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Die Basalganglien sind eine Gruppe der wichtigsten subkortikalen Strukturen des Gehirns unterhalb der Großhirnrinde. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Bewegungskoordination, der Regulation von Emotionen und der kognitiven Verarbeitung.
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Basalganglien – Definition
Unter den Basalganglien (Latein: Nuclei basales) werden die in der Tiefe der Großhirnhemisphären sitzenden grauen Kernkomplexe verstanden. In einigen Artikeln werden die Stammganglien auch als Basalganglien bezeichnet. Die Bezeichnung “-ganglien” ist etwas irreführend, da diese eher dem peripheren Nervensystem (PNS) zu zuordnet ist, während im Gehirn eigentlich der Begriff “Nucleus” (Kern) der Nomenklatur entspricht. Obwohl der Begriff “Basalganglien” historisch bedingt ist und es keine einheitliche Definition gibt, findet er sich in den meisten Publikationen wieder.
Komponenten des PNS
Das periphere Nervensystem besteht aus all jenen Nerven, die von Gehirn und Rückenmark (dem zentralen Nervensystem) abgehen.
Basalganglien – Funktion
Die Funktionsmechanismen der Basalganglien können wie folgt beschrieben werden:
- Sie empfangen Impulse aus verschiedenen Regionen des Gehirns, einschließlich der Großhirnrinde, des Thalamus und des Hirnstamms. Diese Impulse enthalten sowohl motorische als auch kognitive Signale.
- Diese Signale werden in den Basalganglien integriert und verarbeitet, um die gewünschte Bewegung zu planen und auszuführen.
- Außerdem senden die Basalganglien dann Signale zurück an den Cortex und andere motorische Zentren des Gehirns, um die Aktivität der motorischen Nervenzellen im Rückenmark zu modulieren.
Durch diese Modulation werden Geschwindigkeit, Kraft und Koordination der Bewegung fein abgestimmt und kontrolliert. Eine der Hauptfunktionen der Basalganglien bei der motorischen Kontrolle ist ihre Beteiligung an der Regulierung der Bewegungsabläufe zusammen mit dem corticospinalen System (CST). Das ist unter anderem bei der Bewegung des Schreibens von Buchstaben der Fall.
CST erklärt
Der corticospinale Trakt (CST), auch Pyramidenbahn genannt, ist eine Ansammlung von Axonen, die bewegungsbezogene Informationen von der Großhirnrinde zum Rückenmark übertragen.
Wenn die Basalganglien schwer geschädigt sind, kann das corticale motorische Kontrollsystem diese Bewegungen nicht mehr ausführen. Stattdessen wird die Handschrift einer Person grob, als ob sie das Schreiben zum ersten Mal lernen würde. Andere komplexe motorische Handlungen, die die Beteiligung der Basalganglien erfordern, sind:
- Schneiden mit einer Schere
- Einschlagen von Nägeln
- Werfen eines Basketballs durch einen Reifen
- Dribbeln beim Fußball
- Werfen eines Balls beim Baseball
- Schaufelbewegungen beim Umgraben des Bodens
- die meisten Vokalisierungen
- gesteuerte Augenbewegungen
- fast jede präzise Bewegung, die in den meisten Fällen unbewusst ausgeführt wird
Basalganglien – Anatomie
Die Basalganglien sind Gruppen grauer Substanz innerhalb der Gehirnhälften, die sogenannten grauen Kerne, die jede Hemisphäre auf einer Seite besitzt. Die folgenden Basalkerne werden als Bestandteile der Basalganglien angesehen:
- Nucleus caudatus (Schweifkern)
- Putamen (Schale)
- Globus Pallidus (auch als Pallidum)
- Nucleus subthalamicus (Subthalamischer Kern)
- Substantia nigra (Schwarze Substanz)
- im weiteren Sinne aber auch: Claustrum, Nucleus accumbens (eine Verbindung zwischen Putamen und Schweifkern herstellt), Nucleus ruber (roter Kern), Zona incerta (ungewisse Zone), Nucleus pedunculopontinus (PPN)
Unter dem Begriff Nucleus lentiformis wurden früher Schale und Pallidum zusammengefasst. Die Einheit von Schweifkern und Schale wird als Striatum (Streifenkörper) bezeichnet.
Gruppierungen
Die Basalganglien und die mit ihnen verbundenen Strukturen können im Allgemeinen in Eingangskerne, Ausgangskerne und intrinsische Kerne unterteilt werden:
Eingangskerne sind Strukturen, die eingehende Informationen aus verschiedenen Quellen empfangen, hauptsächlich aus der Hirnrinde, dem Thalamus und der schwarzen Substanz. Der Nucleus caudatus, das Putamen und der Nucleus accumbens werden alle als Eingangskerne betrachtet.
Die Ausgangskerne sind die Strukturen, die Informationen von den Basalganglien an den Thalamus weiterleiten und bestehen aus dem inneren Segment des Pallidum und der schwarzen Substanz.
Die intrinsischen Kerne schließlich, wie das äußere Segment des Pallidums, der subthalamische Kern und die schwarze Substanz, liegen zwischen den Eingangs- und Ausgangskernen und sind an der Informationsübertragung beteiligt.
Zur weiteren Verarbeitung im Basalgangliensystem gelangen die aus der Hirnrinde und dem Thalamus kommenden Informationen in das Striatum. Die Ausgangskerne projizieren hauptsächlich zum Thalamus, der wiederum zur Großhirnrinde weiterleitet.
Basalganglien – Klinik
Die normale Funktion des Basalgangliensystems erfordert die Freisetzung von Dopamin in den Eingangskernen. Eine Fehlfunktion dieses Neurotransmitters führt zu verschiedenen Bewegungsstörungen der Basalganglien. Nachfolgend sind einige davon aufgelistet.
Was ist Dopamin?
Dopamin ist ein sogenannter Botenstoff oder Neurotransmitter, der Signale zwischen den Nervenzellen weiterleitet. Es steuert sowohl emotionale und geistige wie auch motorische Reaktionen. Insbesondere ist Dopamin als „Botenstoff des Glücks“ bekannt.
- Parkinson-Syndrom: Diese Krankheit tritt auf, wenn die Nervenzellen im Bereich der Basalganglien, die Dopamin produzieren, absterben oder nicht mehr richtig funktionieren. Dies führt zu einer Verlangsamung der Bewegungen, Muskelsteifheit und Zittern.
- Huntington-Krankheit: Dies ist eine erbliche Erkrankung, die die Nervenzellen in den Basalganglien beeinträchtigt. Es kommt zu unkontrollierten Bewegungen, Veränderungen der Persönlichkeit und geistigen Beeinträchtigungen.
- Dystonie: Bei dieser Erkrankung kommt es zu unwillkürlichen, sich wiederholenden Bewegungen oder Haltungen, die durch eine Fehlfunktion der Basalganglien verursacht werden können.
- Chorea: Eine Störung der Motorik des Körpers, die durch unwillkürliche, zufällige und schnelle Bewegungen gekennzeichnet ist, die durch eine Schädigung der Basalganglien verursacht werden kann.
- Tourette-Syndrom: Diese Störung wird durch eine Kombination von Tics – unwillkürlichen Bewegungen (Willkürmotorik), Lauten sowie zwanghaftes Verhalten –, verursacht durch eine Fehlfunktion in den Basalganglien und anderen Gehirnbereichen, hervorgerufen.
Es gibt noch weitere Erkrankungen, die die Basalganglien betreffen können. Menschen, die an diesen Krankheiten leiden, sind in ihrer Arbeitsfähigkeit und Lebensqualität stark eingeschränkt. Es ist wichtig zu beachten, dass eine genaue Diagnose und Behandlung von einem qualifizierten Facharzt durchgeführt werden sollte, da die Behandlung je nach Ursache der Erkrankung unterschiedlich sein kann.
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