Die Basalganglien oder Basalkerne sind Klumpen grauer Masse, die sich unterhalb der Hirnrinde in der Tiefe beider Großhirnhemisphären befinden (1). Diese Kerne können unterschiedliche Formen haben und sind an der Steuerung von Bewegungen beteiligt.
Die Basalganglien sind von der weißen Masse der Großhirnhemisphäre umgeben, und die einzelnen Kerne, die in ihren Aufbau eingehen, bilden die Wände der seitlichen Großhirnkammern.
In diesem Artikel werden wir über
die Typen und Funktionen der einzelnen Basalganglien sprechen.
Typen der Basalganglien
Zu den Basalganglien gehören:
- Corpus striatum
- Claustrum
- die Amygdala
- Substantia nigra
- Subthalamussegel (1).
Wir können diese Kerne in
die folgenden Gruppen einteilen:
- Eingangs-Kerne: Corpus striatum
(Caudat, Putamen), - Zwischen-Kerne: Globus Pallidus
Externa, Substantia Nigra und Nucleus subthalamicus, - Output-Kerne: Substantia Nigra und
Globus Pallidus (1).
Funktionen der Basalganglien
Um die Funktionen der Basalganglien zu verstehen, müssen wir das extrapyramidale System nennen. Dieses System ist der Teil des Gehirns und des Hirnstamms, der an der motorischen Kontrolle beteiligt ist, mit Ausnahme des kortikospinalen Systems (Pyramide). Es umfasst:
- Basalganglien und ihre Bahnen
- Anteile der Großhirnrinde, die Projektionen zu den Basalganglien geben
- Anteile des Kleinhirns, die Projektionen zu den Basalganglien geben
- Teile der retikulären Formation, die mit den Basalganglien und der Großhirnrinde verbunden sind
- Thalamuskerne, die mit den Basalganglien und der retikulären Formation verbunden sind.
Die Rolle des extrapyramidalen Systems besteht in der Kontrolle automatischer Bewegungen, des Skelettmuskeltonus und der Aufrechterhaltung von Haltungsreflexen.
Die Basalganglien üben ihre Rolle in der motorischen Kontrolle durch ständige Interaktion mit der Großhirnrinde und der kortikospinalen Bahn aus (1). Sie erhalten Informationen hauptsächlich von der Großhirnrinde und senden Informationen aus.
Nahezu alle motorischen und sensorischen Nervenfasern, die die Großhirnrinde die Großhirnrinde mit dem Rückenmark verbinden, verlaufen zwischen den großen Ansammlungen der Basalganglien (Nucleus caudatus und Putamen) und werden als innere Hirnkapsel bezeichnet.
Die Verbindungen des motorischen Kortex, des Thalamus und der gemeinsamen Schaltkreise von Hirnstamm und Kleinhirn sind sehr wichtig. Der Hauptschaltkreis des Basalgangliensystems umfasst nämlich eine große Anzahl von Verbindungen zwischen den Basalganglien selbst sowie zahlreiche Ein- und Ausgänge zwischen den motorischen Regionen des Gehirns und den Basalganglien.
Zu den wichtigsten Funktionen der
Basalganglien gehören:
- Repräsentiert das akzessorische motorische System. Vermittelt zwischen neokortikalen motorischen Zentren und den „älteren“ motorischen Arealen des Hirnstamms Selektiert die zielgerichtete und gewünschte Motorik und unterdrückt unerwünschte Bewegungen.
- Wirkt durch Modifikation der laufenden neuronalen Aktivität in den motorischen Projektionen
- Übernimmt eine hemmende Rolle bei der motorischen Kontrolle
- Hemmt den Muskeltonus (Gleichgewicht zwischen erregenden und eingehenden Eingangssignalen entsprechend den PMN, die am Skelettmuskel enden)
- Überwacht und reguliert langsame und kontinuierliche Kontraktionen (Gleichgewicht, Körperposition, etc.)
- Reguliert die Aufmerksamkeit und individuelle kognitive Prozesse
- Beteiligt sich an der motorischen Planung und am Lernen
- Unterstützt die Großhirnrinde bei der Ausführung unbewusster, erlernter Bewegungen
- Temporales Bewegungsmuster und Abstufung der Bewegungsintensität (2).
Eine der Hauptaufgaben der Basalganglien ist die Beteiligung an der Kontrolle komplexer Bewegungsmuster wie: Schreiben von Buchstaben, Schneiden von Papier mit einer Schere, Werfen eines Balls in einen Korb, Hinzufügen des Balls beim Fußball, viele Aspekte der Vokalisation, kontrollierte Augenbewegungen oder buchstäblich alle unsere anderen geschickten Bewegungen.
Die kognitive Steuerung der Motorik, bei der der Nucleus caudatus eine große Rolle spielt, ist eine weitere wichtige Funktion der Basalganglien. Ebenso ist die Planung, welche Bewegungsmuster zusammen oder in welcher Reihenfolge eingesetzt werden, um ein komplexes Ziel zu erreichen, eine weitere Aufgabe der Basalganglien.
Basalganglien-Neurotransmittersysteme
Dieses hochentwickelte System besteht aus mehreren wichtigen Segmenten oder Systemen. Diese sind:
- Ein System von Dopamin-Neuronen, die sich in der Substantia nigra befinden und Projektionen in den Nucleus caudatus und das Putamen geben.
- Ein System von GABA-haltigen Neuronen, die sich im Nucleus caudatus und im Putamen befinden und Projektionen in die Substantia nigra geben.
- Ein System von Acetylcholin-Neuronen, das sich in der Großhirnrinde befindet und Projektionen in den Nucleus caudatus und das Putamen gibt.
- Noradrenerge, Serotonin und andere neuronale Systeme befinden sich außerhalb des Basalgangliensystems und liefern Projektionen in dieses System.
Striatum
Corpus striatum baut die Kerne lentiformis und caudatus auf. Der Nucleus lentiformis besteht aus dem Putamen und dem Globus pallidus. Der Globus pallidus ist die innere Schicht, während sich das Putamen außen befindet.
Der Streifenkörper ist in einen dorsalen und ventralen Teil unterteilt. Der dorsale Teil ist mit dem somatosensorischen und somatomotorischen System verbunden, der ventrale mit dem limbischen System. Alle Informationen, die an die Basalganglien gerichtet sind, gehen durch das Striatum.
Der dorsale Teil des Striatums wird von einem repatriierten und einem linsenförmigen Nukleus gebildet. Die Linse grenzt außen an eine weiße Masse – das Putamen – und innen an den Globus palidus.
Diese beiden Elemente sind durch Fasern der inneren Kapsel getrennt, aber an einigen Stellen durch Zellbrücken verbunden. Das Putamen bildet zusammen mit dem Nucleus caudatus das Neostriatum, der Globus palidus das Paleostriatum (2).
Nucleus caudatus
Der Nucleus caudatus hat die Form des Buchstaben C. Er besteht aus Kopf, Körper und Schwanz. Mit seinen Strukturen ist er am Aufbau der seitlichen Hirnkammer beteiligt. An der Innenseite des Nucleus caudatus befindet sich der Thalamus.
Zwischen diesem Nucleus und dem Thalamus befindet sich die Stria terminalis, darüber liegt die Ader der Thalamostriata. Oberhalb des Nucleus caudatus befindet sich das Corpus callosum.
An seiner Spitze befindet sich ein sehr wichtiges Hirnelement, die Amygdala. Der vordere Schenkel der inneren Medulla trennt den Nucleus caudatus vom Nucleus lentiformis (2).
Nucleus Lentiformis
Der Nucleus lentiformis liegt medial vom Insula Cortex (2). Zwischen diesen beiden Segmenten, von außen nach innen, befinden sich die Capsula extrema, das Claustrum und das als Capsula externa bezeichnete Element.
Wie bereits erwähnt, bildet der Nucleus lentiformis den inneren Teil des Globus pallidus und das äußere Putamen. Sie sind durch eine Schicht aus weißer Masse getrennt. Der Globe pallidus besteht aus einem inneren und einem äußeren Teil.
Der ventrale Teil des Striatums ist kleiner. Er befindet sich unterhalb der vorderen Kommissur. Er besteht aus einem Basalkern, dem Nucleus accumbens und einem Segment namens Tuberculum olfactorium. Bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit wurde ein signifikanter Verlust großer Neuronen im Nucleus basalis beobachtet.
Der Nucleus accumbens befindet sich an der Kreuzung des Putamens und dem Schwanz des Nucleus caudatus. Der Nucleus accumbens integriert und gleicht Informationen aus dem extrapyramidalen und limbischen System ab.
Die Rolle des Geruchselements, wissenschaftlich Tuberculum olfactorium genannt, ist noch nicht vollständig geklärt. Diese Basalganglien spielen jedoch eine sehr wichtige Rolle im Zentralnervensystem.
Claustrum (Wall) Basalganglien
Das Claustrum ist eine Schicht grauer
Masse, die zwischen der Endkapsel (capsula extrema) und der äußeren Kapsel
(capsula externa) liegt. Es ist durch die äußere Kapsel vom Putamen getrennt. Die
Funktion der Wälle ist noch nicht ausreichend erforscht.
Die Amygdala
Einige Autoren beschreiben die Amygdala
ausschließlich innerhalb des limbischen Systems. Da das menschliche Gehirn noch unvollständig
erforscht ist, haben wir nicht den vollen Einblick in die Verflechtung bestimmter
Gehirnstrukturen. Die Amygdala ist wahrscheinlich Teil des limbischen Systems
und gehört zu den Basalganglien.
Nigralkomplex (Substantia nigra)
Dieser Komplex setzt sich aus der sogenannten „schwarzen Substanz“ und den ventralen tegmentalen Kernen zusammen. Die schwarze Substanz befindet sich im Mittelhirn. Sie besteht aus einem netzartigen und einem kompakten Teil. Der retikuläre Teil enthält Zellen, die den Zellen des Globus palidus ähnlich sind.
Diese beiden Strukturen sind durch eine innere Kapsel getrennt. Der kompakte Teil enthält dunkel gefärbte dopaminerge Neuronen. Der Verlust dieser Neuronen tritt bei der Parkinson-Krankheit auf.
Sub-thalamischer Nukleus
Dieser Nukleus befindet sich unterhalb des Thalamus. Er ist ein zigarettenförmiges Hirnsegment. Der Nucleus subthalamicus empfängt Informationen vom Globus palidus, der Großhirnrinde, der Substantia nigra und der Netzsubstanz des Pons.
Schlussfolgerung
Die Basalganglien sind eine Reihe von Hirnstrukturen, die unterhalb der Großhirnrinde liegen und Informationen von der Großhirnrinde empfangen, an die motorischen Zentren weiterleiten und an den Teil der Großhirnrinde zurückgeben, der für die Bewegungsplanung zuständig ist.
Die Basalganglien stellen ein
zweites motorisches Hilfssystem dar, das wie das
Zerebellum unabhängig funktioniert und eng mit der Großhirnrinde und dem
cortico-spinalen motorischen System verbunden ist. Die Basalganglien erhalten die meisten ihrer Input
Signale von der Großhirnrinde selbst und geben auch fast alle ihre Output
Signale an die Großhirnrinde zurück.
Der Satz der Basalganglien besteht aus Nucleus caudatus, Putamen, Globus palidus, Substantia nigra und Nucleus subtalamus. Sie liegen hauptsächlich seitlich des Thalamus und umgeben diesen, so dass sie große Teile der inneren Regionen beider Großhirnhemisphären einnehmen.
- Young CB, Sonne J. Neuroanatomy, Basal Ganglia. . In: StatPearls . Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2019 Jan-. Online gefunden unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537141/
- Lanciego JL, Luquin N, Obeso JA. Funktionelle Neuroanatomie der Basalganglien. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012 Dec 1;2(12):a009621. doi: 10.1101/cshperspect.a009621. PMID: 23071379; PMCID: PMC3543080. Online gefunden unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3543080/