Neuroanatomie: Hirnstamm

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Der Hirnstamm ist nicht ganz einfach zu verstehen, hier sollte man sich nicht verunsichern lassen. Ein besseres Verständnis für seine Topographie und Funktion bekommt man, wenn man sich etwas näher mit der Embryologie (Grund- und Flügelplatte), den einzelnen Hirnnerven und ihren Kerngebieten (diese werden im nächsten Kapitel ausführlicher vorgestellt) und dem Aufbau der Leitungsbahnen (Hörbahn, Sehbahn und Rückenmarksbahnen) beschäftigt.

Der Hirnstamm

Der Hirnstamm liegt zwischen Diencephalon (Thalamus) und Medulla spinalis. Er besteht aus dem Mesencephalon (Mittelhirn), dem Pons (der Brücke)[lateinisch: pons, Genitiv:pontis ist maskulin!] und der Medulla oblongata (verlängertes Mark). Das Tegmentum des Stammhirns ist gleichzeitig der Boden des Ventriculus quartus.

Der Hirnstamm besteht vorwiegend aus auf- und absteigenden Bahnen, die an verschiedenen Stellen umgeschaltet werden, aus Kerngebieten und Arealen mit wichtigen Funktionen für den Gesamtorganismus (Medulla oblongata) und den Kernen und intramedullären Fasern der Hirnnerven.

Das Mittelhirn

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf die Schnittebene durch die Colliculi superiores.

Das Mittelhirn besteht aus drei Schichten. Rostral liegen die beiden mächtigen Crura cerebri (Großhirnschenkel). Diese enthalten die absteigenden Bahnen der Capsula interna: Medial die Fibrae frontopontinae, lateral die Fibrae parietopontinae und temperopontinae und dazwischen als größter Anteil die Fibrae corticospinales (Pyramidenbahn) und die Fibrae corticonuclearis (Rinden-Hirnnervenkern-Fasern). Hinter diesen Bahnen schließen sich flächig die Pars reticularis und die dopaminreiche Pars compacta der Substantia nigra (schwarze Substanz) an, die an der Extrapyramidalmotorik beteiligt ist. Die schwarze Substanz ist afferent mit dem Striatum (und darüber mit dem praecentralen Kortex) und efferent mit dem Vorderhorn des Rückenmarks und dem Thalamus verbunden.

Zwischen den Großhirnschenkeln in der Fossa interpeduncularis (Grube zwischen den Hirnschenkeln) tritt der Nervus oculomotorius (Augenmotoriknerv, CN. III) an die Oberfläche. Dessen Fila radicularia nervi oculomotorii ziehen mittig durch das Tegmentum mesencephali (Mittelhirnhaube), der zweiten und dicksten Schicht des Mittelhirns, zu ihren motorischen Kerngebieten, dem Nucleus nervi oculomotorii (III) und dem Nucleus accessorii nervi oculomotorii (Edinger-Westphal-Kern)(III), die beide vor dem Aqueducus mesencephali, genauer vor der Substantia grisea centralis (dem periaqueductalen Grau) liegen. Dabei durchbrechen die Fasern den Fasciculus longitudinalis medialis, der vor diesen Kernen liegt. Kaudal der Okulomotoriuskerne etwa auf Höhe der Colliculi inferiores liegt der Kern des Nervus trochlearis (CN. IV), der das Stammhirn am Übergang vom Mittelhirn zur Brücke hinten verlässt.

Seitlich (zum Teil auch überlappend) von den Okulomotorius-Fasern liegt der Nucleus ruber (roter Kern), der seine Farbe vom hohen Eisengehalt seiner Perikaryen hat. Der Nucleus ruber erhält Zuflüsse aus dem Kleinhirn und projiziert als Teil des extrapyramidalmotorischen Systems in den Thalamus und ins Rückenmark (Vorderhorn) und beeinflusst Muskeltonus und Körperhaltung.

Lateral neben dem roten Kern liegt der Lemniscus medialis (mediale Schleife), der die epikritischen (Berührung, oberflächlicher Druck, Vibration, Lagesinn) und propriozeptiven (Tiefensensibilität) Informationen aus dem Nucleus gracilis (untere Extremität) und dem Nucleus cuneatus (obere Extremität) in den Thalamus leitet, die ihren Input wiederum aus den Hinterstrangbahnen (Fasciculus gracilis und Fasciculus cuneatus) des Rückenmarks erhalten.

Seitlich-posterior der medialen Schleife folgen der Tractus spinothalamicus (bewusste protopathische Wahrnehmung) und das Corpus geniculatum mediale, der zur Hörbahn gehört.

Weiter hinten, lateral der Okulomotoriuskerne bzw. des periaquaduktalen Graus findet man dann noch den obersten der drei Trigeminuskerne, den Nucleus mesencephalicus nervi trigemini, der propriozeptiv die Muskelspindeln der Kau- und vorderen Mundbodenmuskulatur innerviert.

Die Crura cerebri werden mit dem Tegmentum mesencephali auch zu den Pedunculi cerebri (Großhirnstiele) zusammengefasst.

Hinter dem Aquädukt folgt schließlich die dritte Schicht des Mittelhirns, das Tectum mesencephali (Mittelhirndach) bzw. die Lamina quadrigemina (Vierhügelplatte).

Die Colliculi superiores (oberen Hügel) fungieren beim Menschen als optische Reflexzentren, die z.B. die Augenbewegungen auf Kopfbewegungen (Sakkaden!), Körperhaltung, optische und akustische Reize und auf die Interessenslage abstimmen. Die oberen Hügel erhalten Zuflüsse aus dem lateralen Kniehöcker (Sehbahn), aus dem Kortex (Tractus corticotectalis), aus dem Rückenmark (Tractus spinotectalis) und den Colliculi inferiores. Efferent sind die oberen Hügel mit den Kernen der okulomotorischen Hirnnerven (III, IV, VI), der Formatio reticularis und dem Rückenmark verbunden.

Die Colliculi inferiores sind ein Teil der Hörbahn. Die Fasern verlaufen zum größeren Teil gekreuzt, zum Teil auch ungekreuzt, so dass die einzelnen Stationen meist Zuflüsse aus beiden Ohren erhalten.

Im Einzelnen werden die akustischen Informationen aus dem Ganglion spirale der Cochlea (Schnecke) über den Nervus vestibulocochlearis (VIII) in den Nucleus cochlearis anterior (tiefe Töne aus der apikale Schnecke) und Nucleus cochlearis posterior (hohe Töne aus der basalen Schnecke) der Medulla oblongata geleitet. Die Fasern des Nucleus cochlearis anterior kreuzen größtenteils im Corpus trapezoideum, die des Nucleus cochlearis posterior oberflächlich in der Bodenplatte der Rautengrube zur Gegenseite und kommunizieren dort mit dem oberen Olivenkern. Von dort ziehen die Fasern dann über die Lemnisci laterales (laterale Schleife) durch die Brücke nach oben zu den tonotop organisierten Colliculi inferiores, die auch Rückprojektionen vom auditorischen Kortex erhalten. Die Afferenzen aus dem Lemniscus lateralis werden von den Colliculi inferiores über die Brachii colliculi inferiores zum medialen Kniehöcker geleitet und von den auditorischen Thalamuskernen in die primäre Hörrinde (Gyri temporales transversi) projiziert.

In der hinteren Mittelhirnhaube liegt außerdem ein Teil der Formatio reticularis, ein System diffus eingestreuter Zellen, das die Bewusstseinslage kontrolliert.

Der Untergang der dopaminergen Neurone in der Substantia nigra führt zum Morbus Parkinson.

Während der Tractus rubrospinalis v.a. die Beuger aktiviert, stimuliert der Tractus reticulospinalis vorwiegend die Extensoren. Die Beugeimpulse überwiegen dabei etwas die Streckimpulse. Da der Nucleus ruber höher angesiedelt ist (Mittelhirn, Höhe Colliculi superiores, oberhalb der Tentoriumkante) als das retikuläre System (Pons und Medulla, unterhalb der Incisura tentorii) kommt es bei Hirnschäden und Hirndruck zur folgenden Abfolge neurologischer Symptome, die auf die Schwere des Schadens rückschließen lassen:

Koma, aber noch keine Spastik (am günstigsten)
Höhere extrapyramidalmotorische Hirnzentren ausgefallen -> Enthemmung des Tractus rubrospinalis -> Beugespastik
Abklemmung des Mittelhirns an der Tentoriumkante -> Ausfall des Tractus rubrospinalis -> Überwiegen des Tractus reticulospinalis -> Streckkrämpfe (Mittelhirnsyndrom, sehr ungünstig!)

Die Brücke

Die Brücke besteht aus der ventral gelegenen Basis (Pars ventralis pontis) und dem Tegmentum pontis (Pars posterior pontis, Brückenhaube). Die im Querschnitt sichtbare Verbindungslinie beider Hälften (Raphe) besteht vorwiegend aus kreuzenden Nervenfasern.

An der Basis erkennt man zwei Vorwölbungen, die durch den Tractus pyramidalis gebildet werden und dazwischen einer Rinne, der Sulcus basilaris, in dem die Arteria basilaris zum Circulus arteriosus WILLISII läuft.

Der anteriore Brückenanteil enthält neben den Fibrae corticospinales die Fibrae corticopontinae und die Fibrae corticonuclearis, die zusammen als Fibrae pontis longitudinalis zusammengefasst werden. Daneben finden sich als Umschaltstationen von Großhirn und Kleinhirn die locker eingestreuten Nuclei pontis, die über die Fibrae transversae pontis mit der Gegenseite und über die anfanfänglich parallel laufenden Fibrae pontocerebellaris mit dem kontralateralen Kleinhirn verbunden sind, das sie über die Pedunculi cerebellaris medii erreichen (D.h. das rechte Großhirn arbeitet vorwiegend mit dem linken Kleinhirn zusammen und umgekehrt).

Die Pars posterior pontis bzw. das Tegmentum pontis (Brückenhaube) bildet den Abschluss nach hinten und den oberen Anteil des Bodens vom 4. Ventrikels bzw. der Fossa rhomboidea (Rautengrube).

Die Brückenhaube beginnt medial mit dem Corpus trapezoideum, welches aus Kreuzungen der Hörbahnfasern (Nucleus cochlearis anterior) besteht, die nach links und rechts die Nuclei corporis trapezoidei (Anfangsteil des Lemniscus laterale) und die Nuclei olivaris superior verbinden. Zwischen diesen Kernen hinter dem Trapezkörper befindet sich medial auf jeder Seite der Lemniscus medialis (<- Gracilis/Cuneatus <- Hinterstrangbahn) und dahinter der kleinere Tractus tegmentalis spinalis.

Im hinteren Teil des Tegmentums befinden sich zahlreiche Hirnnervenkerne, deren somato-motorischen Anteile eher medial und deren somato-afferenten Anteile eher lateral liegen, dazwischen befinden sich die viszeroefferenten und -afferenten Kerne. Dieser Gliederung entspricht der des Rückenmarks in Grundplatte und Flügelplatte und ist in dieser Höhe quasi "hinten aufgeklappt", so dass die posterioren Anteile seitlich und die anterioren Anteile medial zum Liegen kommen. In der Brücke befinden sich als Ursprungskerne des Trillingsnervs der Nucleus motorius nervi trigemini (V), der kaudale Anteil des Nucleus mesencephalicus nervi trigemini (V), der Nucleus pontinus nervi trigemini (V, klinisch: Nucleus sensorius principalis nervi trigemini) und der obere Teil des Nucleus spinalis nervi trigemini (V). Medial davon befinden sich der Nucleus nervi facialis (VII), der Nucleus nervi abducentis (VI) und lateral-hinten die Nuclei vestibularis (VIII). Die Fasern des Fazialis müssen erst nach hinten um den Abduzenskern herumziehen (inneres Fazialisknie), bevor sie wieder nach vorne laufen. Von posterior außen ist diese Stelle als Colliculus facialis in der Rautengrube sichtbar. In der Mitte der seitlichen Brücke tritt der Nervus trigeminus (V) an die Oberfläche, am unteren Brückenanteil treten der Nervus abducens (VI) und im Kleinhirnbrückenwinkel der Nervus facialis (VII) und der Nervus vestibulochochlearis (VIII) aus.

Von den Nuclei nervi abducentis (VI) ziehen efferente Fasern über das mediale Längsbündel ins Mittelhirn zu den Okulomotoriuskernen der Gegenseite, die dazu dienen die Augenbewegungen zu synchronisieren. Ein Blick nach links mit Auswärtsbewegung des linken Auges nach temporal (N. abduzens links) wird so sinnvollerweise von einer Einwärtsbewegung des rechten Auges nach medial (N. oculomotorius rechts) begleitet.

Oben in der Rautengrube findet sich lateral noch der Locus caeruleus (blaue Stelle). In der hinteren Brückenhaube liegt außerdem ein Teil der Formatio reticularis.

Hinten an der Brücke über den seitlichen Öffnungen des vierten Ventrikels setzen die Pedunculi cerebelli (Kleinhirnstiele) an, über die die Brücke mit dem Kleinhirn verbunden ist.

Eine Läsion des medialen Längsbündels ist z.B. bei der multiplen Sklerose möglich und führt zum klinischen Bild der internucleären Opthalmoplegie. Symptome sind Doppelbilder, ein dissoziierter Nystagmus, eine fehlende Einwärtsdrehung des rechten Augens beim Blick nach links und umgekehrt bei funktionierender Konvergenz.

Medulla oblongata

Die Medulla oblongata enthält einige wichtige Reflexzentren, die für die Schutzreflexe (Husten, Niesen, Schluckreflex, Erbrechen) und vegetative Funktionen wie Atmung und Kreislaufregulation verantwortlich sind.

Äußere Gestalt

Auf der anterioren Fläche des verlängerten Marks erkennt man die Fissura mediana anterior und links und rechts davon die Vorwölbung der Pyramidenbahn, die Pyramis medullae oblongatae (Pyramide). Deren Fasern kreuzen zu 70-90% kaudal in der Decussatio pyramidum, die auch den Übergang in die Medulla spinalis definiert, zur Gegenseite. Seitlich folgen die Oliven, die nach vorne durch den Sulcus anterolateralis und hinten durch den Sulcus retroolivaris begrenzt werden. Blickt man von hinten auf den Hirnstamm so sieht man von medial nach lateral den Sulcus medianus posterior, den Fasciculus gracilis, der sich nach oben in das Tuberculum gracile (Nucleus gracilis) fortsetzt, den Sulcus intermedius posterior und den Fasciculus cuneatus, der sich ebenfalls nach oben in das Tuberculum cuneatum (Nucleus cuneatus) fortsetzt, wo die beiden Hinterstränge auf den Lemniscus medialis umgeschaltet werden.

Der Sulcus medianus posterior wird nach oben durch den Obex (Riegel) unterbrochen, an dem sich der Zentralkanal zum vierten Ventrikel hin öffnet. Dessen Boden wird als Fossa rhomboidea (Rautengrube) bezeichnet, ihr unteres Drittel wird vom oberen Drittel des Tegmentum der Medulla oblongata gebildet. Von oben nach unten erkennt man in der Bodenplatte neben dem Sulcus medianus posterior die Eminentia medialis (mediale Erhebung) und den Colliculus facialis (kranial von diesem liegt der Locus caeruleus (blaue Stelle)), die alle zur Brücke gehören. Lateral davon verläuft der beim Erwachsenen kaum noch zu erkennende Sulcus limitans, der die Grenze zwischen Grundplatte (motorische Kerne) und Flügelplatte (afferente Kerne) markiert und Richtung Obex zusammenläuft. Fast waagerecht unter den Kleinhirnsstielen verlaufen die markhaltigen Striae medullaris (Markstreifen) vom Sulcus medianus - aus dem Olivensystem kommend - über die Area vestibularis hinweg zu den Pedunculi cerebellaris inferior. Unterhalb der Markstreifen Richtung Obex befindet sich das Trigonum nervi hypoglossi, das Trigonum nervi vagi und die Area postrema (das Brechzentrum).

Innerer Aufbau auf Höhe des Obex

Entlang der Mittellinie der Medulla befindet sich vorne die Pyramidenbahn, dahinter der Lemniscus medialis, dahinter der Fasciculus longitudinals medialis und dahinter (von posterior außen als Trigonum nervi hypoglossi zu sehen) der Nucleus nervi hypoglossi. An diesen schließt sich lateral der Nucleus posterior nervi vagi an, von außen als Trigonum nervi vagi zu erkennen, gefolgt von den Nuclei tractus solitarii (mit dem Tractus solitarius im Zentrum der Kerngruppe) und ganz lateral dem Tuberculum cuneatus, das ebenfalls von außen zu sehen ist. Im anterioren Teil des Medulla hinter der Pyramidenbahn und lateral vom medialen Lemniscus findet man den Nucleus olivaris principalis (Olivenkern) mit dem kleinen Nucleus olivaris accessorius medialis. Hinter dem Olivenkern befinden sich von medial nach lateral Anteile der Formatio reticularis und der Nucleus ambiguus, dessen Fasern sich je nach Höhe den Hirnnerven IX, X und XI anschließen, um die Rachen-, Kehlkopf- und Kopfwendermuskeln motorisch zu innervieren. In der Seitenwand liegen dann noch der Tractus spinothalamicus (protopathische Schmerz-Temperatur-Bahn) (vorm Austritt von IX, X, IX im Sulcus retroolivaris) und der Nucleus et tractus spinalis nervi trigemini (hinterm Austritt von IX, X, IX).

Am Übergang vom verlängerten Mark zur Brücke unterhalb der Nuclei vestibularis befinden sich die Nuclei cochlearis, beide sind von posterior als Area vestibularis und Area auditoria zu erkennen. Medial davon liegen der Nucleus salivatorius inferior und der Nucleus salivatorius superior, die für die parasympathische Innervation der Speicheldrüsen und Tränendrüse zuständig sind.

Aus der Medulla treten aus: Der Nervus glossopharyngeus (IX), der Nervus vagus (X) und die Radices craniales des Nervus accessorius (XI) im Sulcus retroolivaris und der Nervus hypoglossus (XII) im Sulcus anterolateralis.

{{Nei Eine Ischämie der dorsolateralen Medulla oblongata durch Verschluss der A. inferior posterior cerebelli (PICA) oder der A. vertebralis ist die Ursache des Wallenberg-Syndroms. Klinik: Ipsilateral Horner-Syndrom (Sympathikus), dissoziierte Sensibilitätsstörung im Gesicht (Ausfall der protopathischen Schmerz- und Temperaturempfindung, Nucleus spinalis nervi trigemini), Gaumensegelparese (Nucleus ambiguus), Hemiataxie (Tractus spinocerebellaris anterior). Kontralateral dissoziierte Sensibilitätsstörung des Körpers (Ausfall von Schmerz- und Temperaturempfindung, Tractus spinothalamicus lateralis).

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