Mittelhirn

Hirnstamm mit dem Mittelhirn (B) über dem Pons (C), der gemeinsam mit der Medulla oblongata (D) das Rautenhirn bildet – Ansicht von dorsal mit Blick auf die Vierhügelplatte und die Rautengrube (nach Abtragen des Kleinhirns); oben Anteile des Thalamus des Zwischenhirns (A)

Das Mittelhirn oder Mesencephalon ist ein Teil des Hirnstamms und liegt zwischen Brücke (Pons) und Zwischenhirn (Diencephalon). Während das Mittelhirn bei Fischen und Reptilien noch übergeordnete integrative Funktionen ausübt und Sehbahn, Hörbahn und die Bahnen der Oberflächensensibilität hier enden, ist es bei Säugetieren die Verbindung zwischen Rautenhirn und Zwischenhirn und vor allem für die Koordination der Motorik zuständig, wird dabei aber durch übergeordnete Zentren weitgehend kontrolliert. Das Mittelhirn steuert die meisten Augenmuskeln und ist ein wichtiger Bestandteil des extrapyramidalen Systems.[1]

Das Mittelhirn lässt sich grob in drei Schichten gliedern. In der vorne gelegenen Basis des Mittelhirns liegen die Großhirnschenkel (Crura cerebri), nach dorsal folgt die Mittelhirnhaube (Tegmentum mesencephali). Beide zusammen werden auch als Pedunculi cerebri („Großhirnstiele“) bezeichnet. Darauf folgt das Mittelhirndach (Tectum mesencephali oder Lamina tecti). Zwischen Tegmentum und Tectum liegt der beim erwachsenen Menschen etwa 1,5 cm lange Hirnwasserkanal des Mittelhirns (Aquaeductus mesencephali), der vom Zentralen Höhlengrau umgeben wird.[2]

Großhirnschenkel

Schema eines Transversalschnitts durch das Mittelhirn in Höhe der oberen Hügel (1) des Mittelhirndachs (Tectum mesencephali) dorsal von Aquädukt (2) und Zentralem Grau (3).
Der Großhirnschenkel zwischen Fossa interpeduncularis (4) und Sulcus lateralis (5) ventral der Substantia nigra (6) führt die corticobulbären und corticospinalen (f, Pyramidenbahn) Fasern sowie daneben medial (g) und lateral (d) corticopontine Fasern langer absteigender Bahnen.
Lange aufsteigende Bahnen sind der Lemniscus medialis (a’, e) und der Lemniscus lateralis (a’), zu den Kerngebieten der Mittelhirnhaube (Tegmentum mesencephali) zählen der Nucleus ruber (7) und Ursprungskerne (8’) des Nervus oculomotorius (8).

Die beiden Großhirnschenkel (Crura cerebri, Singular Crus cerebri) machen den vorderen (ventralen) Bereich des Mittelhirns aus. Sie sind an der Hirnoberfläche je durch seichte Furchen seitlich (Sulcus lateralis mesencephali) abgrenzbar und zur Mitte hin (medial) ventral durch eine Vertiefung zwischen ihnen abgesetzt, die Fossa interpeduncularis. In einer medialen Rinne (Sulcus oculomotorius) tritt der Nervus oculomotorius an die Oberfläche.[3] Vom Zwischenhirn her schieben sich Mamillarkörper (Corpus mamillare, bei Primaten paarig) und Hypophysenstiel zwischen die Großhirnschenkel. Kaudal grenzen die Großhirnschenkel an den Pons.[4]

Die Großhirnschenkel enthalten den Hauptteil der von der Großhirnrinde (Cortex cerebri) u. a. durch die Capsula interna zu tieferen Regionen des zentralen Nervensystems absteigenden Bahnen. Hierbei liegen jederseits die zum Rückenmark und zu Hirnnervenkernen ziehenden Nervenfaserstränge (Fibrae corticospinales bzw. corticonucleares) zwischen den beiden Portionen der zu Brückenkernen ziehenden Fasern (Fibrae corticopontinae), die als Pars frontalis (Fibrae frontopontinae) den medialen Teil und als Pars occipitotemporalis (Fibrae occipito- und parietotemporopontinae) den lateralen Teil eines Crus cerebri bilden.

Wegen dieser Anordnung der langen absteigenden Bahnen sind sowohl bei lateralen wie bei medialen Schädigungen der Großhirnschenkel oft zunächst die kortikopontinen – zu den Brückenkernen absteigenden und dort meist umgeschalteten – Faserbündel betroffen, was sich als funktionelle Störung des Kleinhirns (Cerebellum) zeigen kann. Erst bei fortschreitendem Prozess kommt es von medial her zu Beeinträchtigungen somatomotorischer Hirnnerven und dann der Pyramidenbahn, von lateral her in umgekehrter Abfolge.[5]

Ein Großhirnschenkel bildet jederseits die ventrale Basis eines Hirnstiels (Pedunculus cerebri), in dem noch weitere Faserzüge ab- und aufsteigen und die Mittelhirnhaube durchziehen. Die Ausdrücke Crura cerebri und Pedunculi cerebri werden in älterer Literatur von einigen Autoren gelegentlich synonym verwendet.[6]

Mittelhirnhaube

Die Haube (Tegmentum) des Mittelhirns ist der große Bereich zwischen dem dorsal liegenden Mittelhirndach (Tectum) und der Abgrenzung beider Großhirnschenkel ventral. Im Tegmentum mesencephali liegen verschiedene Strukturen sowohl von Grauer als auch von Weißer Substanz.

Schema eines Mittelhirnschnittes mit Strukturen der Mittelhirnhaube zwischen Großhirnschenkeln und Mittelhirndach (obere Hügel)

Zu den Großhirnschenkeln beidseits abgrenzend liegt die durch pigmenthaltige Neuronen dunkle Substantia nigra, ein für die Bewegungssteuerung bedeutsames Kerngebiet, verbunden mit subkortikalen Kernen der Motorik von Endhirn und Zwischenhirn (siehe Basalganglien und Parkinson-Krankheit). Sie wird ebenso wie der größte Kern in der Mitte der Haube, der rötliche Nucleus ruber, funktionell dem extrapyramidal-motorischen System zugeordnet. Die Mittelhirnhaube enthält daneben die Ursprungskerne der Hirnnerven III und IV für innere und äußere Augenmuskulatur: Nucleus nervi oculomotorii und Nucleus accessorius nervi oculomotorii (Edinger-Westphal-Kern) sowie Nucleus nervi trochlearis (nahe den unteren Hügeln). Der Nucleus mesencephalicus nervi trigemini ist ein dem V. Hirnnerven zugehöriges Kerngebiet afferenter Neuronen, ähnlich einem Spinalganglion. Weitere Kerne des Tegmentums liegen nahe der Raphe und in der mesenzephalen Formatio reticularis. Das zentrale oder periaquäduktale Grau (Substantia grisea centralis) umgibt den Aquädukt (Aquaeductus mesencephali) genannten Teil des Ventrikelsystems im Mittelhirn. Die Area tegmentalis ventralis ist Teil des mesolimbischen Systems.[3]

Zur Weißen Substanz im Tegmentum gehören insbesondere verschiedene aufsteigende Bahnen, die das Mittelhirn durchziehen. Im sogenannten Trigonum lemnisci liegen Lemniscus medialis, trigeminalis und lateralis beieinander und der Tractus spinothalamicus lateralis nahe unter der Hirnoberfläche. Ventral des Aquädukts verlaufen in Nähe des zentralen Höhlengraus mediales Längsbündel (MLF, Fasciculus longitudinalis medialis), dorsales Längsbündel (Fasciculus longitudinalis dorsalis) und die zentrale Haubenbahn (Tractus tegmentalis centralis). Weitere Bahnen in der Haube gehen von Strukturen des Mittelhirns aus (z. B. Tractus rubrospinalis, Tractus tectospinalis) und kreuzen oder enden hier.

Mittelhirndach

Vierhügelplatte (Lamina tecti) mit den oberen (2) und den unteren (4) Hügeln

Das Mittelhirndach (Tectum mesencephali) ist der dorsale Teil des Mittelhirns. Es besteht aus einer dünnen Platte, die als Vierhügelplatte (Lamina quadrigemina oder Lamina tecti) bezeichnet wird. Die beiden mundwärts gelegenen Hügel (Colliculi rostrales) werden beim Menschen auch als obere Hügel (Colliculi superiores) bezeichnet. Dazu analog werden die beiden mundfernen Hügel (Colliculi caudales) beim Menschen als untere Hügel (Colliculi inferiores) bezeichnet. Zusammen werden die Hügel auch als Vierhügel[7] oder Corpora quadrigemina[8] bezeichnet. In der Tieranatomie spricht man aufgrund der nicht aufrechten Körperhaltung stattdessen von vorderen bzw. hinteren Hügeln. Die Colliculi superiores (genannt auch Colliculi optici und Sehhügel) sind wichtig für die optischen Reflexe, die Colliculi inferiores sind Umschaltstation der Hörbahn. Mundwärts (rostral) der Vierhügelplatte liegt die Area pretectalis.[2][1]

Bei Vögeln sind nur die vorderen Hügel ausgebildet und sehr stark entwickelt. Hier liegt das primäre Sehzentrum der Vögel, es wird auch als Tectum opticum bezeichnet. Bei Fischen und Amphibien übernimmt das Mittelhirn noch weitgehend die Funktion des Endhirns der Säuger.[1]

Kerngebiete und Bahnen im Mittelhirn

Lage des Mittelhirns (rot) im Gehirn und im Schädel

Folgende wichtige Kerngebiete liegen im Mittelhirn:[6]

Wichtige Leitungsbahnen des Mittelhirns sind:[6]

Weblinks

Wiktionary: Mittelhirn – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. a b c Gerhard Böhme: Lehrbuch der Anatomie der Haustiere. Band 4. Georg Thieme, Stuttgart, ISBN 978-3-8304-4150-2, S. 110–117.
  2. a b T.H. Schiebler, W. Schmidt: Lehrbuch der gesamten Anatomie des Menschen: Cytologie Histologie Entwicklungsgeschichte Makroskopische und Mikroskopische Anatomie. 3. Auflage. Springer, Berlin 2013, ISBN 978-3-662-22083-2, S. 668.
  3. a b Norbert Ulfig: Kurzlehrbuch Neuroanatomie. Georg Thieme, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-13-152721-9, S. 100.
  4. Wolfgang Dauber: Feneis' Bild-Lexikon der Anatomie. Georg Thieme, Stuttgart 2005, ISBN 978-3-13-330109-1, S. 348–356.
  5. Martin Trepel: Neuroanatomie. 7. Auflage. Elsevier GmbH, Deutschland 2017, ISBN 978-3-437-41288-2.
  6. a b c Herbert Lippert: Anatomie kompakt. Springer, Berlin 2013, ISBN 978-3-642-95726-0, S. 317–318.
  7. Vgl. etwa Fedor Krause: Operative Freilegung der Vierhügel, nebst Beobachtungen über Hirndruck und Dekompression. In: Zentralblatt für Chirurgie. Band 53, 1926, S. 2812 ff.
  8. Vgl. Hermann Nothnagel: On the diagnosis of diseases of the corpora quadrigemina. In: Brain. Band 12, 1889, S. 21 ff.

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Human brainstem - thalamus posterior-inferior view
  1. Pulvinar thalami
  2. Colliculi superioris
  3. Brachium colliculi superioris
  4. Colliculi inferiores
  5. Brachium colliculi inferioris
  6. Corpus geniculatum mediale
  7. Corpus geniculatum laterale
  8. Crus cerebri

The Metathalamus of the Dorsal Thalamus is made up of two nuclei tucked under the Pulvinar. These are the Medial and Lateral Geniculate Bodies.

The Medial Geniculate Body receives input from the Brachium of the Inferior Colliculus and is part of the Auditory Pathway. The Lateral Geniculate Body is part of the Visual Pathway receiving fibers from the Optic Tract. The Lateral Geniculate Body also gives rise to visual reflex fibers which enter the Superior Colliculus via the Brachium of the Superior Colliculus.
Gray710.png
Axial section through mid-brain. (Schematic.) (Testut.) 1. Corpora quadrigemina. 2. Cerebral aqueduct. 3. Central gray stratum. 4. Interpeduncular space. 5. Sulcus lateralis. 6. Substantia nigra. 7. Red nucleus of tegmentum. 8. Oculomotor nerve, with 8’, its nucleus of origin. a. Lemniscus (in blue) with a’ the medial lemniscus and a" the lateral lemniscus. b. Medial longitudinal fasciculus. c. Raphé. d. Temporopontine fibers. e. Portion of medial lemniscus, which runs to the lentiform nucleus and insula. f. Cerebrospinal fibers. g. Frontopontine fibers.
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Cross section of en:mid brain
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Human brainstem and thalamus - posterior view

  1. Taenia choroidea (and lateral: Lamina affixa, Stria terminalis)
  2. Thalamus, Pulvinar thalami
  3. (Ventriculus tertius)
  4. Stalk of Glandula pinealis
  5. Habenula
  6. Stria medullaris
  7. Colliculus superior
  8. Brachium colliculi superioris
  9. Colliculus inferior
  10. Brachium colliculi inferioris
  11. Corpus geniculatum mediale
  12. Sulcus medianus
  13. Pedunculus cerebellaris superior
  14. Pedunculus cerebellaris inferior
  15. Pedunculus cerebellaris medius
  16. Tuberculum anterius thalami
  17. Obex, Area postrema

A: Thalamus, B: Mesencephalon, C: Pons, D: Medulla oblongata

On this specimen, the following thalamic structures can be seen: 1. the Epithalamus (Stria Medullaris Thalami, Habenula, & Pineal), 2. the Anterior Nucleus of the dorsal thalamus (Anterior Tubercle) and, 3. the Pulvinar (the large posterior portion of the dorsal thalamus which overhangs the midbrain.

The Medulla, Pons & Midbrain are delineated on the posterior surface of the brainstem.

NOTE: The 4 Colliculi of the tectum are refered to collectively as the Quadrigeminal Plate.

The three Cerebellar Peduncles are shown here as they enter the brainstem on each side. In the Midbrain identify the Superior Colliculus and Inferior Colliculus. Also identify the Brachium of the Superior Colliculus and the Brachium of the Inferior Colliculus which connect with the Lateral Geniculate Body and Medial Geniculate Body, respectively.

The cerebellum forms the roof of the 4th ventricle and is connected to the brainstem by 3 pairs of peduncles or pillars (shown on right side of brainstem) . The peduncles are made up of axons entering and leaving the cerebellum. The Inferior Cerebellar peduncle projects from the medulla, the large Middle Cerebellar Peduncle projects from the Pons, and the Superior Cerebellar Peduncle connects with the midbrain.


(font: arial black, size: 10)