Subthalamus: Anatomie, Funktion und Klinik

Der Subthalamus spielt eine Schlüsselrolle in der Steuerung von Bewegungen. Obwohl er klein und unscheinbar erscheint, ist seine Funktion für das reibungslose Zusammenspiel der motorischen Abläufe unverzichtbar. Als Teil des Zwischenhirns ist er eng verbunden mit einem Netzwerk, das Bewegung, Koordination und motorische Hemmung steuert. Störungen in diesem Bereich können zu dramatischen und oft schwer kontrollierbaren Bewegungsstörungen führen. In diesem Artikel werden die Anatomie, Funktion und klinische Bedeutung dieses subthalamischen Hirnareals erläutert.

Subthalamus – Definition

Der Subthalamus ist ein Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) und liegt unterhalb des Thalamus sowie oberhalb des Mesencephalons (Mittelhirn). Dieser Hirnabschnitt wir öfter auch synonym als Thalamus ventralis bezeichnet.

Subthalamus – Anatomie

Teil des Subthalamus sind der Nucleus subthalamicus und der Globus pallidus (Pallidum). Beide Strukturen sind subkortikale Kerne des Großhirns und funktionell Teil der Basalganglienschleife. Die Lage beider Strukturen befindet sich unterhalb des Thalamus. Ferner wird auch die sogenannte Zona incerta zu den Kerngebieten des Subthalamus gerechnet.

Der Subthalamus entwickelt sich aus dem Diencephalon, wird jedoch während der embryonalen Entwicklung in die Region der Basalganglien verlagert.

Nucleus subthalamicus

Der Nucleus subthalamicus hat ein linsenartiges Erscheinen und ist bikonkav geformt. Über seine Glutamat-gesteuerten Nervenfasern erreicht er beide Pallidum Segmente sowie die Substantia nigra. Er liegt in der Nähe der Zona incerta und ist von anderen wichtigen Strukturen der Basalganglien wie dem Globus pallidus externus umgeben.

Der Nucleus subthalamicus ist Teil des indirekten motorischen Wegs und trägt zur Hemmung unerwünschter Bewegungen bei. Durch seine Verbindungen beeinflusst er die Feinabstimmung der motorischen Kontrolle und hilft, Bewegungen zu steuern und zu modulieren.

Pallidum

Das Pallidum ist eine tief im Gehirn gelegene Struktur, die Teil der Basalganglien ist. Es besteht aus zwei Hauptbereichen: dem Globus pallidus externus und dem Globus pallidus internus. Der Globus Pallidus externus liegt medial und empfängt Informationen aus dem Striatum sowie dem Subthalamischen Kern. Der Globus Pallidus internus liegt lateral und spielt eine entscheidende Rolle in der motorischen Kontrolle, indem er Signale an den Thalamus sendet, der die motorischen Informationen weiter an den Kortex leitet. Das Pallidum ist durch Verbindungen mit anderen Strukturen der Basalganglien, wie dem Striatum und der Substantia nigra, in die komplexe Regulierung von Bewegungen und motorischen Prozessen integriert. Es hat sowohl hemmende als auch modulierende Funktionen und ist somit entscheidend für die Feinabstimmung und Hemmung von Bewegungen.

Zona incerta

Die Zona incerta ist im Gegensatz zu den anderen zwei Kerngebieten des Subthalamus nicht Teil der Basalganglienschleife und wird in der Literatur auch nicht immer als Teil dessen aufgeführt. Sie liegt am unteren Rand des Thalamus.

Die Zona incerta ist ein aktuelles Forschungsgebiet, da ihre diffusen Funktionen eine Vielzahl von Aspekten des Verhaltens und der neurologischen Kontrolle betreffen.

Subthalamus – Funktion

Der Subthalamus ist funktionell Teil der Basalganglien und spielt eine wichtige Rolle in den motorischen Regelkreisen. Er ist insbesondere in die Verschaltung und Modulation von Bewegungsabläufen innerhalb der Basalganglienschleifen eingebunden.

Die Basalganglienschleife ist ein hochkomplexer Regelkreis im Gehirn, der eine wesentliche Rolle bei der Steuerung und Feinabstimmung von Bewegungen spielt. Sie ermöglicht die Initiierung, Modulation und Hemmung motorischer Programme und stellt sicher, dass Bewegungen präzise und flüssig ablaufen. Die Basalganglien wirken dabei als eine Art „Schaltzentrale“, indem sie Bewegungsinformationen aus verschiedenen Hirnregionen aufnehmen, filtern und verarbeitet zurückgeben.

Die genauen Funktionen der Zona incerta sind nicht vollständig geklärt, aber sie scheint an verschiedenen motorischen, sensorischen und autonomen Prozessen beteiligt zu sein. Zum einen spielt sie eine Rolle bei der Feinabstimmung von Bewegungen und ist in motorische Regelkreise integriert, möglicherweise in Zusammenarbeit mit den Basalganglien. Es gibt Hinweise darauf, dass die Zona incerta an der Verarbeitung und Modulation von sensorischen Reizen beteiligt ist. Durch ihre Verbindungen zu anderen Hirnregionen könnte sie in die Kontrolle des Wachzustandes und der allgemeinen Aufmerksamkeit involviert sein. Es wird außerdem vermutet, dass die Zona incerta eine Rolle bei der Regulation autonomer Funktionen wie Blutdruck und Atmung spielt.

Subthalamus – Klinik

Funktionsstörungen des Nucleus subthalamicus können zu einem Ballismus, beziehungsweise bei einseitiger Läsion zum Hemiballismus führen. Dabei kommt es zu Schleuderbewegungen, die plötzlich und unwillkürlich auftreten.

Auch wenn die primäre Pathophysiologie des Parkinson-Syndroms auf die Degeneration der dopaminergen Neurone der Substantia nigra zurückzuführen ist, spielt der Subthalamus eine wichtige Rolle in den betroffenen Regelkreisen. Eine Überaktivität des Nucleus subthalamicus trägt zur typischen Symptomtrias aus Tremor, Rigor und Akinese bei.

Schädigungen des Subthalamus können durch Schlaganfälle (ischämisch oder hämorrhagisch), Kopfverletzungen, Tumoren oder degenerative Erkrankungen wie die Parkinson-Krankheit entstehen. Weitere Ursachen sind entzündliche Prozesse (z. B. Multiple Sklerose), Infektionen (z. B. Enzephalitis) und genetische Erkrankungen wie die Wilson-Krankheit. Auch medizinische Eingriffe, etwa bei tiefer Hirnstimulation, können den Subthalamus beeinträchtigen.