bestimmte Großhirnareale projizieren, und denen damit spezifische Funktionen zugeordnet werden können. Nach ihrer Funktion kann man sie zusammenfassen zum „motorischen Thalamus“, „sensiblen Thalamus“ und „emotionalen Thalamus“.

Motorischer Thalamus

Der Kern des motorischen Thalamus ist der Ncl. ventralis anterolateralis. Er erhält Informationen aus den motorischen Zentren des ZNS, verschaltet sie und leitet sie an den prämotorischen und den motorischen Kortex weiter. Analog zum motorischen Kortex ist auch der Ncl. ventralis anterolateralis somatotop gegliedert.

Der motorische Thalamus spielt eine wichtige Rolle bei der Koordination der Willkürmotorik!

Sensibler Thalamus

Der sensible Thalamus ist für die gezielte Verarbeitung der Sinneseindrücke des gesamten Körpers zuständig . Genau wie der sensible Kortex sind auch die Kerne des sensiblen Thalamus somatotop gegliedert.

Der sensible Thalamus verarbeitet und filtert alle Informationen aus dem sensiblen System, mit Ausnahme der Riechbahn!

Thalamusschmerz
Der Thalamus spielt auch eine wichtige Rolle in der Verarbeitung der Schmerzwahrnehmung. Beim Schlaganfall kann es zu einer Schädigung schmerzhemmender Bereiche im Thalamus kommen. Die Folge sind heftigste Schmerzen in der betroffenen Körperhälfte, hauptsächlich in den Extremitäten. Die Behandlung dieses "Thalamusschmerz" ist extrem schwierig, selbst bei intensiver Schmerztherapie ist eine völlige Schmerzfreiheit kaum zu erreichen.

Emotionaler Thalamus

Die Ncll. anteriores des Thalamus sind funktionell dem limbischen System zuzuordnen. Sie sind wichtiger Bestandteil des Papez-Neuronenkreises und demnach in der Entstehung und Verarbeitung von Emotionen wichtig.

Der emotionale Thalamus ist Bestandteil des Papez-Neuronenkreises und wichtig bei der Verarbeitung von Emotionen innerhalb des limbischen Systems!

Unspezifischer Thalamus

Die wichtigste Funktion des unspezifischen Thalamus ist die unspezifische Aktivierung des Kortex, er wird deshalb auch als „aktivierender Thalamus“ bezeichnet.

Die wichtigste Funktion des unspezifischen Thalamus ist die Vorerregung des Kortex im Sinne einer gesteigerten Aufmerksamkeit!

Subthalamus (Thalamus ventralis)

Der Subthalamus umfasst den Ncl. subthalamicus und den Globus pallidus (Pallidum) . Diese gehören funktionell zu den Basalganglien und werden dort näher beschrieben.

Metathalamus

Der Metathalamus liegt dorsal des Thalamus. Er besteht aus den jeweils paarigen Corpora geniculata laterale und mediale.

Funktion Afferenzen Efferenzen
Corpus geniculatum laterale Teil der Sehbahn "Tractus opticus" aus den ipsilateralen Netzhauthälften beider Retinae "Radiatio optica": Sehrinde im Okzipitallappen
Corpus geniculatum mediale Teil der Hörbahn "Brachii colliculi inferioris" aus den Colliculi inferiores Hörrinde im Temporallappen

Das Corpus geniculatum mediale (Melodie) ist Teil der Hörbahn, das Corpus geniculatum laterale (Licht) Teil der Sehbahn.

Epithalamus

Der Epithalamus spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation des Tag-Nacht-Rhythmus und bei der Verschaltung sensorischer Informationen. Er sitzt dem Thalamus von hinten oben auf und besteht aus vier Anteilen. Seine markanteste Struktur ist die Epiphyse.

Beschreibung Funktion
Epiphyse (Zirbeldrüse, Glandula pinealis)
Area pretectalis
Habenula
  • Umschaltstation für olfaktorische Impulse

Commissura posterior

  • Verbindung verschiedener mes- und dienzephaler Kerne

Hypothalamus

Der Hypothalamus ist das zentrale Schaltzentrum für viele lebenswichtige vegetative Funktionen, wie bspw. Kreislauf, Atmung, Körpertemperatur, Nahrungsaufnahme und Sexualverhalten. Er besteht aus drei Kerngruppen, die am Boden des dritten Ventrikels liegen. Die Kerne des Hypothalamus weisen intensive Faserverbindungen (efferent und afferent) zum limbischen System auf. Zusätzlich erhalten sie viele Afferenzen aus sensiblen Zentren des ZNS und senden Efferenzen hauptsächlich in viszeromotorische Kerngebiete.

Steckbrief

  • Funktion: Wichtigstes Steuerzentrum des vegetativen Nervensystems und des endokrinen Systems
  • Lage: Unterhalb des dritten Ventrikels im Zwischenhirn
  • Einteilung: Drei Kerngruppen
    • Vordere (rostrale) Kerngruppe
    • Mittlere (Intermediäre) Kerngruppe
    • Hintere (posteriore) Kerngruppe

Anatomie

Der Hypothalamus bildet den Boden des dritten Ventrikels. Er besteht aus drei Kerngruppen, in denen sich jeweils mehrere Kerne befinden. Diese bilden nach außen hin sichtbare Strukturen.

Wichtige Hypothalamuskerne

Lage Funktion
Vordere Kerngruppe Ncl. supraopticus
Ncl. paraventricularis
Ncl. suprachiasmaticus
  • Impulsgeber für zirkadianen Rhythmus ("Innere Uhr")
Ncll. praeoptici
Mittlere Kerngruppe Ncl. arcuatus (Hypothalamus)
  • Im Tuber cinereum
Ncll. tuberales
Ncl. tuberomamillaris
  • Zirkadianer Rhythmus
Hintere Kerngruppe (Ncll. Corpora mamillaria)
  • Bestandteil des Papez-Neuronenkreises
    • Lernvorgänge und Gedächtnisbildung
  • Beeinflussung des Sexualverhaltens

Der Ncl. tuberomamillaris hat als einziger Kern des zentralen Nervensystems histaminerge Neurone. Seine zentrale Funktion ist die Weckreaktion. Eine typische Nebenwirkung von antihistaminergen Medikamenten ist daher Müdigkeit!

Korsakow-Syndrom
Bei chronischem Alkoholmissbrauch kommt es im Verlauf zur Zerstörung von Gehirnzellen. Häufig sind hiervon frühzeitig die Corpora mamillaria betroffen, die eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung spielen. Es kommt zur Amnesie (Störung der Merkfähigkeit) und zu Konfabulationen (Erzählen objektiv falscher Aussagen). Das resultierende Syndrom wird als „Korsakow-Syndrom“ (nach dem russischen Psychiater Sergei Korsakow) oder „amnestisches Psychosyndrom“ bezeichnet.

Funktionen des Hypothalamus

Der Hypothalamus ist das wichtigste Steuerzentrum des vegetativen Nervensystems und wird häufig auch als "Innenministerium des Körpers" bezeichnet. Er hat zahlreiche Faserverbindungen zu anderen Hirnzentren, z.B. dem limbischen System, bildet die Releasing Hormone für die Hormone der Adenohypophyse (Hypothalamus-Hypophysen-Achse) und produziert selbst Hormone, die in der Neurohypophyse gespeichert und bei Bedarf ins Blut abgegeben werden.

Diabetes insipidus
Wird der Ncl. supraopticus bspw. durch einen Tumor geschädigt, so wird nicht mehr ausreichend ADH gebildet. In der Folge kommt es zu einer erheblich verminderten Wasserrückresorption in der Niere: Die Patienten scheiden bis zu 20 L Harn pro Tag aus. Dieser Harn ist schlecht konzentriert und damit stark verdünnt, dies erklärt auch den Namen („insipidus“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „ohne Geschmack)“. Therapeutisch kann man bei dieser Form des Diabetes insipidus synthetisches ADH verabreichen, außerdem sollte die Ursache gesucht und behandelt werden.

Wiederholungsfragen zum Kapitel Zwischenhirn

Thalamus

Welche Funktion haben unspezifische Thalamuskerne? Welche Kerne kennst du?

Subthalamus

In welche Teile lässt sich der Subthalamus untergliedern?

Metathalamus

Aus welchen Teilen besteht der Metathalamus? Welche Funktionen haben diese?

Epithalamus

Erläutere die Biosynthese von Melatonin!

Von welchem peripheren Ganglion erhält die Epiphyse Afferenzen?

Hypothalamus

Wo liegt der Ncl. suprachiasmaticus? Welche Funktion hat er?

Welche Hormone werden im Ncl. arcuatus produziert?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.