Thalamus

Lage des Thalamus im Gehirn, Embryonalstadium im Sagittalschnitt
Thalamus (10), frontaler Schnitt

Der Thalamus (von altgriechisch θάλαμοςthálamos, deutsch ‚Schlafgemach‘, ‚Kammer‘) bildet den größten Teil des Zwischenhirns. Er setzt sich aus vielen Kerngebieten zusammen, die eine besonders starke Verbindung zur gesamten Großhirnrinde aufweisen.

Im Laufe der Hirnentwicklung spaltet sich der Thalamus in zwei Anteile. Der „eigentliche“ Thalamus muss daher genauer als Thalamus dorsalis bezeichnet werden. Seine Aufgabe ist die Modulation der ein- und ausgehenden Informationen zum Großhirn und somit der kortikalen Erregung. Der Thalamus ventralis (nicht zu verwechseln mit der ventralen Kerngruppe des Thalamus dorsalis) kontrolliert und moduliert wiederum die Erregung des eigentlichen Thalamus (dorsalis). Alternativ wird auch das Begriffspaar Thalamus (für Thalamus dorsalis) und Subthalamus (für Thalamus ventralis) verwendet.

Bei den meisten Menschen sind der rechte und linke Thalamus entwicklungsbedingt über eine dünne Bindegewebsbrücke, die Adhaesio interthalamica (auch Massa intermedia) verwachsen. Diese enthält jedoch nur in Ausnahmefällen kreuzende Fasern (Kommissuren).

Thalamuskerne

Schema I eines linken Thalamus
Schema II eines linken Thalamus

Entsprechend ihrer Efferenzen und vor allem ihres Einflusses auf die Großhirnrinde werden spezifische und unspezifische Thalamuskerne unterschieden. Diese Unterscheidung ist jedoch umstritten, da die Sonderung nicht so scharf wie vermutet ist: Unspezifische Kerne haben teilweise eng abgrenzbare Projektionen und auch die Efferenzen spezifischer thalamischer Kerne sind oft nicht nur auf ein Cortexareal beschränkt. Der Anschaulichkeit halber wird die Unterteilung jedoch oft noch getroffen.

Spezifische Thalamuskerne

Die spezifischen Thalamuskerne werden in ihrer Gesamtheit auch als Palliothalamus bezeichnet. Sie sind jeweils mit abgrenzbaren Bereichen der Großhirnrinde verbunden und werden deshalb als spezifisch bezeichnet. Sie erhalten sensible (Tasten, Vibration, Schmerz) und sensorische (Sehen, Hören, Schmecken) Impulse aus der Peripherie (Sinnesorgane) und leiten diese nach Umschaltung über die Thalamusstrahlung an die zuständigen Bezirke in der Großhirnrinde weiter. Außerdem werden Informationen aus motorischen Zentren (Kleinhirn, Basalganglien) an die motorischen Areale der Großhirnrinde geleitet.

Die spezifischen Thalamuskerne sind:

Unspezifische Thalamuskerne

Die unspezifischen Thalamuskerne, auch unter dem Namen Truncothalamus bekannt, haben nur wenige direkte Verbindungen zur Großhirnrinde und diese sind, im Gegensatz zu denen der spezifischen Thalamuskerne, nicht auf bestimmte Bereiche eingrenzbar. Sie sind efferent vor allem mit den spezifischen Thalamuskernen verbunden, steuern diese also an. Auch hierdurch kommt es bei Erregung der unspezifischen Thalamuskerne zu einer unspezifischen Aktivierung der Großhirnrinde. Afferenzen erhalten sie vor allem aus der Formatio reticularis, aus dem Kleinhirn und aus den Basalganglien.

Wichtige unspezifische Kerne:

Funktion

Video: Was passiert in unserem Gehirn bei Angst?

Zuführende (afferente) Nervenzellen leiten Informationen aus dem Körper und den Sinnesorganen in den Thalamus, wo sie in den „spezifischen Thalamuskernen“ jeweils auf eine nachfolgende Nervenzelle umgeschaltet werden, die zur Großhirnrinde führt. Diese Umschaltung (Synapse) ermöglicht eine primitive Informationsverarbeitung, indem der Thalamus als Filter fungiert und entscheidet, welche Informationen für den Organismus im Moment so wichtig sind, dass sie an die Großhirnrinde weitergeleitet und bewusst werden sollen. Der Thalamus wird deshalb oft als „Tor zum Bewusstsein“ bezeichnet. Gesteuert wird diese Umschaltung/Informationsverarbeitung von den „unspezifischen Thalamuskernen“, die wiederum von anderen Hirnarealen ihren Input bekommen. Diese Regulation ist notwendig, damit der Thalamus Entscheidungen („Was ist gerade wichtig?“) auf die Gesamtsituation (z. B. Schlaf, Futtersuche, Paarungszeit) abstimmen kann. Die zuführenden Nervenzellen zum Thalamus sind überwiegend überkreuzt, so dass jede Thalamusseite die gegenüberliegende Körperhälfte repräsentiert.

Im Thalamus befinden sich auch Opioidrezeptoren.

Thalamus ventralis

Für das Prinzip der Verschaltung des Thalamus (dorsalis) ist es entscheidend, dass alle corticothalamischen und thalamocorticalen Projektionen reziprok sind. Das heißt, dass eine Erregung des Cortex durch den Thalamus (dorsalis) nun reziprok auch eine Erregung des Thalamus (dorsalis) durch den Cortex zur Folge hat. Dies gilt analog auch für hemmende Impulse des Thalamus (dorsalis). Somit wird schnell klar, dass eine reziproke Erregung schnell zu einer corticalen Übererregung führen würde, während eine Hemmung des Cortex über die reziproke Hemmung des Thalamus (dorsalis), dazu führen würde, dass der Cortex im Ruhezustand gar nicht mehr aktiviert werden könnte.

Daher muss es eine zweite Regulationsstation für den Thalamus (dorsalis) geben. Dies ist der Thalamus ventralis (auch Subthalamus), der entwicklungsgeschichtlich vom Thalamus (dorsalis) abgespalten wird. Zum Thalamus ventralis gehören unter anderem wichtige Kerngebiete, die funktionell den Basalganglien zugeordnet werden (Nucleus subthalamicus und Globus pallidus). Durch eine komplizierte Verschaltung innerhalb der Basalganglien kontrollieren diese Kerne den Thalamus (dorsalis) direkt (im Falle des internen Segment des Globus pallidus) oder indirekt. Siehe hierzu den Artikel zur Funktion der Basalganglien.

Eine andere wichtige Kontrollinstanz des Thalamus ventralis ist der Nucleus reticularis thalami (netzartiger Thalamuskern), der den Thalamus (dorsalis) netzartig umgibt. Er ist intern derart gegliedert, dass es im Nucleus reticularis entsprechende Areale für jedes Areal des Thalamus (dorsalis) gibt. Der Nucleus reticularis erhält ebenfalls Fasern des Cortex, die Kopien aller Projektionen des Cortex auf den Thalamus (dorsalis) erhalten und projiziert seinerseits mit zeitlicher Verzögerung nun antagonistisch auf das entsprechende thalamische Areal. Eine erregende Projektion auf den Thalamus (dorsalis) bewirkt somit über den Nucleus reticularis eine zeitlich verzögerte Hemmung des erregten Thalamuskerns. Eine Hemmung des Thalamus (dorsalis) wird analog über den Nucleus reticularis aufgehoben. Somit wird das oben geschilderte „Dilemma“ gelöst.

Krankheiten

Eine Schädigung des Thalamus betrifft vor allem die entgegengesetzte (kontralaterale) Körperseite und führt zu folgender Art von Störungen:

Siehe auch

Literatur

  • R. Nieuwenhuys, J. Voogd, C. van Huijzen: Das Zentralnervensystem des Menschen. Ein Atlas mit Begleittext. Springer, Berlin/Heidelberg 1980, ISBN 978-3-540-10031-7.
  • E. Eitschberger: Entwicklung und Chemodifferenzierung des Thalamus der Ratte. Springer, Berlin/Heidelberg 1970.
  • Justin L. Song: Thalamus. Anatomy – Functions and Disorders. Nova Science Publishers, 2011, ISBN 978-1-61324-152-3.
  • Joachim K. Krauss, Jens Volkmann: Tiefe Hirnstimulation. Springer Nature Switzerland, 2019.
  • J. M. Shine, L. D. Lewis, D. D. Garrett et al. The impact of the human thalamus on brain-wide information processing. In: Nat Rev Neurosci. 24, 2023, S. 416–430. doi:10.1038/s41583-023-00701-0.

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Schema II eines linken Thalamus.
Was passiert in unserem Gehirn bei Angst?.webm
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Angst löst im Gehirn verschiedene Reaktionen aus. Ein lautes Geräusch etwa leitet der Thalamus an die Amygdala weiter. Das ist die Hirnregion, die für die Einschätzung von Gefahr zuständig ist. Sie leitet die körperlichen Angstreaktionen ein.
Human brain frontal (coronal) section description 2.JPG
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John A Beal, PhD

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Frontal (Coronal) section of the brain

  1. Medulla spinalis
  2. Decussatio pyramidum
  3. Hilum nuclei olivaris inferioris
  4. Nucleus olivaris inferior
  5. Pons
  6. Arteria cerebri posterior (?)
  7. (Tractus cerebellorubralis)
  8. Nucleus ruber
  9. Ventriculus tertius
  10. Thalamus
  11. Capsula interna
  12. Putamen
  13. Capsula externa / Claustrum / Capsula extrema
  14. Nucleus caudatus (Corpus)
  15. Stria terminalis et Vena thalamostriata superior
  16. Lamina affixa / Ventriculus lateralis, Pars centralis
  17. Taenia choroidea / Plexus choroideus ventriculi lateralis
  18. Fornix, Crus
  19. Corpus callosum, Truncus
  20. Gyrus cinguli
  21. Fissura longitudinalis cerebri
  22. Gyrus frontalis superior (?)
  23. Insula
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  27. Gyrus parahippocampalis
  28. Crus cerebri
  29. Substantia nigra
(font: arial black, size: 8)
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Median sagittal section of brain of human embryo of three months.
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