Neurowissenschaften Vorlesung - Herbstsemester 2024 - PDF

Universität Bern, Institut für Psychologie Bachelor Neurowissenschaft (Minor) Herbstsemester 2024 Vorlesung «Neuroanatomie mit Übungen» Montag, 23. September 2024 Das Grosshirn: Teil I Einführung Frontallappen Temporallappen PD Dr. phil. Tobias Pflugshaupt Leiter Neu...

Universität Bern, Institut für Psychologie Bachelor Neurowissenschaft (Minor) Herbstsemester 2024 Vorlesung «Neuroanatomie mit Übungen» Montag, 23. September 2024 Das Grosshirn: Teil I Einführung Frontallappen Temporallappen PD Dr. phil. Tobias Pflugshaupt Leiter Neuropsychologie Bild heruntergeladen von https://en.wikipedia.org Neurozentrum Luzerner Kantonsspital Schweiz Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen Überblick 1. Einführung 1.1. Begriffe, Bestandteile 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) 2. Frontallappen 2.1. Strukturelles 2.2. Funktion 2.3. Phineas P. Gage (1823-1860) 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles 3.2. Funktion 3.3. Henry Gustav Molaison (H.M.; 1926-2008) Bild heruntergeladen von https://de.wikipedia.org 23.09.24 2 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.1. Begriffe, Bestandteile A) Synonyme - Grosshirn = Endhirn, Telencephalon (griech.), Cerebrum (lat.) B) Hemisphären rechte linke - Das Grosshirn besteht aus einer linken Hemisphäre Hemisphäre und einer rechten Grosshirnhemisphäre (Hemisphaerium cerebri) - Dorsal werden die beiden Hemisphären durch eine tiefe Längsfurche separiert, die Fissura longitudinalis cerebri. - Die beiden Hemisphären sind durch mehrere Faserstränge, sog. Kommissuren, miteinander verbunden, u.a. Balken (Corpus callosum) Vordere Kommissur (Commissura anterior) Frontalschnitt durch das Grosshirn, auf der Höhe der Commissura anterior Quelle: Morphomed, 2018 23.09.24 3 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.1. Begriffe, Bestandteile B) Hemisphären - Beide Hemisphären umschliessen je einen Seitenventrikel (Ventriculus lateralis), einen linker rechter mit Hirnwasser (Liquor cerebrospinalis) Seiten- Seiten- gefüllten Hohlraum. ventrikel ventrikel - Von aussen werden an jeder Hemisphäre drei Flächen (Facies) und drei Kanten (Margo) unterschieden: innere Mantel- obere Mantelkante (Margo superior) kante (Margo inferomedialis) untere Mantel- kante (Margo inferolateralis) Facies basalis/inferior Quelle zu allen Facies superolateralis Facies medialis (basale Ansicht) Bildern: Morphomed, 2018 (laterale Ansicht) (mediale Ansicht) 23.09.24 4 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.1. Begriffe, Bestandteile B) Hemisphären - An beiden Hemisphären sind zudem je drei Pole (Polus) identifizierbar: Frontalpol (Polus frontalis) Temporalpol (Polus temporalis) Okzipitalpol (Polus occipitalis) Quelle zu allen Bildern: Morphomed, 2018 23.09.24 5 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.1. Begriffe, Bestandteile C) Innere Gliederung des Grosshirns Grosshirnrinde Grosshirnmark Basale Kerne Cortex cerebri Marklager (graue Substanz) Mantel (weisse (graue Substanz) Substanz) aussen innen → Wichtiges Begriffspaar: kortikal (den Cortex betreffend) vs. subkortikal (Regionen unterhalb des Cortex betreffend, d.h. die weisse Substanz und/oder basale Kerne) Morphomed, 2018 23.09.24 6 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) A) Typologie der Grosshirnrinde I) Paleocortex - Phylogenetisch ältester Cortex Frontalschnitt durch die Hippocampusformation, inkl. Hippocampus proprius, resp. Cornu ammonis/CA (Schichten 1-3) - 2 bis 3 Schichten und Gyrus dentatus (Schichten 4-6). Quelle: http://histology.medicine.umich.edu - Primäre und sekundäre Gebiete des Riechhirns (Rhinencephalon) II) Archicortex - Phylogenetisch zweitältester Cortex - 3 bis 5 Schichten - Teile des limbischen Systems, z.B. die Hippocampusformation → Paläocortex + Archicortex = Allocortex; ‘anders’ 23.09.24 7 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) A) Typologie der Grosshirnrinde III) Neocortex aussen (= Isocortex; ‘gleich’) - Phylogenetisch jüngster Cortex - Überall 6 Schichten - ca. 90% der gesamten Grosshirnrinde Schicht IV: Hier enden Afferenzen vom Thalamus und verzweigen sich horizontal (äusserer Baillarger- Streifen, der in der primären Sehrinde/Area striata von Auge erkennbar ist, sog. Gennari-Streifen) → main input layer Schicht V: Darin befinden sich grosse Pyramiden- zellen, deren Axone Efferenzen bilden zu Basalganglien, Hirnstamm und Rückenmark (u.a. Tractus corticospinalis) → main output layer innen Trepel, 2017 23.09.24 8 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) A) Typologie der Grosshirnrinde III) Neocortex Agranulärer Neocortex: Wenige Körnerzellen, dominiert von grossen Pyramidenzellen (z.B. Betz-Riesenzellen in Schicht V des Gyrus precentralis), dünne Schicht IV z.B. motorische Regionen Granulärer Neocortex: Viele kleine Körnerzellen und viele kleine Pyramiden- zellen, dicke Schicht IV, insgesamt dünner A) Agranulärer vs. granulärer Neocortex mit Zwischenstufen. z.B. sensorische Regionen B) Vorkommen von agranulärem (grün) vs. granulärem (blau) Neocortex. Quelle: https://neupsykey.com 23.09.24 9 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) B) Brodmann-Areale (BA) Brodmann, K. Vergleichende Lokalisationslehre der Grosshirnrinde in ihren Prinzipien dargestellt auf Grund des Zellenbaues. Johann Ambrosius Barth Verlag, Leipzig, 1909. Korbinian Brodmann. Neurologe und Psychiater aus Hohenfels (D). Quelle: http://www.netmuseum.de Trepel, 2017 23.09.24 10 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) C) Parallelen Ontogenese - Phylogenese I frog squirrel cat human Pränatale Gehirnentwicklung Vergleichende Neuroanatomie Kolb & Fantie, 2009 Quelle: http://scarlet.stanford.edu → Grössenwachstum, u.a. durch zunehmende Faltung (Gyrifizierung) → Oberflächenvergrösserung 23.09.24 11 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 1. Einführung 1.2. Grosshirnrinde (Cortex cerebri) C) Parallelen Ontogenese - Phylogenese II Pränatale Entwicklung der menschlichen Grosshirnrinde. E=Embroynaltag. P=Postnataltag. Quelle: Chen et al., 2005 → Zusätzliche Neuronen- schichten und -typen (Differenzierung) entstehen, Cortex wird dicker, Verschaltung und Netzwerke werden Vergleichende Neuroanatomie. Schichten der Grosshirnrinde. komplexer Quelle: Hill & Walsh, 2005 → Mehr ‘Rechenleistung’ für komplexeres Verhalten 23.09.24 12 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.1. Strukturelles A) Vorbemerkung - Im Folgenden werden kortikale Regionen des Frontallappens vorgestellt. B) Grenzen Facies superolateralis Sulcus centralis Quelle: https://de.wikipedia.org - Kaudal: Sulcus centralis (Fissura rolandi) - Ventral: Sulcus lateralis (Fissura sylvii) Facies medialis - Ventral, z.T. dorsal: Sulcus cinguli - Kaudal: Pars marginalis des Sulcus cinguli Facies basalis - Kaudal: Sulcus lateralis Sulcus lateralis (Fissura sylvii) Quelle: https://de.wikipedia.org Sulcus cinguli Quelle: https://commons.wikimedia.org 23.09.24 13 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.1. Strukturelles C) Bestandteile I) Facies superolateralis - Sulcus centralis (1) - Gyrus precentralis (17) - Sulcus precentralis (18) - Gyrus frontalis superior (20) - Sulcus frontalis superior (19) - Gyrus frontalis medius (21) - Sulcus frontalis inferior (22) - Gyrus frontalis inferior... pars opercularis (23) pars triangularis (24) pars orbitalis (25) - Sulcus lateralis (32)... ramus ascendens (26) ramus anterior (27) Grosshirn von lateral Abbildung aus Hirsch, 2004 Sonstiges - Bulbus olfactorius (30) 23.09.24 - Tractus olfactorius (31) 14 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.1. Strukturelles C) Bestandteile II) Facies medialis - Gyrus frontalis superior (1) - Sulcus cinguli (2)... pars marginalis (21) - Lobulus paracentralis (20) - Area subcallosa/septalis (7) Sonstiges - Gyrus cinguli (3)... Isthmus gyri cinguli (31) (retrosplenialer Cortex) - Sulcus corporis callosi (4) - Gyrus paraterminalis (5) Grosshirn von medial - Sulcus centralis (19) Abbildung aus Hirsch, 2004 - Corpus callosum - Lamina terminalis - Fornix (Vorderwand des III.Ventrikels, - Commissura anterior kranialer Verschluss des Neuralrohrs) 23.09.24 15 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.1. Strukturelles C) Bestandteile III) Facies basalis - Sulcus orbitalis, Sulci orbitales (1) - Gyri orbitales (2) - Gyrus rectus (12) - Sulcus olfactorius (13) Sulcus orbitalis Quelle: https://en.wikipedia.org Zusätzlich Der meist H-förmige Sulcus orbitalis unterteilt den sog. orbitofrontalen Cortex in... - Gyrus orbitalis anterior - Gyrus orbitalis lateralis - Gyrus orbitalis posterior Grosshirn von basal Abbildung aus Hirsch, 2004 - Gyrus orbitalis medialis 23.09.24 16 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion A) Allgemein - Funktionell ist die Grosshirnrinde unterteilbar in... I) Primärfelder (primary cortical areas) III) Assoziationsfelder (Assoziationscortex) - Kortikaler Endigungsort sensorischer - Restlicher Cortex Afferenzen (z.B. Sehbahn, Hörbahn) oder - Amodal Ursprungsort motorischer Bahnen - Beim Menschen überproportional gross - Sensorische Informationen interpretationsfrei dem Bewusstsein zuführen; Motorik initiieren - Modal (z.B. visuell, auditorisch) II) Sekundärfelder (secondary cortical areas) - Direkt angrenzend an Primärfelder - Sensorische Informationen interpretieren; Motorik vorbereiten - Modal (z.B. visuell, auditorisch) Primärfelder (dunkle Farbe), Sekundärfelder (helle Farbe) und Assoziationsfelder (weiss) der Grosshirnrinde von lateral. Quelle: https://de.wikipedia.org 23.09.24 17 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion B) Primärer motorischer Cortex - Liegt im Gyrus precentralis, BA 4 - Zuständig für die Initiation von Willkürmotorik der kontralateralen Körperseite, insbesondere Feinmotorik - Elektrische oder magnetische Stimulation (z.B. TMS) löst Bewegung aus, Läsion führt zu Lähmung - Somatotopie, d.h. räumliche Beziehung zwischen Körperteilen ist erhalten (motorischer Homunculus). Je wichtiger Körperregion, desto grösser zuständiges Cortexareal Primärer motorischer Cortex Quelle: https://anthrowiki.at 23.09.24 18 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion B) Primärer motorischer Cortex - Afferenzen: Eingänge von motorischen Thalamuskernen (Ncl. ventralis anterior, Ncl. ventralis lateralis), von prä- und supplementär motorischem Cortex und vom primär somatosensiblen Cortex - Efferenzen: Pyramidenbahn (Tractus pyramidalis) mit a) Tractus corticonuclearis zu motorischen Hirnstammkernen (Gesichtsmotorik), und b) Tractus corticospinalis zu motorischen Kernen im Rückenmark (v.a. distale Extremitätenmotorik) Tractus corticonuclearis und Tractus corticospinalis Abb. 9.21. aus Trepel (2017) 23.09.24 19 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion C) Prä- und supplementärmotorischer Cortex - Rostral an den primär motorischen Cortex angrenzend. Prämotorischer Cortex auf der Facies superolateralis, supplementärmotorischer Cortex v.a. auf der Facies medialis; BA 6 und Teile von BA 8. - Prämotorischer Cortex u.a. zuständig für Initiation von extrapyramidaler Motorik (Massenbewegungen von proximalen Extremitäten, Rumpf- und Stützmotorik), und zusammen mit dem supplementärmotorischen Cortex für Planung und Vorbereitung von Motorik. - Wichtige Efferenz des prämotorischen Cortex: Tractus frontopontinus zum Pons, nächstes Neuron zieht zur kontralateralen Kleinhirnrinde. Prämotorischer (2) und supplementärmotorischer (3) Cortex. Laterale (oben) und mediale (unten) Ansicht. Abb. 9.20. aus Trepel (2017) 23.09.24 20 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion D) Frontales Augenfeld (frontal eye field/FEF) - Rostral an den prämotorischen Cortex angrenzend, auf der Facies superolateralis. - Zuständig für die Initiation willkürlicher, schneller Blickbewegungen (Sakkaden). - FEF links zuständig für Sakkaden nach rechts und umgekehrt, beide FEF zusammen für vertikale Frontales Augenfeld (4). Sakkaden. Abb. 9.20. aus Trepel (2017) E) Frontales Blasenzentrum - Liegt im anterioren Bereich des Gyrus cinguli sowie im angrenzenden Gyrus frontalis superior, auf der Facies medialis. - Zuständig für die willkürliche Kontrolle von Blasen- und Enddarmentleerung (v.a. Kontinenz, resp. willentliches Frontales Blasenzentrum (9). Zurückhalten). Ausschnitt aus Abb. 12.5 aus Trepel (2017) 23.09.24 21 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion F) Broca-Areal (motorisches Sprachzentrum) - Im Pars opercularis (BA 44) und z.T. Pars triangularis (BA 45) des Gyrus frontalis inferior, meist lateralisiert, in der Regel links dominant. - Zuständig für Produktion von Sprache (Wörter, Satzbau). - Läsion führt zu Broca-Aphasie, Betroffene können nicht mehr flüssig sprechen, bei erhaltenem Sprachverständnis. - Wichtigste Afferenz: Eingang aus dem Wernicke- Areal via Fasciculus arcuatus (siehe 3.2). Broca-Areal (1). Abb. 9.24. aus Trepel (2017) - Wichtigste Efferenzen: Direkte und indirekte (via Basalganglien oder Kleinhirn/Thalamus) Verbindungen zum primär motorischen Cortex (v.a. Lippen-, Zungen-, und Rachenregion). 23.09.24 22 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion F) Broca-Areal (motorisches Sprachzentrum) Monsieur «Tan» (Louis Victor Leborgne): - Patient von Broca, der zu Lebzeiten im Anschluss an eine (Neuro-)Syphillis- Erkrankung nur noch die Silbe «tan» sprach, bei gutem Sprachverständnis. - Broca fand i.R. der Autopsie eine Läsion im Pierre Paul Broca (1824-1880) linken Gyrus frontalis inferior und beschrieb Quelle: https://de.wikipedia.org diese sowie die zugehörige Sprachstörung 1861. - Grosse historische Bedeutung: Lokalisationismus. Mentale Funktionen sind im Grosshirn lokalisierbar. vs. Äquipotenz. Mentale Regionen des Grosshirns sind funktionell gleichwertig (äquipotent). Konserviertes Gehirn von Monsieur Tan https://de.wikipedia.org/wiki/Paul_Broca 23.09.24 23 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion G) Präfrontaler Cortex - Sämtliche, weiter rostral gelegenen Regionen des Frontallappens, inkl. Polus frontalis. Facies superolateralis: Dorsolateraler präfrontaler Cortex Facies medialis: Medialer präfrontaler Cortex Facies basalis: Orbitofrontaler Cortex - Zuständig für höhere kognitive Leistungen (Exekutivfunktionen), z.B. Verhaltensplanung, -steuerung, -kontrolle und -überwachung; aber auch sozial-kognitive und affektive Prozesse. - Afferenzen: Eingänge aus multiplen Regionen der Grosshirnrinde, aus anterioren und medialen Kernen des Thalamus sowie aus dopaminergen Zentren der Formatio reticularis im Hirnstamm. Präfrontaler Cortex (orange), von lateral (oben) und medial (unten). - Efferenzen: Zu multiplen Regionen der Grosshirnrinde und Abb. 9.26. aus Trepel (2017) der Basalganglien (v.a. Nucleus caudatus). 23.09.24 24 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.2. Funktion G) Präfrontaler Cortex - Klinik: Drei dysexekutive Syndrome 1) Dysexekutiver Typ - Planen - Problemlösen - Kontrolle der Aufmerksamkeit Übersichten Übersichten Übe dorsolateralerdorsolateraler lateraler lateraler anterior anterior dorsolateraler lateraler ant präfrontaler präfrontaler orbitofrontalerorbitofrontaler cingulärer cingulärer präfrontaler orbitofrontaler cing Kortex Kortex Kortex Kortex Kortex Kortex A Kortex AB B Kortex C CD Ko dorsaler dorsaler medialer medialer dorsaler medialer Nucleus Nucleus Nu Nucleus Nucleus Nucleus Nucleus Gewinn pro Karte Nucleus Gewinn 100 pro $ Karte 100 $$ 100 Nucleus 10050 $$ 5050 $$ accumbens accumbens accu caudatus caudatus caudatus caudatus caudatus caudatus Verlust pro 10Verlust Karten pro1250 10 Karten $ 1250 $ $ 1250 250$ $ 1250 250250 $$ Netto pro 10 Karten Netto pro–250 10 Karten $ –250 $ $ –250 +250 –250 $$ +250 +250 $$ + Globus Globus Globus2) Apathischer Globus Globus Globus 3) Disinhibierter Globus Globus Glob pallidus pallidus pallidus pallidus Typ pallidus pallidus Abb. 2 8 Schematisches pallidus Abb. 2 8 Schematisches Typ Diagramm der pallidus Iowa Gambling Diagramm Task, der Iowa die zur Task, Gambling Opera- palli die zur tionalisierung der Hypothese tionalisierung dersomatischer Marker entwickelt Markerwurde. (Er- - Antrieb - Hypothese Umwelt-somatischer entwickelt wurde läuterung s. Text) läuterung s. Text) - Spontanverhalten abhängigkeit Thalamus Thalamus Thalamus Thalamus Thalamus Thalamus Thalamus Thalamus Thal - Kommunikations- - Affektkontrolle Abb. 1 9 Anatomische Abb. 1 9 Anatomische Strukturen der 3 frontosubkortikalen Strukturen Schaltkreise Schaltkr der 3 frontosubkortikalen mit verhalten - Sozialverhalten kognitiven Funktionen kognitiven (mod. nach ) Funktionen (mod. nach ) 23.09.24 Aus Kopp et al., 2008 25 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 2. Frontallappen 2.3. Phineas P. Gage (1823-1860) 13.09.1848: Arbeitsunfall, Sprengung Medizinisch gute Erholung, auch bezüglich Sprache, Gedächtnis und → Eisenstange durchbohrt Schädel Intelligenz. → u.a. Läsion des linken präfrontalen Cortex, insbesondere Jedoch Verhaltensauffälligkeiten orbitofrontal. (u.a. kindisch, launenhaft, respektlos). Quellen u.a. https://en.wikipedia.org/wiki/Phineas_Gage 23.09.24 26 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles A) Vorbemerkung - Im Folgenden werden kortikale Regionen des Temporallappens vorgestellt. B) Grenzen Facies superolateralis - Dorsal: Sulcus lateralis (Fissura sylvii) - Kaudal: Gedachte Geraden zwischen Incisura preoccipitalis und kaudalem Ende Incisura preoccipitalis (15) und Sulcus lateralis (10) Abb. aus Hirsch (2004) des Sulcus lateralis (Fissura sylvii) Facies basalis - Kaudal: Gedachte Gerade zwischen Incisura preoccipitalis und rostralem Ende des Isthmus gyri cinguli. Incisura preoccipitalis (10) und Isthmus gyri cinguli (23) Abb. aus Hirsch (2004) 23.09.24 27 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles C) Bestandteile I) Facies superolateralis - Sulcus lateralis (10) - Gyrus temporalis superior (33) - Sulcus temporalis superior (34) - Gyrus temporalis medius (35) - Sulcus temporalis inferior (36) - Gyrus temporalis inferior (37) - Incisura preoccipitalis (15) Grosshirn von lateral Abbildung aus Hirsch, 2004 23.09.24 28 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles C) Bestandteile II) Facies basalis - Sulcus occipitotemporalis (7) - Gyrus occipitotemporalis lateralis (9) (= Gyrus fusiformis) - Sulcus collateralis (19) - Gyrus parahippocampalis (20) - Gyrus occipitotemporalis medialis (25) (= Gyrus lingualis) - Uncus (18) Sonstiges - Gyrus temporalis superior (3) - Sulcus temporalis superior (4) - Sulcus temporalis inferior (5) - Gyrus temporalis medius (6) Grosshirn von basal - Gyrus temporalis inferior (8) Abbildung aus Hirsch, 2004 - Sulcus calcarinus (24) - Isthmus gyri cinguli (23) - Splenium corporis callosi (22) 23.09.24 - Pulvinar thalami (21) 29 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles C) Bestandteile III) Medialer temporaler Cortex (mesio-temporaler Cortex) Von aussen nicht sichtbar... - Amygdala (12; Corpus amygdaloideum) - Hippocampus (13) b Frontalschnitte durch das Grosshirn, a) Höhe Amygdala (12), b) Höhe Mammilarkörper (11). a Teile von Abbildung 9.47. aus Trepel (2017) 23.09.24 30 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles C) Bestandteile III) Medialer temporaler Cortex (mesio-temporaler Cortex) Wichtigste Bestandteile der sog. Hippocampusformation: a) Gyrus dentatus b) Cornu ammonis/CA (Ammonshorn; Hippocampus proprius) mit Regionen CA1 bis CA4 c) Subiculum Mikroskopischer Frontalschnitt durch den linken Hippocampus (Abb. 9.18a aus Trepel, 2017), Blick von frontal: Gyrus dentatus = 1 CA1 bis CA4 = 3 bis 6 Schematischer Frontalschnitt durch den rechten Subiculum = 2 Hippocampus (Yang et al., 2008). Blick von frontal. 23.09.24 31 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.1. Strukturelles C) Bestandteile IV) Dorsaler temporaler Cortex Von aussen nicht sichtbar, in der Tiefe des Sulcus lateralis... - Planum temporale - Gyri temporales transversi (Heschl’sche Querwindungen) Strukturelle Asymmetrie des Planum temporale, links > rechts. Bildquelle: https://slideplayer.com Blick von kaudal auf die freigelegten Temporallappen. 1 = Planum temporale, 2 = Gyri temporales transversi, 24 = Sulcus temporalis transversa (Hirsch, 2004) 23.09.24 32 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion A) Primärer auditorischer Cortex - Liegt in den Gyri temporales transversi (Heschl’sche Querwindungen), BA 41. - Zuständig für interpretationsfreie Bewusstwerdung auditorischer Reize. - Elektrische Stimulation erzeugt Töne oder Geräusche; bilaterale Läsion führt zu kortikaler Taubheit (unilaterale Läsion kann durch intakte Gegenseite kompensiert werden). - Tonotopie, d.h. jede Tonfrequenz hat Primärer auditorischer Cortex (blau) mit tonotoper Repräsentation. eigenen kortikalen Repräsentationsort Zahlenangaben in kHz (grössere Zahl = höherer Ton) (tiefe Töne anterolateral, hohe Töne Quelle: https://en.wikipedia.org posteromedial), benachbarte Frequenzen sind benachbart repräsentiert. 23.09.24 33 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion A) Primärer auditorischer Cortex - Wichtigste Afferenz: Radiatio acustica (Hörstrahlung), letzter Abschnitt der aufsteigenden Hörbahn. - Wichtigste Efferenzen: Verbindungen zum sekundären auditorischen Cortex. Hörbahn mit u.a. Cochlea (1), Nuclei cochleares (2), Lemniscus lateralis (5), Colliculus inferior (7), Corpus geniculatum mediale (8), Radiatio acustica (9), Gyri temporales transversi (10). Beachte die bilaterale Projektion mit kontralateraler Dominanz. Abb. 9.36. aus Trepel (2017) 23.09.24 34 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion B) Sekundärer auditorischer Cortex - Lateral an den primär auditorischen Cortex angrenzend; anatomisch Teile von Planum temporale und Gyrus temporalis superior; BA 42. - Zuständig für die Interpretation auditorischer Reize (z.B. Geräusche vs. Töne vs. Wörter), Wort vs. Nicht-Wort links dominant verarbeitet, Musik eher rechts. - Bilaterale Läsion führt zu auditiver Agnosie (Erkennstörung bei intakter sensorischer Verarbeitung). Sekundärer auditorischer Cortex (orange), resp. BA 42 - Wichtigste Afferenzen: Eingänge vom primär Quelle: https://en.wikipedia.org auditorischen Cortex. - Efferenzen: Zu zahlreichen kortikalen Assoziationsfeldern, u.a. Wernicke- Areal (Sprachverständnis), Gyrus angularis (multimodale Integration). 23.09.24 35 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion C) Wernicke-Areal (sensorisches Sprachzentrum) - Je nach Quelle etwas variable Lokalisation, im posterioren Anteil des Gyrus temporalis superior gelegen, z.T. im posterioren Sulcus temporalis superior; BA 22; meist lateralisiert, in der Regel links dominant. - Zuständig für das Verständnis von Sprache. - Läsion führt zu Wernicke-Aphasie: Betroffene verstehen Sprache schlecht, sprechen zwar flüssig, Gesprochenes macht aber z.T. wenig Sinn, Wernicke-Areal (braun), Broca-Areal (orange), enthält z.B. Neologismen, inhaltsleere Floskeln. Fasciculus arcuatus (schwarz). Quelle: Abb. 1 aus Hagoort (2014). - Wichtigste Afferenzen: Eingänge von der primären und sekundären Hörrinde. - Wichtigste Efferenz: Fasciculus arcuatus zum Broca-Areal (s. 2.2). 23.09.24 36 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion C) Wernicke-Areal (sensorisches Sprachzentrum) - Wernicke beschrieb Patienten, die zeitlebens Einschränkungen im Sprachverständnis aufwiesen, bei erhaltener Sprachproduktion. - Fand i.R. der Autopsie Läsion im linken Gyrus temporalis superior und beschrieb die zugehörige Sprachstörung 1874. In derselben Publikation postulierte er ein Modell der Sprachverarbeitung im Gehirn, aus dem sich verschiedene Aphasietypen ableiten. Carl Wernicke (1848-1905) Quelle: https://de.wikipedia.org - Grosse historische Bedeutung: Lokalisationismus. Mentale Funktionen sind lokalisierbar. vs. Konnektivismus. Mentale Funktionen basieren auf Netzwerken. Verbindungen zwischen Regionen sind ebenso wichtig wie Wernicke, 1874 23.09.24 Regionen selbst. 37 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion D) Anteriorer Temporallappen/ATL (inkl. Polus temporalis) - Basierend u.a. auf Patientenstudien, funktioneller Bildgebung sowie Stimulationsstudien postuliert Gruppe um Matthew Lambon Ralph, dass der linke und rechte ATL zentrale, amodale Knoten («Hub») darstellen in einem Netzwerk für die Verarbeitung von Semantik (Bedeutung von Sprache, Mimik, Gestik, Gegenständen, sozialen Situationen, etc.). - Zwischen dem amodalen bilateralen ATL und spezialisierten Regionen bestehen bidirektionale Verbindungen, resp. Afferenzen und Efferenzen. Abbildung 1 aus Ralph et al., 2017 23.09.24 38 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion D) Anteriorer Temporallappen/ATL (inkl. Polus temporalis) - Klinische Evidenz, u.a. von Patienten mit semantischer Demenz (SD). → Untergruppe der fronto- temporalen Demenz (FTD), charakterisiert durch Bilder benennen eines Patienten mit SD im Krankheitsverlauf. Linke Spalte: progredienten Verlust von Vorlage; Spalten rechts davon: Antwort des Patienten. Pluszeichen = korrekte Bedeutungswissen sowie Antwort. Ausschnitt aus Fig. 2b von Patterson et al., 2007 Atrophie des ATL, oft initial links. R L Verzögertes Zeichnen zuvor präsentierter Tiere eines Patienten mit SD. Links Vorlage, rechts Zeichnung Frontalschnitt durch den ATL des Patienten. eines Patienten mit SD. Ausschnitt aus Fig. Ausschnitt aus Fig. 3 2d von Patterson von Hodges & Patterson, 2007 et al., 2007 23.09.24 39 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion E) Hippocampus (lat. für «Seepferdchen») - Gut erkennbare Struktur im medialen Temporallappen, am Boden des Unterhorns des Seitenventrikels. - Zuständig für.... a) Episodisches Gedächtnis - Zeitlich und räumlich eingebettete Inhalte des Langzeitgedächnisses, inkl. autobiograph. Gedächtnis - Einspeicherung und Abruf - Links eher verbale, rechts eher nonverbale Inhalte b) Räumliche Orientierung und Navigation a) Lage des linken Hippocampus im Temporallappen (Horizontalschnitt). b) Drei schematische Frontalschnitte durch den linken Hippocampus. c) Stressverarbeitung und Quelle: https//www.eref.thieme.de Affektkontrolle Pes hippocampi («Fuss») mit Digitationes hippocampi (zehenförmige Einkerbungen) 23.09.24 40 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.2. Funktion E) Hippocampus (lat. für «Seepferdchen») - Wichtigste Afferenz: Tractus perforans (3) von Pyramidenzellen (2) der Area entorhinalis (1) im Gyrus parahippocampalis zu Körnerzellen (4) im Gyrus dentatus. - Weitere Verschaltung im Hippocampus: Moosfasern (5) ziehen zu Pyramiden- zellen im CA3-Feld (6). Deren Axone entweder über die Fimbria hippocampi (9) in den Fornix (wichtigste Efferenz)... -...oder als sog. Schaffer-Kollateralen (7) zu Pyramidenzellen im CA1-Feld (8). Deren Axone ziehen auch entweder über die Schematischer Frontalschnitt durch den linken Hippocampus Fimbria hippocampi (9) in den Fornix, oder mit wichtigsten Verbindungen. Blick von frontal. Abb. 9.18b aus Trepel (2017) kollateral zurück zur Area entorhinalis (1). → Schaltkreis mit zirkulierenden Impulsen, an erregenden Synapsen zu Pyramidenzellen geschieht sog. Langzeitpotenzierung/LTP, entscheidend für Gedächtnisbildung (s. Neurophysiologie) 23.09.24 41 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen 3. Temporallappen 3.3. Henry Gustav Molaison (H.M.; 1926-2008) H.M. (1953, vor der Operation) Schematische Frontalschnitte Beispiel für intaktes Skill learning bei H.M. Quelle: https://en.wikipedia.org Quelle: https://www.brainfacts.org Quelle: https://www.quora.com 01.09.1953: Bilaterale operative → Keine Wahrnehmungsstörung, Entfernung (Resektion) des medialen normale Intelligenz (IQ 112), intaktes Temporallappens, inkl. anteriore 2/3 des prozedurales Gedächtnis (Skill Hippocampus; zur Behandlung einer learning) therapieresistenten Epilepsie. Historische Bedeutung: → Ausgeprägte verbale und nonverbale a) Funktion des Hippocampus anterograde Amnesie (Mühe, neue b) Gedächtnis ≠ Intelligenz Informationen ins Gedächtnis einzu- c) Verschiedene Gedächtnissysteme prägen und später zu erinnern). Weiterführende Literatur: Scoville & Milner, 1957; Squire 2009. 23.09.24 42 Neuroanatomie, Grosshirn: Einführung, Frontal- & Temporallappen Literaturverzeichnis Ø Broca, PP. Remarques sur le siège de la faculté du langage articulé, suivies d’une observation d’aphémie (perte de la parole). Bull Soc Anthropol. 1861;6:330-57. Ø Brodmann K. 1909. 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