Video: Kleinhirn (Cerebellum)

Hallo, hier ist Astrid. Herzlich Willkommen bei Kenhub.

Heute möchte ich mit euch über das Kleinhirn sprechen.

Das Kleinhirn ist eines der größten und wichtigsten Organe des zentralen Nervensystems. Im oberen Bild sehen wir es in der kaudalen Ansicht, d.h. wir schauen direkt auf seine Unterseite. Im unteren Bild ist genau die gegenüberliegende Seite dargestellt, d.h. die kraniale Ansicht. Anhand dieser beiden Abbildungen werden wir uns seine Anatomie im Tutorial erarbeiten.

Das Kleinhirn befindet sich hinten am Kopf und macht in etwa 10% der Hirnmasse aus. Genauer gesagt liegt es dorsal des Pons und der Medulla oblongata. Sein lateinischer Name lautet „Cerebellum“, was übersetzt „kleines Gehirn“ bedeutet.

Nach oben grenzt das Kleinhirn an den Okzipitallappen des Großhirns. Zwischen ihnen spannt sich eine Duplikatur der Dura mater, das Tentorium cerebelli. Dieses kann man auf diesem Bild zwar nicht direkt sehen, aber es verläuft in etwa hier. Das Kleinhirn und der Okzipitallappen berühren sich also nicht direkt.

Das Kleinhirn liegt tief im Schädel und beansprucht fast die gesamte hintere Schädelgrube. Dabei hinterlässt es beidseits eine tiefe Grube am Os occipitale. Diese wird als Fossa cerebellaris oder Kleinhirngrube bezeichnet. Sie liegt dorsolateral des Foramen magnum, dort zieht die Medulla oblongata hindurch.

Funktionell spielt das Kleinhirn eine zentrale Rolle für unsere Motorik. Dabei geht es weniger um den Entwurf der gezielten Bewegungen, sondern vielmehr um die Steuerung und Feinabstimmung der Bewegungsimpulse. Die Bewegungsimpulse kommen aus der Großhirnrinde und von dort bekommen wir z.B. die Anordnung das Glas zu greifen und Richtung Mund zu führen. Das Kleinhirn entwirft dann anhand der ankommenden groben Bewegungsskizze eine Art „modulierten Bewegungsplan“. In anderen Worten: Es koordiniert unsere Zielmotorik. So sorgt es dafür, dass das Glas auch wirklich am Mund ankommt und zwar, ohne unterwegs etwas zu verschütten oder übers Ziel hinauszuschießen. Dafür erhält das Kleinhirn Informationen aus verschiedenen Bereichen des Körpers, z.B. den sensorischen Fasern des Rückenmarks und den Augen. Diese Informationen kann es auswerten und damit die geplante Bewegung anpassen.

Die zweite wichtige Funktion ist die Stützmotorik. Das bedeutet nichts anderes, als dass das Kleinhirn uns buchstäblich ermöglicht, beim Stehen und Gehen die Haltung zu bewahren. Dafür verarbeitet es v.a. Informationen aus den Gleichgewichtsorganen und Propriozeptoren der Muskeln. Jede Muskelbewegung wird anschließend durch eine angemessene Aktivierung der Antagonisten kompensiert. So steuert das Kleinhirn jeder Veränderung der Körperposition entgegen und sorgt für eine ausgeglichene Balance.

Zeit unseres Lebens spielt das Kleinhirn eine wichtige Rolle beim Erlernen von motorischen Fertigkeiten. Sich wiederholende Abläufe, wie z.B. Laufen oder Schwimmen, werden dank ihm automatisiert und perfektioniert. Es baut ein motorisches Gedächtnis auf, sodass erlernte Bewegungen mit der Zeit „wie von selbst“ ablaufen, ohne dass man bewusst über sie nachdenken muss.

Neben der motorischen Funktion soll das Kleinhirn auch kognitive Funktionen besitzen. Es gibt Zeichen dafür, dass es an Vorgängen wie der Bildung des Kurzzeitgedächtnisses und der klassischen Konditionierung beteiligt ist. Welche Rolle es genau für die Kognition spielt, ist momentan noch nicht gut erforscht.

Um all diese Funktionen ausüben zu können, braucht es ein ausgeklügeltes System afferenter und efferenter Fasern. Sie laufen alle über drei Schenkel oder Stiele, die sogenannten Pedunculi cerebellares. Es gibt insgesamt drei von ihnen: einen Pedunculus superior, medius und inferior. Das heißt einen oberen, mittleren und unteren Kleinhirnstiel. Über sie ist es hinten am Hirnstamm befestigt und mit dem zentralen Nervensystem verbunden. Auf den nachfolgenden Folien werden wir uns diese drei etwas genauer anschauen.

Wir schauen nun von dorsal auf das Gehirn. Zur Orientierung: hier ist der Hirnstamm, das Mittelhirn und dorsal einmal quer angeschnitten das Kleinhirn. Grün markiert ist der untere Kleinhirnstiel, der Pedunculus cerebellaris inferior. Er wird in manchen Büchern auch Corpus restiforme genannt. Das bedeutet wörtlich übersetzt „Strang-” oder „Strickkörper“. Er liegt in etwa zwischen dem kaudalen Abschnitt des vierten Ventrikels und den Wurzeln der Nn. glossopharyngeus und vagus.

Die beiden unteren Kleinhirnstiele ähneln dicken, seil-ähnlichen Strängen. Sie enthalten Bahnen aus der unteren Olive und dem Rückenmark. Genauer gesagt laufen hier Fasern des Tractus olivocerebellaris und des Tractus spinocerebellaris posterior. Es handelt sich dabei überwiegend um afferente Fasern. Das heißt, Informationen aus der unteren Olive und dem Rückenmark gelangen über den unteren Kleinhirnstiel zum Kleinhirn. Zu einem kleinen Anteil ziehen hier auch Fasern von und zu den Kernen des Gleichgewichtsorgans.

Der mittlere, der Pedunculus cerebellaris medius, ist mit Abstand der Größte der 3 Kleinhirnstiele. Er wird auch als Brachium pontis bezeichnet, auf Deutsch „Brückenarm“. Das ist der Tatsache geschuldet, dass er nur eine einzige Bahn enthält: den Tractus pontocerebellaris. Er enthält ausschließlich afferente Fasern, d.h. sie leiten Informationen zum Kleinhirn weiter.

Die Bezeichnung „Tractus pontocerebellaris“ legt bereits nahe, dass hier Fasern zwischen dem Pons und dem Kleinhirn laufen müssen. Die Fasern entspringen den Brückenkernen, den Ncll. pontis. Diese wiederum erhalten ihre Informationen von der Großhirnrinde, also dem Cortex. Sie stammen zwar zum größten Teil vom Motorcortex, jedoch auch Fasern anderer corticaler Areale enden hier. Am Pons angekommen kreuzen sich nun all diese Fasern und ziehen durch den mittleren Kleinhirnstiel zur gegenüberliegenden Kleinhirnseite. Fachsprachlich korrekt würde man sagen: Die pontocerebellären Fasern ziehen zur kontralateralen Kleinhirnhemisphäre.

Der dritte und damit oberste Kleinhirnstiel ist der Pedunculus cerebellaris superior. Er ist auch unter dem Namen Brachium conjunctivum oder „Bindearm“ bekannt. Er führt hauptsächlich efferente Fasern, d.h. diese verlassen das Kleinhirn nach außen.

Sie entspringen dem größten Kern des Kleinhirns, dem Ncl. dentatus. Die Ziele der Fasern sind einerseits der Thalamus und der Nucleus ruber. Die Bahnen werden entsprechend als Tractus cerebellothalamicus und Tractus cerebellorubralis bezeichnet. Charakteristisch ist, dass beide Bahnen zur Gegenseite kreuzen.

Zu einem kleinen Anteil ziehen durch den oberen Kleinhirnstiel auch afferente Fasern. Diese stammen aus dem Rückenmark und laufen durch den Tractus spinocerebellaris anterior und superior.

Fassen wir noch einmal die wichtigsten Bahnen in den Kleinhirnstielen zusammen.

Der Pedunculus inferior führt in erster Linie Afferenzen vom Rückenmark und der unteren Olive zum Kleinhirn. Über den Pedunculus medius werden ausschließlich Impulse aus den Brückenkernen zum Kleinhirn geleitet. Der Pedunculus superior schließlich übermittelt hauptsächlich Informationen vom Kleinhirn zum Ncl. ruber und Thalamus.

Nachdem wir nun die wichtigsten Verbindungen zwischen Kleinhirn und dem restlichen zentralen Nervensystem gelernt haben, werden wir im zweiten Teil den genauen Aufbau des Kleinhirns kennenlernen.

Es ist von außen betrachtet ein symmetrisches Organ. Wie beim Großhirn auch können wir zwei Hemisphären unterscheiden. Eine linke und eine rechte. In der Mitte werden sie vom Kleinhirnwurm getrennt, dem Vermis. Die Oberfläche des Kleinhirns weist zahlreiche Lappen und Furchen auf. Letztere heißen Fissurae oder Sulci cerebelli. Im Unterschied zu den Furchen des Großhirns laufen sie alle nahezu parallel und überkreuzen die Mittellinie.

Die zahlreichen Fissurae führen dazu, dass das Kleinhirn in viele kleine Lappen und Läppchen unterteilt wird. Die drei wichtigsten möchte ich euch gerne vorstellen: Das sind die Fissura horizontalis, Fissura prima und Fissura secunda.

Die Fissura horizontalis ist die größte und zugleich tiefste Furche. Sie beginnt im Bereich des Pons und reicht horizontal einmal um das gesamte Kleinhirn herum. Damit trennt sie die obere von der unteren Oberfläche. Genauer gesagt läuft sie zwischen dem Lobulus semilunaris superior und inferior. In der kaudalen Ansicht seht ihr schön, wie die Fissura tief in das Kleinhirn hineinragt.

Im oberen Abschnitt des Kleinhirns verläuft eine Furche, die bei jedem Menschen zu finden ist. Sie wird Fissura prima genannt und verläuft in etwa V-förmig. Sie trennt den vorderen vom hinteren Lappen, d.h. den Lobus anterior vom Lobus posterior.

Beide zusammen ergeben den Kleinhirnkörper, das Corpus cerebelli. Wir werden sie gleich im Detail besprechen.

Zuvor möchte ich euch noch die dritte wichtige Furche vorstellen, die Fissura secunda. Wir finden sie an der unteren Fläche des Kleinhirns, wo sie die Tonsille vom Lobulus biventer trennt. Da sie direkt hinter der Tonsille verläuft, wird sie in einigen Büchern auch Fissura retrotonsillaris genannt. Beide Bezeichnungen sind richtig.

Das Kleinhirn wird in insgesamt drei große Hauptlappen unterteilt, die Lobi cerebelli. Zwei von ihnen haben wir gerade kennengelernt, und zwar den Lobus anterior und Lobus posterior. Daneben gibt es noch den Lobus flocculonodularis.

Verwechselt die Lobi übrigens nicht mit den Lobuli. „Lobi“ sind nämlich die großen Hauptlappen und „Lobuli“ die Läppchen, die durch die Sekundärfurchen entstehen.

Als Vorderlappen oder Lobus anterior bezeichnet man die Kleinhirnanteile oberhalb der Fissura prima. Auf der unteren Seite reicht er bis zum oberen Marksegel. In diesem Areal enden in erster Linie Bahnen des Rückenmarks. Der Lobus anterior wird daher funktionell dem Spinocerebellum zugeordnet. So erhält er insbesondere Informationen zur Propriozeption und Muskelspannung der Extremitäten und des Rumpfes. All diese Signale werden hier erfasst und verarbeitet.

Unterhalb der Fissura prima liegt der Hinterlappen oder Lobus posterior. Wie ihr seht, macht er den größten Teil des Kleinhirns aus. An der anderen Seite endet er an der Fissura posterolateralis. Das ist diese kleine Furche hier, zwischen ihm und dem Lobus flocculonodularis. Sie ist bei Menschen allerdings nicht so ausgeprägt wie die anderen Furchen, die wir kennengelernt haben.

Der Lobus posterior wird funktionell dem Pontocerebellum zugeordnet. Am Namen erkennt ihr bereits, dass er somit hauptsächlich Fasern aus den Brückenkernen erhält. Um seine Funktion zu verstehen, müsst ihr einige wichtige Sache wissen. Der Lobus posterior ist der phylogenetisch jüngste Abschnitt des Kleinhirns. Wir sagen auch “Neocerebellum“ dazu. Er hat sich zeitgleich mit dem Neocortex entwickelt, der obersten Schicht der Großhirnrinde. Diese ist für die höchsten kognitiven Funktionen zuständig, wie z.B. die sensible Wahrnehmung oder das räumliche Denken. Genau mit diesem Neocortex ist der Lobus posterior über den Pons verbunden. Er ist daher nicht nur für die Koordination und Feinmotorik zuständig, sondern für höhere motorische Funktionen. Dazu zählen z.B. das motorische Lernen und die Abfolge von komplizierten Bewegungen.

Der dritte Kleinhirnlappen ist wesentlich kleiner als die anderen beiden. Das ist der Lobus flocculonodularis. Sein etwas eigenartiger Name setzt sich aus seinen beiden Anteilen zusammen: Lateral besitzt er zwei Flocculi und in der Mitte liegt der Nodulus. Funktionell wird der Lappen dem Vestibulocerebellum zugeordnet. In ihm enden also primär Bahnen aus den Gleichgewichtsorganen, insbesondere aus den Ncll. vestibulares. Phylogenetisch gehört er zum ältesten Abschnitt des Kleinhirns, dem Archicerebellum.

Flocculi heißt wörtlich übersetzt „Flocken“. Damit sind diese kleinen Läppchen gemeint, die lateral am Lobus flocculonodularis herausragen. Sie schmiegen sich von kaudal an die mittleren Kleinhirnstiele. Die Flocculi empfangen permanent die Signale aus dem Gleichgewichtsorgan im Innenohr. Diese Informationen verarbeiten sie für die Erhaltung der Balance und Steuerung der Blickmotorik.

Der Nodulus liegt mittig und ist genau genommen der kaudale Abschnitt des Vermis. Er wird daher Nodulus vermis genannt. „Nodulus“ deshalb, weil er von außen wie ein verdickter Knoten oder Höcker wirkt. Über dünne Stiele ist er beidseits mit den Flocculi verbunden. Der Nodulus stellt den ältesten und primitivsten Abschnitt des Vermis dar. Er erhält insbesondere Afferenzen aus dem Tractus vestibulocerebellaris. Diese Bahn enthält nicht nur Fasern aus den Ncll. vestibulares, sondern auch direkt aus den Gleichgewichtsorganen ohne Umschaltung.

Schauen wir uns einmal den Vermis etwas genauer an. Diese wurmähnliche Struktur verläuft genau in der Mitte des Kleinhirns und trennt dadurch die beiden Hemisphären voneinander. Wie der Lobus anterior auch stellt er einen wichtigen Teil des Spinocerebellums dar.
Vom Rückenmark erhält er u.a. Impulse aus dem Bereich des Tastsinns und der Propriozeption. Er ist also stets über Berührungen und die Position des Körpers informiert. Außerdem werden ihm Signale der Hör- und Sehbahn sowie der Gleichgewichtsorgane weitergeleitet. Er verarbeitet diese und unterstützt so einen reibungslosen Ablauf der Bewegungen.

Durch die Furchen an seiner Oberfläche wird der Vermis in insgesamt 9 Lobuli unterteilt. Sie werden in der Achse von kranioventral nach kaudodorsal angeordnet. Die Lobuli unterscheiden sich oftmals in Form und Größe und sind deshalb nicht immer einfach darzustellen.

Das erste Läppchen sieht aus wie ein schmaler zungenförmiger Fortsatz. Deshalb wird es auch Lingula genannt. Wie ihr seht, ist die Lingula der einzige Bereich des Vermis, der keinerlei Verbindung zu den Lobuli der Hemisphären aufweist. Stattdessen ist sie direkt mit der dorsalen Fläche des oberen Marksegels verwachsen. Fachsprachlich wird es „Velum medullare superius“ genannt.

Das viereckig geformte Läppchen, gleich darüber, nennt man Lobulus centralis. Es liegt im Bereich der Incisura cerebelli anterior und überlappt die Lingula. Über die Fissura precentralis oder postlingualis werden diese beiden Strukturen voneinander getrennt. Die Grenzen zwischen Vermis und Hemisphären sind übrigens nicht wirklich klar erkennbar. Der Lobulus centralis zum Beispiel ragt beidseits, über sogenannte Alae lobuli centralis, in die Kleinhirnhemisphären hinein.

Im dorsalen Bereich liegt das Culmen, der „Gipfel“. Es ist das dritte und gleichzeitig größte Läppchen des Vermis. Durch die Fissura prima wird er vom nächsten getrennt. Im Bereich des Vermis wird diese Furche auch Fissura preclivalis genannt. Das Culmen ist beidseits mit einem großen Areal der Hemisphären verbunden. Dieser hat eine annähernd quadratische Form und wird entsprechend als „Lobulus quadrangularis“ bezeichnet.

Nach dem Culmen steigt der Vermis ab. Deshalb wurde dem nächsten Läppchen der Name „Declive“ gegeben. Das ist Lateinisch und bedeutet „Abhang“. Hier seht ihr es gleich kaudal der Fissura preclivalis. Lateral steht das Declive in Verbindung mit dem Lobulus simplex. Das ist der ventrale Abschnitt des Lobus posterior.

Auf das Declive folgt der wohl kleinste Lobulus des Vermis: der Folium. Er wird von der Fissura horizontalis begrenzt. Ihr erinnert euch noch? Das war die tiefste Furche des Kleinhirns, die wir am Anfang des Tutorials kennengelernt haben. Der Folium geht lateral in den Lobulus semilunaris superior über.

Um das nächste Vermisläppchen zu sehen, müssen wir das Kleinhirn umdrehen. Unterhalb der Fissura horizontalis schließt sich dem Folium das Tuber an. Es steht in enger Verbindung mit dem Lobulus semilunaris inferior.

Nach dem Tuber kommt die Pyramis, die Pyramide. Sie ist das siebte Läppchen des Vermis. Zwischen ihnen liegt die Fissura prepyramidalis. Im Bereich der beiden Hemisphären geht die Pyramis in den Lobulus biventer über.

Das vorletzte Läppchen ist die Uvula, das Zäpfchen. Zwischen ihr und der Pyramis zieht eine Furche, die wir ebenfalls schon vorhin kennengelernt haben: die Fissura secunda. Wir hatten gesehen, dass sie zwischen der Tonsille und dem Lobulus biventer zieht. Die Furche läuft allerdings noch weiter und trennt ebenfalls die Uvula von der Pyramis. Die Tonsille ist übrigens auch der Abschnitt der Hemisphäre, der in die Uvula übergeht.

Über das neunte und letzte Läppchen haben wir schon ausführlich gesprochen. Das ist nämlich der Nodulus. Er ist Teil des Lobus flocculonodularis.

Bevor ihr frustriert das Handtuch schmeißt, weil ihr euch die neun Lobuli des Vermis einfach nicht merken könnt, habe ich einen Tipp: Es gibt eine Eselsbrücke, die euch hilft, alle Lobuli in der korrekten Reihenfolge zu wiederholen. Sie lautet: „Lacht, liebe Kollegen! Der fiese Tuber prüft uns nicht.“ Die ersten beiden L stehen für Lingula und Lobulus centralis, das K für Culmen, D für Declive, F für Folium, T für Tuber, P für Pyramis, U für Uvula und N für Nodulus.

Bevor ich das Tutorial nun abschließe, möchte ich auf diese beiden letzten Strukturen eingehen. Ich hatte sie schon mehrfach in unterschiedlichen Kontexten erwähnt. Links seht ihr das untere Marksegel und rechts das obere. Ihre lateinischen Namen lauten Velum medullare inferius bzw. superius. Sie bilden gemeinsam mit dem oberen Kleinhirnstiel und dem Vermis das Dach des 4. Ventrikels.

Das war's für heute zum Kleinhirn. Ich hoffe, wir hören uns bald wieder.