Hirnstamm

Hirnstamm ⓘ
Hirnstamm ⓘ
	In diesem Sagittalschnitt eines menschlichen Gehirns sind die drei verschiedenen Teile des Hirnstamms farbig dargestellt.
Einzelheiten
Teil des	Gehirn
Teile	Medulla, Pons, Mittelhirn
Bezeichner
Lateinisch	Truncus encephali
	Anatomische Begriffe der Neuroanatomie [Bearbeiten auf Wikidata]

Medizinische 3D-Animation mit Standbild, das verschiedene Teile des Mittelhirns zeigt ⓘ

Der Hirnstamm (oder Hirnstamm) ist der hintere, stielartige Teil des Gehirns, der das Großhirn mit dem Rückenmark verbindet. Beim menschlichen Gehirn setzt sich der Hirnstamm aus dem Mittelhirn, der Pons und der Medulla oblongata zusammen. Das Mittelhirn steht durch die Tentoriumskerbe mit dem Thalamus des Zwischenhirns in Verbindung, und manchmal wird das Zwischenhirn in den Hirnstamm einbezogen. ⓘ

Der Hirnstamm ist sehr klein und macht nur etwa 2,6 Prozent des Gesamtgewichts des Gehirns aus. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Herz- und Atemfunktion, indem er hilft, die Herzfrequenz und die Atemfrequenz zu kontrollieren. Außerdem versorgt es über die Hirnnerven das Gesicht und den Hals mit den wichtigsten motorischen und sensorischen Nerven. Zehn Paare von Hirnnerven gehen vom Hirnstamm aus. Weitere Aufgaben sind die Regulierung des zentralen Nervensystems und des Schlafzyklus des Körpers. Außerdem ist er von größter Bedeutung für die Weiterleitung von motorischen und sensorischen Bahnen vom restlichen Gehirn zum Körper und vom Körper zurück zum Gehirn. Zu diesen Bahnen gehören die kortikospinale Bahn (Motorik), die dorsale Säule und die mediale Lemniskusbahn (feiner Tastsinn, Vibrationsempfindung und Propriozeption) sowie die spinothalamische Bahn (Schmerz, Temperatur, Juckreiz und grober Tastsinn). ⓘ

Gehirn eines erwachsenen Menschen, Anteile des Hirnstamms (Truncus cerebri) rot hervorgehoben ⓘ

Frühe Embryonale Stadien des Gehirns von Wirbeltieren–
linke Bildhälfte: 3-Bläschen-Stadium, rechte Bildhälfte: 5-Bläschen-Stadium. ⓘ

Als Hirnstamm, Truncus cerebri oder Truncus encephali (lateinisch truncus „Stamm, Rumpf“) werden die unterhalb des Zwischenhirns (Diencephalon) lokalisierten Bereiche des Gehirns ohne Berücksichtigung des Kleinhirns (Cerebellum) bezeichnet. ⓘ

Die Bezeichnung Stammhirn ist nicht synonym zu Hirnstamm. Der Ausdruck Stammhirn steht für einen Begriff, der neben dem Hirnstamm zusätzlich das Zwischenhirn, gelegentlich darüber hinaus auch noch das Kleinhirn und Teile des Endhirns (als Stammganglien) umfasst. Es ist jedoch weder aus entwicklungsgeschichtlicher Perspektive noch nach funktionellen Aspekten sonderlich sinnvoll, das Zwischenhirn mit Mittelhirn, Brücke und verlängertem Mark zusammenzufassen, weniger noch mitsamt Kleinhirn und Anteilen des Endhirns. ⓘ

Die anatomischen Grundstrukturen des Hirnstamms veränderten sich im Lauf der Evolution relativ wenig, verglichen mit der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Vorderhirns. Die Unterteilung des Hirnstamms in mesencephale, metencephale und myelencephale Anteile wird am deutlichsten erkennbar auf seiner zur Körpervorderseite zeigenden (ventralen) Oberfläche, wo die Brücke als querer Wulst auffällt. ⓘ

Aufbau

Die Teile des Hirnstamms sind das Mittelhirn, die Pons und die Medulla oblongata sowie manchmal das Zwischenhirn (Diencephalon). ⓘ

Mittelhirn

Schematische Darstellung der Lage der Colliculi. Der obere Teil ist grün und der untere orange dargestellt. ⓘ

Ansicht des Mittelhirns mit überdeckendem Tectum und Tegmentalboden ⓘ

Das Mittelhirn wird weiter in drei Teile unterteilt: Tectum, Tegmentum und ventraler Tegmentalbereich. Das Tectum bildet die Decke. Das Tectum besteht aus den paarigen Strukturen des oberen und unteren Colliculi und ist die dorsale Abdeckung des zerebralen Aquädukts. Der Colliculus inferior ist der wichtigste Mittelhirnkern der Hörbahn und erhält Input von mehreren peripheren Hirnstammkernen sowie Input von der Hörrinde. Sein inferiores Brachium (armartiger Fortsatz) reicht bis zum Nucleus geniculus medialis des Zwischenhirns. Der Colliculus superior befindet sich oberhalb des Colliculus inferior und markiert das rostrale Mittelhirn. Er ist am speziellen Sehsinn beteiligt und sendet sein superiores Brachium an den lateralen geniculären Körper des Zwischenhirns. ⓘ

Das Tegmentum, das den Boden des Mittelhirns bildet, liegt ventral des zerebralen Aquädukts. Hier befinden sich mehrere Kerne, Bahnen und die Retikularformation. ⓘ

Der ventrale Tegmentalbereich (VTA) besteht aus paarigen Hirnstielen. Diese leiten die Axone der oberen motorischen Neuronen weiter. ⓘ

Mittelhirnkerne

Das Mittelhirn besteht aus:

Periaquäduktales Grau: Der Bereich der grauen Substanz um den zerebralen Aquädukt, der verschiedene Neuronen enthält, die an der Schmerzdesensibilisierungsbahn beteiligt sind. Hier kommt es zu einer Synapse von Neuronen, die, wenn sie stimuliert werden, eine Aktivierung von Neuronen im Nucleus raphe magnus bewirken, die dann in die hintere graue Säule des Rückenmarks projizieren und die Übertragung von Schmerzempfindungen verhindern.
Okulomotorischer Nervenkern: Dies ist der dritte Hirnnervenkern.
Kern des Nervus trochlearis: Dies ist der vierte Hirnnerv.
Roter Nukleus: Dies ist ein motorischer Kern, der eine absteigende Bahn zu den unteren motorischen Neuronen sendet.
Substantia nigra pars compacta: Dies ist eine Konzentration von Neuronen im ventralen Teil des Mittelhirns, die Dopamin als Neurotransmitter verwendet und sowohl an der Motorik als auch an den Emotionen beteiligt ist. Seine Funktionsstörung wird mit der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht.
Retikuläre Formation: Dies ist ein großer Bereich im Mittelhirn, der an verschiedenen wichtigen Funktionen des Mittelhirns beteiligt ist. Insbesondere enthält es untere motorische Neuronen, ist am Schmerzdesensibilisierungsweg beteiligt, hat mit dem Erregungs- und Bewusstseinssystem zu tun und enthält den Locus coeruleus, der an der Modulation intensiver Wachheit und an autonomen Reflexen beteiligt ist.
Zentraler Tegmentaltrakt: Unmittelbar vor dem Boden des vierten Ventrikels verlaufen zahlreiche Bahnen, die zum Kortex und zum Rückenmark hinunterführen.
Ventraler tegmentaler Bereich: Ein dopaminerger Kern, bekannt als Zellen der Gruppe A10, befindet sich nahe der Mittellinie auf dem Boden des Mittelhirns.
Rostromedialer tegmentaler Nukleus: Ein GABA-erger Kern, der sich in der Nähe des ventralen Tegmentalbereichs befindet. ⓘ

Querschnitt des Mittelhirns auf der Höhe des Colliculus superior
Querschnitt des Mittelhirns auf der Höhe des Colliculus inferior ⓘ

Pons

Die Pons liegt zwischen dem Mittelhirn und der Medulla oblongata. Sie ist vom Mittelhirn durch den Sulcus pontinus superior und vom Mark durch den Sulcus pontinus inferior getrennt. Sie enthält Bahnen, die Signale vom Großhirn zum Rückenmark und zum Kleinhirn leiten, sowie Bahnen, die sensorische Signale zum Thalamus leiten. Die Pons ist durch die Kleinhirnstiele mit dem Kleinhirn verbunden. Die Pons beherbergt das respiratorische pneumotaxische Zentrum und das apneustische Zentrum, die die pontine respiratorische Gruppe im Atemzentrum bilden. Die Pons koordiniert die Aktivitäten der Kleinhirnhemisphären. Die Pons und die Medulla oblongata sind Teile des Hinterhirns, die einen Großteil des Hirnstamms bilden. ⓘ

Querschnitt durch die mittlere Pons (auf Höhe des Hirnnervs V)
Querschnitt durch die untere Pons (auf Höhe des Gesichtsnervs) ⓘ

Langes Rückenmark (Medulla oblongata)

Die Medulla oblongata, oft auch nur Medulla genannt, ist die untere Hälfte des Hirnstamms, die mit dem Rückenmark verbunden ist. Sein oberer Teil schließt an die Pons an. Im Mark befinden sich die kardialen, dorsalen und ventralen respiratorischen Gruppen sowie die vasomotorischen Zentren, die für Herzfrequenz, Atmung und Blutdruck zuständig sind. Eine weitere wichtige medulläre Struktur ist die Area postrema, die unter anderem für die Kontrolle des Erbrechens zuständig ist. ⓘ

Querschnitt durch die rostrale (obere) Medulla
Querschnitt durch das mittlere Rückenmark
Querschnitt durch das untere Rückenmark ⓘ

Erscheinungsbild

Von vorne ⓘ

Das Aussehen eines leblosen Hirnstamms von vorne, mit Kennzeichnung der wichtigsten Teile ⓘ

Im medialen Teil der Medulla befindet sich die vordere Medianspalte. Seitlich davon befinden sich auf jeder Seite die Markpyramiden. Die Pyramiden enthalten die Fasern des kortikospinalen Trakts (auch Pyramidenbahn genannt) oder die Axone der oberen motorischen Neuronen, die nach unten ziehen, um mit den Zellkörpern der unteren motorischen Neuronen in der vorderen grauen Säule des Rückenmarks zu synapsen. ⓘ

Der anterolaterale Sulcus befindet sich seitlich der Pyramiden. Aus den anterolateralen Sulcus entspringen die Wurzeln des CN XII (Nervus hypoglossus). Seitlich dieser Wurzeln und der anterolateralen Sulcus befinden sich die Oliven. Die Oliven sind Schwellungen in der Medulla, die darunter liegende inferiore Nuclei (mit verschiedenen Kernen und afferenten Fasern) enthalten. Lateral (und dorsal) zu den Oliven befinden sich die Wurzeln für CN IX (Glossopharyngeus), CN X (Vagus) und CN XI (akzessorischer Nerv). Die Pyramiden enden an der pontinen Medulla-Grenze, die vor allem durch den großen basalen Pons gekennzeichnet ist. An diesem Übergang treten CN VI (Nervus abducens), CN VII (Nervus facialis) und CN VIII (Nervus vestibulocochlearis) aus. Auf der Höhe des Midpons tritt der CN V (Nervus trigeminus) aus. Der Hirnnerv III (Nervus oculomotorius) tritt ventral aus dem Mittelhirn aus, während der CN IV (Nervus trochlearis) aus der dorsalen Seite des Mittelhirns austritt. ⓘ

Zwischen den beiden Pyramiden befindet sich eine Faserdeklination, die den Übergang von der Medulla zum Rückenmark markiert. Die Medulla liegt oberhalb der Dekussation und das Rückenmark unterhalb. ⓘ

Von hinten ⓘ

Das Aussehen eines leblosen Hirnstamms von hinten, mit Kennzeichnung der wichtigsten Teile ⓘ

Der medialste Teil der Medulla ist der Sulcus medianus posterior. Seitlich auf jeder Seite verläuft der Fasciculus gracileus, und seitlich davon der Fasciculus cuneatus. Oberhalb dieser beiden Faszikel und direkt unterhalb des Obex befinden sich die Tubercula gracile bzw. cuneata. Darunter liegen die jeweiligen Kerne. Der Obex markiert das Ende des vierten Ventrikels und den Beginn des Zentralkanals. Der hintere intermediäre Sulcus trennt den Fasciculus gracileus vom Fasciculus cuneatus. Seitlich des Fasciculus cuneatus befindet sich der Funiculus lateralis. ⓘ

Oberhalb des Obex befindet sich der Boden des vierten Ventrikels. Im Boden des vierten Ventrikels lassen sich verschiedene Kerne durch kleine Erhebungen im darüber liegenden Gewebe erkennen. In der Mittellinie und direkt oberhalb des Obex befindet sich der vagale Trigonus und oberhalb davon der hypoglossale Trigonus. Darunter liegen die motorischen Kerne für die jeweiligen Hirnnerven. Oberhalb dieser Trigone befinden sich Fasern, die seitlich in beide Richtungen verlaufen. Diese Fasern sind unter dem Namen Striae medullares bekannt. Die großen Höcker, die weiter nach rostral verlaufen, werden als Colliculi faciales bezeichnet. Im Gegensatz zu ihrem Namen enthalten die Colliculi faciales nicht die Kerne des Nervus facialis. Stattdessen verlaufen die Axone des Nervus facialis oberflächlich zu den darunter liegenden Kernen des Nervus abducens (CN VI). Seitlich von all diesen Höckern befindet sich eine gegliederte Linie oder ein Sulcus, der rostral verläuft und als Sulcus limitans bezeichnet wird. Dieser trennt die medialen motorischen Neuronen von den lateralen sensorischen Neuronen. Seitlich des Sulcus limitans befindet sich der Bereich des vestibulären Systems, der an der speziellen Wahrnehmung beteiligt ist. In rostraler Richtung befinden sich der untere, mittlere und obere Kleinhirnstiel, die das Mittelhirn mit dem Kleinhirn verbinden. Unmittelbar rostral des oberen Kleinhirnstiels befinden sich das Velum medullarium superior und die beiden Trochlearisnerven. Dies markiert das Ende der Pons, da der Colliculus inferior direkt rostral liegt und das kaudale Mittelhirn markiert. Der mittlere Kleinhirnstiel befindet sich inferior und lateral des oberen Kleinhirnstiels und verbindet den Pons mit dem Kleinhirn. Ebenso befindet sich der untere Kleinhirnstiel, der die Medulla oblongata mit dem Kleinhirn verbindet. ⓘ

Blutzufuhr

Der Hirnstamm wird über die hier abgebildeten Vertebralarterien mit Blut versorgt. ⓘ

Die Hauptblutversorgung des Hirnstamms erfolgt über die Arteria basilaris und die Arteria vertebralis. ⓘ

Entwicklung

Der menschliche Hirnstamm entsteht aus zwei der drei primären Hirnbläschen, die aus dem Neuralrohr hervorgehen. Das Mesencephalon ist das zweite der drei primären Hirnbläschen und differenziert sich nicht weiter in ein sekundäres Hirnbläschen. Es wird zum Mittelhirn. Das dritte primäre Bläschen, das Rhombencephalon (Hinterhirn), differenziert sich weiter in zwei sekundäre Bläschen, das Metencephalon und das Myelencephalon. Aus dem Mittelhirn entstehen das Kleinhirn und die Pons. Das weiter kaudal gelegene Myelencephalon wird zur Medulla. ⓘ

Funktion

Der Hirnstamm hat drei Hauptfunktionen:

Der Hirnstamm spielt eine Rolle bei der Reizleitung. Das heißt, dass alle Informationen, die vom Körper zum Groß- und Kleinhirn und umgekehrt weitergeleitet werden, den Hirnstamm durchqueren müssen. Die aufsteigenden Bahnen, die vom Körper zum Gehirn führen, sind die sensorischen Bahnen und umfassen den spinothalamischen Trakt für Schmerz- und Temperaturempfinden und die dorsale Säulen-Medial-Lemniskus-Bahn (DCML) einschließlich des Fasciculus gracileus und des Fasciculus cuneatus für Berührung, Propriozeption und Druckempfindung. Die Gesichtsempfindungen haben ähnliche Bahnen und werden über den spinothalamischen Trakt und die DCML geleitet. Die absteigenden Bahnen sind die Axone der oberen motorischen Neuronen, die mit den unteren motorischen Neuronen im Ventralhorn und Hinterhorn synapsen. Darüber hinaus gibt es obere motorische Neuronen, die ihren Ursprung in den vestibulären, roten, tektalen und retikulären Kernen des Hirnstamms haben, die ebenfalls absteigen und im Rückenmark synapsen.
Die Hirnnerven III-XII treten aus dem Hirnstamm aus. Diese Hirnnerven versorgen das Gesicht, den Kopf und die Eingeweide. (Die ersten beiden Hirnnervenpaare entspringen aus dem Großhirn).
Der Hirnstamm hat integrative Funktionen, da er an der Steuerung des Herz-Kreislauf-Systems, der Atmung, der Schmerzempfindlichkeit, der Wachsamkeit, der Wahrnehmung und des Bewusstseins beteiligt ist. Daher ist eine Schädigung des Hirnstamms ein sehr ernstes und oft lebensbedrohliches Problem. ⓘ

Der Hirnstamm steuert viele für den Körper überlebenswichtige Funktionen, wie die Atmung oder den Blutdruck. ⓘ

Hirnnerven

Ein Querschnitt durch den Hirnstamm zeigt die zahlreichen Kerne der zehn Hirnnervenpaare, die aus ihm austreten ⓘ

Zehn der zwölf Hirnnervenpaare sind entweder auf die Hirnstammkerne ausgerichtet oder entspringen aus ihnen. Die Kerne des Nervus oculomotorius (III) und des Nervus trochlearis (IV) befinden sich im Mittelhirn. Die Kerne des Nervus trigeminus (V), des Nervus abducens (VI), des Nervus facialis (VII) und des Nervus vestibulocochlearis (VIII) befinden sich in der Pons. Die Kerne des Nervus glossopharyngeus (IX), des Nervus vagus (X), des akzessorischen Nervs (XI) und des Nervus hypoglossus (XII) befinden sich in der Medulla. Die Fasern dieser Hirnnerven verlassen den Hirnstamm aus diesen Kernen. ⓘ

Klinische Bedeutung

Erkrankungen des Hirnstamms können zu Funktionsstörungen der Hirnnerven führen, die sich in Sehstörungen, Pupillenanomalien, Gefühlsstörungen, Muskelschwäche, Hörproblemen, Schwindel, Schluck- und Sprachstörungen, Stimmveränderungen und Koordinationsproblemen äußern können. Die Lokalisierung von neurologischen Läsionen im Hirnstamm kann sehr präzise sein, obwohl sie ein klares Verständnis der Funktionen der anatomischen Strukturen des Hirnstamms und der Art und Weise, wie sie zu testen sind, voraussetzt. ⓘ

Das Hirnstammsyndrom kann eine Reihe von Beeinträchtigungen verursachen, darunter das Locked-in-Syndrom. ⓘ

Bei Duret-Hämorrhagien handelt es sich um Blutungen im Mittelhirn und in der oberen Pons, die durch eine traumatische Verschiebung des Hirnstamms nach unten verursacht werden. ⓘ

Zysten, so genannte Syrinxen, können den Hirnstamm befallen, was als Syringobulbia bezeichnet wird. Diese mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume können angeboren, erworben oder die Folge eines Tumors sein. ⓘ

Im Vereinigten Königreich wurden Kriterien für die Feststellung des Hirnstammtods entwickelt, um zu entscheiden, wann die Beatmung einer Person, die ansonsten nicht mehr lebensfähig ist, eingestellt werden soll. Diese entscheidenden Faktoren sind, dass der Patient irreversibel bewusstlos ist und nicht in der Lage ist, ohne Hilfe zu atmen. Alle anderen möglichen Ursachen, die auf einen vorübergehenden Zustand hindeuten könnten, müssen ausgeschlossen werden. Der Zustand einer irreversiblen Hirnschädigung muss zweifelsfrei sein. Es gibt Hirnstammreflexe, die von zwei Oberärzten überprüft werden, so dass auf bildgebende Verfahren verzichtet werden kann. Das Fehlen des Husten- und Würgereflexes, des Kornealreflexes und des vestibulo-okularen Reflexes muss festgestellt werden; die Pupillen der Augen müssen fixiert und geweitet sein; es muss eine fehlende motorische Reaktion auf Stimulation und eine fehlende Atmung, die durch die Kohlendioxidkonzentration im arteriellen Blut gekennzeichnet ist, vorliegen. Alle diese Tests müssen nach einer bestimmten Zeit wiederholt werden, bevor der Tod festgestellt werden kann. ⓘ

Zusätzliche Bilder

Auf diesem Koronalschnitt des menschlichen Gehirns sind das Mittelhirn, die Pons und die Medulla oblongata beschriftet.
3D-Visualisierung des Hirnstamms in einem durchschnittlichen menschlichen Gehirn ⓘ

Erkrankungen

Schädigungen des Hirnstamms verursachen Hirnstammsyndrome. Eine Schädigung der Bahnen zu den körperabwärts gelegenen (kaudalen) Hirnnervenkernen führt zur Pseudobulbärparalyse. ⓘ