Brainstem Components: Midbrain, Pons & Medulla Oblongata

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Anatomie des Hirnstamms

Bild: „Der Hirnstamm“ von Blausen.com mitarbeiter (2014). „Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014“. WikiJournal der Medizin. Lizenz: CC BY 3.0

Der Hirnstamm ist eine unverzichtbare Schnittstelle zwischen Großhirn und Kleinhirn. Es setzt sich als Rückenmark an der zervikomedullären Verbindung fort, nachdem es das Foramen magnum passiert hat. Der Hirnstamm besteht aus drei Komponenten: Mesencephalon (Mittelhirn), Pons und Medulla oblongata. Manchmal ist auch das Zwischenhirn, der kaudale Teil des Vorderhirns, enthalten.

Funktion des Hirnstamms

Die Funktion des Hirnstamms besteht darin, den Nachrichtenfluss zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers zu steuern. Der Hirnstamm reguliert auch die grundlegenden Funktionen des Lebens wie Atmung, Herzschlag, Blutdruck, Bewusstseinskontrolle und ob man wach oder schläfrig ist.

Bild: „Human brain in sagittal section, with brainstem (Truncus cerebri) highlighted“ von Patrick J. Lynch, Variation durch Benutzer:Hk kng – eine Ableitung der Datei: Brain human sagittal section.svg von Patrick J. Lynch, medizinischer Illustrator. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Es enthält sowohl graue als auch weiße Substanz. Die graue Substanz ist in Hirnnervenkerne, die retikuläre Formation und Pontinkerne organisiert, während die weiße Substanz aus Faserbahnen (Axonen) besteht, die Informationen zwischen Großhirnrinde, Kleinhirn, Rückenmark, Hirnnerven und peripheren Nerven hin und her vermitteln.

Entlang seiner gesamten Länge ist die innere Struktur des Hirnstamms in drei Schichten organisiert: Tectum, Tegmentum und die Basis.

Das Tectum besteht aus der Quadrigeminalplatte und dem Markvelum, das für auditive und visuelle Reflexe verantwortlich ist.

Die Hirnnervenkerne sind somatotop in der mittleren Schicht, dem sogenannten Tegmentum, organisiert. Sie sind von medial nach lateral als somatisch motorisch, viszeral motorisch, viszeral sensorisch und somatisch sensorisch angeordnet. Es ist an vielen unbewussten homöostatischen und reflexiven Bahnen beteiligt.

Die motorischen Bahnen verlaufen in der Basis, dem vordersten Teil.

Mittelhirn

Bild: „Mittelhirn (Mesencephalon)“ von Life Science Databases (LSDB) – von Anatomography. Lizenz: CC BY-SA 2.1.

Das Mittelhirn (Mesencephalon) verbindet das Diencephalon mit dem Pons.

Die wichtigsten Komponenten des Mittelhirns sind:

Hirnnerven III (oculomotor) und IV (Trochlea) Kerne

Sie befinden sich im Mittelhirn und sind für die Kontrolle der äußeren Augenbewegungen verantwortlich. Der Nucleus Edinger-Westphal vermittelt die parasympathische Innervation des Auges und ist für den Pupillenlichtreflex verantwortlich.

Roter Kern

Es transportiert dentato-rubro-thalamische Fasern vom Kleinhirn zum Thalamus. Der Rubrospinaltrakt, Teil des extrapyramidalen Motorsystems, entspringt am roten Kern.

Crus cerebri

Enthält die kortikospinalen Bahnen, die durch die Hirnstiele verlaufen.

Substantia nigra

Es transportiert dopaminerge Fasern zu den Basalganglien. Dopamin wird hier produziert. Der Verlust der nigro-striatalen Facilitation führt zur Parkinson-Krankheit.

Das zerebrale Aquädukt (Aquädukt von Sylvius)

Das Aquädukt markiert den Übergang vom 3. Ventrikel zum 4. Ventrikel. Aquäduktalstenose ist eine häufige Ursache für angeborenen obstruktiven Hydrozephalus.

Die peri-aquäduktale graue Substanz

Teil der Formatio reticularis, hilft es, das Bewusstsein eines Individuums zu erhalten.

Pons

Bild: „Pons, laterale und posteriore Ansicht“ von Life Science Databases (LSDB) – von Anatomography. Lizenz: CC BY-SA 2.1 JP

Pons (lateinisch „Brücke“) verbindet das Mittelhirn oben mit der Medulla oblongata unten. Die wichtigsten Merkmale von Pons sind wie folgt:

1. Pons, wie der Rest des Hirnstamms folgt der Regel von 4:
   • Herkunft zu 4 der Hirnnerven: V (Trigeminus), VI (Abducens), VII (Gesicht) und VIII (vestibulocochlear)
   • 4 mediale Strukturen mit „M“: motorischer Weg (Kortikospinaltrakt), motorischer Kern (Abducens), medialer Lemniskus (somatosensorische Fasern) und medialer Längsfaszikulus (koordinierender III Hirnnervenfunktionen mit dem Rückenmark)
   • 4 laterale Strukturen mit „S“: sensorische Kerne (Trigeminus), Spinothalamus-Trakt (Schmerz und Temperatur), spinocerebellarer Weg (unbewusste Propriozeption) und der sympathische Weg
2. Der kortikospinale Weg nimmt die Basis der Pons ein.
3. Der mittlere Kleinhirnstiel vermittelt den pontocerebellären Weg.
4. Pons bildet die obere Hälfte des Bodens des 4. Ventrikels.
5. Der dorsale Pons beherbergt das Atemzentrum, das den Wechsel von der Inspiration zur Exspiration reguliert.
6. Pons enthalten Kerne, die für die Regulierung von Schlaf, Atmung, Schlucken, Blasenkontrolle, Hören, Gleichgewicht, Geschmack, Augenbewegung, Mimik, Gesichtsgefühl und Haltung verantwortlich sind.

Medulla Oblongata

Bild: „Medulla oblongata“ von Life Science Databases (LSDB) – von Anatomography. Lizenz: CC BY-SA 2.1 JP

Die Medulla verbindet den Hirnstamm mit dem Rückenmark, wobei der Übergang auf Höhe des Foramen magnum erfolgt. Die wichtigsten Merkmale der Medulla sind wie folgt:

1. Es ist der Ursprung für die unteren Hirnnerven: IX (Glossopharyngeal), X (Vagus), XI (Zubehör) und XII (hypoglossal) Nerven.

1. In der Medulla befinden sich drei Vitalzentren:
   • Herzzentrum: Legt die Rate der Herzkontraktionen fest
   • Medulläres Rhythmuszentrum: synchronisiert mit den pontinischen Atemzentren, um den Atemrhythmus zu regulieren.
   • Vasomotorisches Zentrum: steuert den Gefäßtonus.

Der Verlust des autonomen Atemtriebs wird als „Ondine-Fluch“ (zentrale Schlafapnoe / zentrales Hypoventilationssyndrom) bezeichnet.

1. Die kortikospinalen Bahnen lösen sich im vorderen Teil des Medullas und bilden die „Pyramiden“.
2. Die somatosensorischen Fasern aus grazilen und keilförmigen Kernen dekussieren und bilden die inneren bogenförmigen Fasern, die sich als mediale Lemnisci fortsetzen.
3. Der Nucleus olivaris inferior, eine wichtige Eingangsquelle für das Kleinhirn, ist an der motorischen Steuerung beteiligt.
4. Da sich die Kerne des Vagusnervs in der Medulla befinden, ist sie ein Zentrum für Kreislauf und Atmung. Es ist ebenso wichtig für das Schlucken und Sprechen.

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Die retikuläre Formation

Die retikuläre Formation ist eine Reihe miteinander verbundener Kerne, die im Hirnstamm gefunden werden.

• Dorsale tegmentale Kerne befinden sich im Mittelhirn.
• Zentrale tegmentale Kerne befinden sich in den Pons.
• Inferiore Kerne befinden sich in der Medulla.

Die retikuläre Formation besteht aus zwei Komponenten:

• Aufsteigende retikuläre Formation, auch bekannt als retikuläres Aktivierungssystem, das für den Schlaf-Wach-Zyklus verantwortlich ist und die Wachsamkeit steuert.
• Die absteigende Formatio reticularis ist an Haltung und Gleichgewicht beteiligt.

Anteriore Ansicht des Hirnstamms

Die wichtigen Strukturen, die auf der vorderen Seite des Hirnstamms zu sehen sind, sind wie folgt:

Hirnnerven

Alle Hirnnerven haben ihren Ursprung im ventralen Aspekt des Hirnstamms, mit Ausnahme des IV Hirnnervs, der dorsal entsteht.

• Crus cerebri: Sie vermitteln die hauptmotorische Leistung aus dem Kortex
• Kortikospinale und kortikobulbäre Motorfasern in der Basis pontis
• Ponto Kleinhirnfasern
• Medialer Lemniskus
• Medialer Längsfaszikulus
• Pontines Zentrum für lateralen Blick
• Retikuläre Formation
• Olivarer Körper, der bei kleinhirnmotorischen Funktionen hilft
• Markpyramide, wo etwa 90% der kortikospinalen Fasern decussat
  

  Bild: „Hirnnerven“ von BruceBlaus. Lizenz: CC BY 3.0

Hintere Ansicht des Hirnstamms

Die wichtigsten anatomischen Substrate der hinteren Oberfläche sind:

• Der Colliculus inferior orientiert Kopf und Ohren an Hörreizen.
• Der Colliculus superior orientiert Kopf und Augen an visuellen Reizen.
• Der Nervus trochlearis ist der einzige Hirnnerv dorsalen Ursprungs. Es versorgt den oberen schrägen Muskel.
• Der obere Kleinhirnstiel bildet den hauptmotorischen Ausgang des Kleinhirns zu den ipsilateralen Gliedmaßen.
• Der mittlere Kleinhirnstiel vermittelt hauptsächlich Afferenzen aus den Pontinkernen.
• Der inferiore Kleinhirnstiel vermittelt Afferenzen von der Medulla und Efferenten zu den vestibulären Kernen
• Der Boden des vierten Ventrikels
• Der grazile Kern vermittelt posteriore Säulenempfindungen (Positionssinn, Vibration und feine Berührung) von der ipsilateralen unteren Extremität.
• Der Nucleus cuneatus vermittelt posteriore Säulenempfindungen (Positionssinn, Vibration und Feingefühl) von der ipsilateralen oberen Extremität.
• Die glossopharyngealen Kerne: es ist der Hirnnerv IX, der den Plexus pharyngealis versorgt und das Geschmacksempfinden vom hinteren 1/3 der Zunge vermittelt. Der Stylopharyngeus ist der einzige Muskel, der ausschließlich vom N. glossopharyngeus versorgt wird. Die folgenden Kerne tragen zu den glossopharyngealen Nervenfasern bei:
  • Der untere Speichelkern: vermittelt parasympathische Fasern über das Ganglion otic an die Ohrspeicheldrüse.
  • Der Nucleus ambiguus: Liefert den motorischen Ausgang des M. stylopharyngeus.
  • Der solitäre Nucleus vermittelt sensorischen Input aus Pharynx, Karotissinus und Geschmack aus dem hinteren 1/3 der Zunge. Die Barorezeptoren des Karotissinus werden vom Sinusnerv von Hering innerviert, der ein Zweig des Nervus glossopharyngeus ist.
• Die Vagusnervenkerne (lateinisch „Wanderer“): Vagus ist der längste Hirnnerv. Seine Ausdehnung umfasst die hintere Schädelgrube bis zur Milzflexur des Dickdarms. Es trägt zu den Lungen-, Herz- und Speiseröhrenplexus bei. Die Ursprungskerne liegen in der Medulla und sind wie folgt:
  • Der dorsale motorische Kern: dient viszeralen parasympathischen Funktionen
  • Der Nucleus ambiguous: ist der verzweigte motorische Kern der Skelettmuskulatur von Pharynx und Larynx.
  • Der solitäre Kern: ist der wichtigste sensorische Kern.

Zusammenfassung

Das Mittelhirn, die Pons und die Medulla oblongata bilden den Hirnstamm. Mit Ausnahme der ersten beiden Hirnnerven, die als direkte Verlängerungen des Gehirns selbst gelten, gehen alle Hirnnerven vom Hirnstamm aus.

Die Hirnnerven III und IV entstehen aus dem Mittelhirn, V-VIII aus den Pons und die unteren Hirnnerven IX-XII aus der Medulla. Hirnnervenkerne sind topographisch so angeordnet, dass der Motor medial bis sensorisch liegt.

Der Hirnstamm ist die wichtigste Relaisstation für kritische sensorische, motorische und autonome Informationen. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Herz- und Atemfunktion, des Bewusstseins und des Schlafzyklus.