Der Thalamus befindet sich im Kern des Zwischenhirns, einem Teil des Vorderhirns, der auch den Hypothalamus, den Epithalamus und den Subthalamus enthält.
Der Thalamus wird oft als Relaisstation des Gehirns bezeichnet, da ein Großteil der Informationen, die die Großhirnrinde erreichen, zunächst im Thalamus gestoppt wird, bevor sie an ihren Bestimmungsort weitergeleitet werden.
Alle unsere Sinneseindrücke, mit Ausnahme des Geruchs, durchlaufen den Thalamus, bevor sie zur Verarbeitung an andere Bereiche des Gehirns weitergeleitet werden.
Es gibt zwei Thalami, einen in jeder Hemisphäre des Gehirns. Sie liegen oberhalb des Hirnstamms und des Mittelhirns, so dass die Nervenfaserverbindungen die Großhirnrinde in alle Richtungen erreichen können.
Diese Gehirnstruktur ist in der Lage, eine Vielzahl von motorischen und sensorischen Signalen zwischen den höheren Zentren des Gehirns und der Peripherie weiterzuleiten und zu integrieren.
Der Thalamus besteht hauptsächlich aus grauer Substanz, ist aber auch von zwei Schichten weißer Substanz umgeben. Er hat ein ovales, fast eiförmiges Aussehen mit zwei Ausstülpungen auf der Oberfläche.
Eines davon sind die medialen Genicularkörperchen, die für die Verarbeitung auditiver Informationen wichtig sind. Das andere sind die lateralen Genikularkörper, die für die Verarbeitung visueller Sinneseindrücke zuständig sind.
Der Thalamus besteht aus verschiedenen Arten von Kernen, von denen jeder eine einzigartige Funktion hat, von der Übertragung sensorischer und motorischer Signale bis hin zur Regulierung von Bewusstsein und Wachsamkeit.
Welche Funktionen erfüllt der Thalamus?
Da der Thalamus in hohem Maße an der Übertragung von Informationen zwischen dem Kortex und dem Hirnstamm sowie innerhalb verschiedener kortikaler Strukturen beteiligt ist, trägt er zu vielen Gehirnprozessen bei.
Obwohl man früher annahm, dass es nur an der sensorischen Übertragung im visuellen, auditiven, somatosensorischen und gustatorischen System beteiligt ist, hat man herausgefunden, dass es auch bei vielen anderen Funktionen eine Rolle spielt.
Einige der damit verbundenen Funktionen sind im Folgenden aufgeführt:
- Beitrag zur Wahrnehmung
- Übertragung von motorischen Informationen
- Übertragung von sensorischen Informationen
- Rolle im Gedächtnis
- Wachsamkeit und Aufmerksamkeit
- Bewusstsein und Bewusstheit
- Rolle bei der Kognition
- Verbindungen zu Strukturen wie dem Hippocampus und anderen Teilen des limbischen Systems lassen vermuten, dass der Thalamus eine Rolle beim Gedächtnis, insbesondere beim episodischen Gedächtnis, sowie beim Lernen und bei Emotionen spielt.
Es wird angenommen, dass der Thalamus auch an der Regulierung von Schlaf, Wachsein und Erregung beteiligt ist. Der Thalamus filtert Informationen zwischen dem Gehirn und dem Körper.
Für jede sensorische Funktion, mit Ausnahme des Geruchssinns, gibt es einen Thalamuskern, der Informationen empfängt, verarbeitet und an die entsprechenden Bereiche der Großhirnrinde weiterleitet.
Im Allgemeinen sind die Verbindungen zwischen den Sinnesorganen des Körpers und dem Thalamus kontralateral, d. h. sie kommunizieren mit der gegenüberliegenden Seite des Körpers.
Die Verbindungen zwischen dem Thalamus und der Großhirnrinde sind hingegen ipsilateral, d. h. sie kommunizieren auf der gleichen Seite des Gehirns.
Die Thalamuskerne
Der Thalamus besteht aus einer Reihe von Kernen, die alle für die Weiterleitung verschiedener sensorischer Signale zuständig sind.
Die Kerne sind sowohl erregend als auch hemmend und empfangen sensorische oder motorische Informationen aus dem Körper und leiten die ausgewählten Informationen über Nervenfasern an die Großhirnrinde weiter.
Im Folgenden werden einige der wichtigsten Gruppen von Kernen des Thalamus und ihre Funktionen beschrieben:
Hinterer lateraler Nukleus
Es wird angenommen, dass der posteriore laterale Nucleus an der Integration sensorischer Informationen und deren Verknüpfung mit kognitiven Funktionen beteiligt ist. Zu seinen weiteren Funktionen gehört es, zu bestimmen, welche visuellen Reize am auffälligsten sind und welche Verhaltensweisen visuell gesteuert werden.
Pulvinarer Kern
Es wird angenommen, dass der Nucleus pulvinaris an der Verarbeitung visueller Reize beteiligt ist und eine starke Verbindung zum visuellen Kortex aufweist.
Der Nucleus pulvinaris projiziert in die Amygdala und das Striatum (ein Bereich, der an Entscheidungsfindung, Verstärkung und Motivation beteiligt ist).
Hilft bei der Übermittlung visueller Informationen zur Steuerung präziser Bewegungen sowie bei der Übermittlung visueller Informationen an die Amygdala.
Nucleus reticularis
Der retikuläre Nukleus bildet ein Blatt, das die äußere Hülle des Thalamus bildet und die Aktivität anderer Kerne im Thalamus beeinflussen kann.
Er erhält Informationen von der Großhirnrinde und den dorsalen Thalamuskernen.
Er ist der einzige Kern im Thalamus, der nicht in die Großhirnrinde projiziert, sondern Informationen aus anderen Kernen im Thalamus moduliert.
Nukleus anterior
Forscher gehen davon aus, dass der anteriore Nukleus aufgrund seiner umfangreichen Konnektivität mit dem Hippocampus am Gedächtnis beteiligt ist.
Er ist auch mit dem mammillothalamischen Trakt (vom Nucleus mammillaris der Mammillarkörper zum Hypothalamus) und dem Gyrus cinguli (der an der Verarbeitung von Emotionen und der Verhaltensregulation beteiligt ist) verbunden.
Da diese Bereiche mit dem limbischen System verbunden sind, sind sie an der Organisation von Gedächtnis und Emotionen beteiligt. Der anteriore Kern erhält im Wesentlichen Informationen aus dem limbischen System und projiziert in den Gyrus cinguli.
Dorsomedialer Nukleus
Der dorsomediale Nukleus ist an emotionalem Verhalten und Gedächtnis beteiligt.
Dieser Kern leitet Informationen aus der Amygdala und dem Geruchskortex weiter, die dann an den präfrontalen Kortex und das limbische System projiziert werden, die sie wiederum an den präfrontalen Assoziationskortex weiterleiten.
Der Nucleus dorsomedialis spielt also eine wichtige Rolle bei Aufmerksamkeit, Organisation, Planung und höherem kognitiven Denken.
Ventraler posteromedialer und posterolateraler Nukleus
Beide fungieren als Relaiskerne, die somatosensorische Informationen an den somatosensorischen Kortex senden, eine Region, die sensorische Informationen über den Körper empfängt und verarbeitet.
Darüber hinaus empfängt der ventrale Nucleus posteromedialis sensorische Informationen des Nervus trigeminus über das Gesicht.
Laterales und mediales Genikulum
Diese Kerne sind wichtig für die Übermittlung von Hör- bzw. Sehinformationen. Der Nucleus geniculatus lateralis empfängt visuelle Informationen von den Netzhäuten der Augen, die in den visuellen Kortex des Okzipitallappens projiziert werden.
Der Nucleus geniculatus medialis empfängt auditive Informationen vom Colliculus inferior (einem Teil des Mittelhirns, der das Haupthörzentrum darstellt) und projiziert sie an die primäre Hörrinde im Schläfenlappen.
Ventraler anteriorer und ventrolateraler Nukleus
Diese beiden Kerne sind die motorischen Relaiskerne, die Inputs aus dem Kleinhirn und den Basalganglien erhalten.
Es wird vermutet, dass sie an den motorischen Funktionen beteiligt sind, und beide haben Leitungsbahnen, die zur Substantia nigra, zum prämotorischen Kortex, zur retikulären Formation und zum Striatum führen.
Welche Arterien versorgen den Thalamus?
Die Hauptblutversorgung des Thalamus erfolgt über die hintere Hirnarterie. Die Äste der hinteren Kommunikationsarterie versorgen auch den Thalamus, nachdem sie die hintere perforierte Substanz durchquert haben.
Diese Arterien entspringen dem vertebrobasilären Arteriensystem, das über den Circulus Willis indirekt mit der Arteria carotis anastomosiert.
Folgen von Thalamusschäden und -verletzungen
Aufgrund der Lage des Thalamus hat jede Verletzung oder Beeinträchtigung des Organs Auswirkungen auf benachbarte Strukturen.
So kann beispielsweise ein Neoplasma im vorderen Teil des Thalamus das Foramen interventricularis von Monro blockieren; ein ähnliches Neoplasma im posteromedialen Thalamus kann den dritten Ventrikel und, was noch wichtiger ist, den zerebralen Aquädukt von Sylvius blockieren.
In beiden Fällen wären nicht nur die entsprechenden Funktionen des Thalamus beeinträchtigt, sondern der Patient könnte auch einen nicht kommunizierenden Hydrocephalus entwickeln.
Die meisten Läsionen des Thalamus sind jedoch ischämischer Natur. Die Ursache der Ischämie kann iatrogen (durch ein therapeutisches Verfahren verursacht) oder durch eine Gefäßschädigung (thrombotisch oder hämorrhagisch) bedingt sein. Wenn diese Schädigung die VPM- oder VPL-Kerne betrifft, würden alle kontralateralen sensorischen Eingänge verloren gehen.
Gefäßunfälle in diesem Thalamus können auch zu ataktischer Choreoathetose (unkoordinierte und unwillkürliche Bewegungen) führen. Darüber hinaus ist der Thalamus wesentlich an der Weiterleitung von Schmerzen an die Großhirnrinde beteiligt. Das ist wichtig, denn durch die chirurgische Verödung dieser Fasern können die immensen Schmerzen von Krebspatienten im Endstadium gelindert werden
Nach einem Thalamusinfarkt wurde ein Phänomen beobachtet, das als Thalamusschmerz bekannt ist und bei dem der Thalamus auf Schmerzimpulse von der kontralateralen Seite überreagiert.
Da der Thalamus als Relaisstation fungiert, von der aus er Inputs an viele Hirnstrukturen sendet und Outputs von diesen empfängt, kann eine Schädigung dieses Bereichs viele Hirnfunktionen beeinträchtigen.
Nachfolgend finden Sie eine Liste von Symptomen, die mit einer Schädigung des Thalamus in Verbindung gebracht werden können:
- Amnesie
- Aphasie
- Aufmerksamkeitsschwierigkeiten
- Schwierigkeiten bei der Fortbewegung
- Haltungsschäden
- Chronische Schmerzen
- Schläfrigkeit
- Verlust von Wachsamkeit und Aktivierung
- Beeinträchtigte sensorische Informationsverarbeitung
- Apathie
Da der Thalamus eine Schlüsselrolle bei der Regulierung von Schlaf und Wachsein spielt, wurde eine Schädigung dieses Bereichs mit Bewusstseinsstörungen sowie mit dem komatösen Zustand von Menschen in Verbindung gebracht.
Da der Thalamus eine wichtige Rolle bei der Erzeugung der normalen thalamokortikalen Schlafrhythmen spielt, können Schlafstörungen wie Schlaflosigkeit die Folge einer Schädigung sein.
Sprachdefizite aufgrund einer Schädigung des Thalamus, bekannt als thalamische Aphasie, können zu Schwierigkeiten bei der lexikalischen Semantik führen. Sie kann auch zu verbaler Paraphasie führen, einer Sprachstörung, die sich in Form von durcheinander geworfenen Wörtern oder sinnlosem Sprechen äußert.
Störungen des Thalamus können sich auch in Form von Empfindungsstörungen, Bewegungsstörungen, Schmerzsyndromen und Sehstörungen äußern. Ein Schlaganfall ist eine häufige Ursache für viele Erkrankungen des Thalamus.
Das thalamische Schmerzsyndrom kann auftreten, wenn nach einem Schlaganfall Störungen in einer der Bahnen des Thalamus vorliegen, die das Temperaturempfinden beeinflussen. Dies kann zu kribbelnden oder brennenden Schmerzen sowie zu Unbehagen bei Temperaturschwankungen führen.
Noch Monate nach einem Thalamus-Schlaganfall kann dies zu starken chronischen Schmerzen führen. Es hat sich gezeigt, dass Schlaganfälle des Thalamus auch Symptome unkoordinierter unwillkürlicher Körperbewegungen hervorrufen können, da die mit motorischen Bewegungen verbundenen Bahnen beeinträchtigt sind.
Bei Patienten mit Schizophrenie wurde festgestellt, dass ihr Thalamusvolumen im Vergleich zu Patienten ohne Schizophrenie deutlich kleiner ist.
Es wurde vermutet, dass eine verringerte Thalamusgröße mit einer schlechteren neuropsychologischen Funktion und spezifischen Defiziten in den Bereichen Sprache, Motorik und exekutive Fähigkeiten korreliert.
Dies bedeutet, dass Unterschiede in der Thalamusstruktur signifikant mit einigen der Symptome der Schizophrenie zusammenhängen. Eine weitere Studie wurde durchgeführt, um thalamische Unterschiede bei Menschen mit Autismus zu untersuchen.
Bei autistischen Männern wurde eine geringere und schwächere Zunahme der funktionellen Konnektivität mit dem Thalamus festgestellt.
