Das Corpus callosum

Eine solch verbindende Struktur wird dringend benötigt, denn die beiden Großhirnhemisphären haben nicht nur teils unterschiedliche Aufgaben. Sie verarbeiten in den meisten Fällen auch Informationen der gegenüberliegenden Körperseite. Im primären visuellen Cortex beispielsweise wird die Information des linken Gesichtsfeldes von der rechten Hemisphäre verarbeitet. Wir erleben jedoch keine Überlagerung von perspektivisch leicht unterschiedlichen Gesichtsfeldern – wir erleben ein einziges, stimmiges Bild der Umwelt. Spätestens hier wird deutlich, wie wichtig der Informationsaustausch zwischen beiden Hirnhälften ist.

Die entscheidende Struktur hierfür ist der Balken. Auf seiner gesamten Länge kreuzen so genannte Kommissurenfasern von einer Hemisphäre zur anderen. Die Fasern selbst bestehen aus den Axonen der Pyramidenzellen eines Cortexareals und verbinden dieses mit dem entsprechenden Areal der anderen Hemisphäre.

Besonders gut sieht man die gebogene Struktur des Balkens bei einem Schnitt entlang der Längsfurche. Dann lassen sich einzelne Abschnitte unterscheiden. Sie haben in der Anatomie die Bezeichungen Schnabel (Rostrum), Knie (Genu), Stamm (Truncus) und Wulst (Splenium) erhalten. Präpariert man den Balken von oben her, erscheint er im Ganzen als ein fächerförmiges Fasersystem, dessen Fasern im mittleren Bereich transversal verlaufen, im vorderen Bereich in frontaler Richtung und im hinteren Bereich in okzipitaler Richtung abbiegen. Innerhalb des Balkens werden die Fasern, die die beiden Frontallappen verbinden, als Forceps frontalis bezeichnet, und zwischen den beiden Okzipitallappen als Forceps occipitalis.

All das klingt sehr trocken anatomisch und wird dem Corpus callosum kaum gerecht. Denn das offenbart seine wahre Schönheit erst, seit wir es per Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) untersuchen und diese Daten entsprechend aufarbeiten können.  Jeff Lichtman war einer der ersten Forscher, denen ein solches „Kunstwerk“ gelungen ist. Gleichzeitig vermitteln diese Bilder auch eine erste Ahnung davon, wie hoch gesteckt das Ziel der Connectome-Forschung ist: Gesucht wird die Verschaltung eines jeden Neurons mit jedem anderen Neuron – und das geht weiter über das Corpus callosum hinaus.

Wie erwähnt, dienen die Kommissurenfasern zur Übertragung von Impulsen auf die jeweils andere Gehirnhälfte. Im Fall schwerer epileptischer Anfälle ist dies nicht wünschenswert, denn über den Balken kann der Anfall von einer Hemisphäre zur anderen springen. Als quasi letzte Möglichkeit bei Patienten mit besonders schwerer, medikamentös nicht behandelbarer Epilepsie, kann die Entscheidung für eine Callostomie fallen – ein schwerer Eingriff, bei dem der Balken durchtrennt wird. Überraschenderweise zeigen diese so genannten Split-Brain-Patienten im Alltag keinerlei Auffälligkeiten. Unter Medizinern wurde deshalb schon mal scherzhaft gefragt, ob sich die Funktion des Balkens nicht schlicht darauf reduzieren ließe, dass er die beiden Hemisphären zusammenhält.

In den 1960er und 1970er Jahren untersuchten Roger Sperry sowie Michael Gazzaniga und Joseph LeDoux Split-Brain-Patienten genauer. Sie präsentierten den Betroffenen Bilder – allerdings so, dass sie nur für jeweils das linke oder rechte Gesichtsfeld sichtbar waren. Und damit auch nur für die jeweils gegenüberliegende Hemisphäre, denn die Verarbeitung erfolgt immer kontralateral. 

Dabei ergaben sich überraschende Befunde: Ein Bild, das im rechten Gesichtsfeld repräsentiert und daher in der linken Hemisphäre verarbeitet wurde, konnten die Probanden korrekt beschreiben. Wurde das Bild jedoch nur das linke Gesichtsfeld präsentiert – und damit rechts verarbeitet –, reagierten die Probanden, als hätten sie das Bild nicht gesehen. Und schon gar nicht konnten sie seinen Inhalt benennen. Allerdings konnten sie den gezeigten Gegenstand, etwa eine Schraube oder eine Schere, mit der linken Hand korrekt ertasten. 

Das kleinere Rätsel hier lößt sich relativ schnell: Bei den meisten Rechtshändern liegen die Sprachzentren in der linken Hemisphäre. Wurde die durch das rechte Gesichtsfeld über das Bild „informiert“, konnte sie entsprechend antworten. Der rechten Hemisphäre steht die Spracherzeugung nicht zur Verfügung, sie kann aber immer den linken Arm bewegen und dessen Tastinformationen verarbeiten. Im normalen Alltag hebt sich diese Trennung auf, da beide Hemisphären visuelle Eindrücke bekommen.

Das größere Rätsel allerdings gehört schon zur großen Frage „Wer bin ich?“ Denn ganz offensichtlich weiß bei Split-Brain Patienten unter diesen Versuchsbedingungen die eine Gehirnhälfte nicht, was die andere weiß. Und handelt quasi autonom. Die weitergehende Forschung zeigte entsprechend beindruckende Ergebnisse in Bezug auf Bewusstsein und kognitive Organisation und Roger Sperry erhielt für seine Forschungen 1981 den Nobelpreis.

Neben diesem sehr bekannten Diskonnektionssyndrom scheint der Balken auch bei anderen Krankheiten eine Rolle zu spielen. So ist er in Fällen von Schizophrenie verkleinert, bei Alzheimer-Patienten zumindest verändert.

Erstveröffentlichung am 22. September 2011
Letztes Update am 1. Juli 2025