Der Subthalamus

Autor: Dr. Brigitte Osterath

Unter dem Thalamus versteckt sich ein wichtiger Teil des motorischen Systems: ein blasser Kern und eine erregende Linse. Dieses Gebiet beherbergt zudem eine der am wenigsten untersuchten Regionen des menschlichen Gehirns — die „ungewisse Zone“.

Wissenschaftliche Betreuung: Dr. Björn Spittau

Veröffentlicht: 28.08.2011

Niveau: schwer

Das Wichtigste in Kürze

Der Subthalamus ist mit seinem Globus pallidus und Nucleus subthalamicus Teil der Basalganglienschleife und beeinflusst darüber zielgerichtete Bewegungen.

Wie der Name bereits verrät, versteckt sich der Subthalamus direkt unter dem Thalamus. Oder vielmehr ist er beim Embryo dort zu finden — im Laufe der Entwicklung verdrängt ein dicker Strang weißer Substanz, die Capsula interna, den größten Teil des Subthalamus nämlich zur Seite; er landet dann im Großhirn, gleich neben dem Putamen. Das stellt Anatomen vor strukturelle Probleme.

Der Subthalamus setzt sich aus drei Gebieten grauer Substanz zusammen: dem Globus pallidus, lateinisch für blasser Kern, dem Nucleus subthalamicus und der Zona incerta, der „ungewissen Zone“. Obwohl bereits 1877 erstmals beschrieben, ist die Aufgabe dieses Kerngebiets tatsächlich ungewiss: Bis heute kennt niemand seine Funktion, es gibt lediglich Spekulationen.

Doch damit fangen die Probleme erst an: Der Globus pallidus wird im Verlauf der Ontogenese nicht nur Richtung Putamen verdrängt, gemeinsam mit ihm spielt er auch eine maßgebliche Rolle bei motorischen Prozessen – der klassischen Aufgabe der Basalganglien, zu denen auch das Putamen gehört. Mit diesem ist der Globus pallidus aufs engste verschaltet und wird funktionell daher auch zu den Basalganglien gezählt. Der Nucleus subthalamicus ist ebenfalls Teil dieser motorischen Regulation und wird je nach Präferenz des Autors den Basalganglien oder dem Subthalamus zugeschlagen.

Struktur und Aufbau

Gleich unter der tiefsten Stelle des Thalamus liegt die Zona incerta, ein nur kleines Kerngebiet, oben und unten umgeben von weißer Substanz, bezeichnet als Forels-Feld H1 und Forels-Feld H2. Darunter, im Übergangsgebiet zwischen Mittel– und Zwischenhirn, schließt sich der noch kleinere Nucleus subthalamicus an. Dieser Kern, nach seinem Entdecker auch Luys-Körper genannt, hat die Form einer bikonvexen Linse. Seitlich davon, durch die Capsula interna von beiden Kernen getrennt, befindet sich der sehr viel größere Globus pallidus in Form eines liegenden Kegels, dessen Spitze nach unten und zur Mitte zeigt. Er ist der Hauptkern des Subthalamus. Da er aber, wie gesagt, funktionell zu den Basalganglien zählt, wird er inklusive seiner motorischen Regelkreise dort in einem eigenen Text besprochen.

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Nucleus subthalamicus: Funktionen

Der Nucleus subthalamicus ist ebenfalls Teil der komplexen motorischen Steuerung: Er erhält erregende Faserzugänge direkt aus dem motorischen Cortex, sowie hemmende Impulse aus dem äußeren Segment des Globus pallidus Signale sendet er vor allem zu dessen innerem Segment und zur Substantia nigra.

Da an dieser Stelle Regelkreise offensichtlich wichtiger sind als einzelne Strukturen, hier ein kurzer Ausflug in die Verschaltung der Basalganlien: Diese beeinflussen über mehrere Verschaltungswege die Ausführung von Bewegungen. Die Hauptschleife fördert Motorik. Sie läuft vom Putamen über das innere Segment des Globus pallidus zum Thalamus. Da der Globus pallidus den Thalamus hemmt, selbst aber vom Putamen gehemmt wird, reduziert sich nach dem Prinzip der doppelten Hemmung die Inhibierung des Thalamus und der kann seine erregenden Signale zum motorischen Cortex senden. Gleichzeitig modulieren mehrere Nebenschleifen die Hauptschleife. Eine davon schließt den Nucleus subthalamicus ein: Er erregt das innere Pallidum-Segment und verstärkt dadurch die Hemmung auf den Thalamus. So wirkt diese Nebenschleife einer ungeregelten Motorik entgegen.

Das zeigt sich vor allem bei einer Schädigung des Nucleus subthalamicus – beispielsweise durch einen Schlaganfall. Dann kann es zum Krankheitsbild des Hemiballismus kommen: Der Patient schleudert plötzlich ungewollt seine Arme oder Beine umher. Glücklicherweise ist diese Störung nicht von Dauer und es ist dabei nur eine Körperseite betroffen: die Gegenseite der geschädigten Gehirnhälfte.

Der Nucleus subthalamicus beeinflusst auch die Symptome bei Parkinsonpatienten. Wie genau er das macht, ist den Neurowissenschaftlern nach wie vor ein Rätsel — sie wissen jedoch, dass bei Dopaminmangel im Striatum der Nucleus subthalamicus verstärkt Signale feuert. Wird er „abgeschaltet“, lässt vor allem der Ruhetremor nach, das typische langsame Zittern der Patienten. Diese Abschaltung funktioniert über die relativ neue Methode der so genannten tiefen Hirnstimulation: Dabei werden dem Parkinsonkranken Elektroden in das Gehirn implantiert, die ständig elektrische Impulse abgeben und der Überaktivität des Nucleus subthalamicus entgegenwirken.

Die Zone der Unsicherheit

Als der Schweizer Hirnforscher Auguste-Henri Forel die Zona incerta erstmals beschrieb, nannte er sie „eine Region, über die sich nichts Sicheres sagen lässt“. Daran hat sich in den fast 130 Jahren danach nicht viel geändert: Die meisten Lehrbücher erwähnen die Zona incerta nur kurz als existierend und führen sie nicht einmal in ihrem Register auf. Ihre Funktion kennen die Wissenschaftler bis heute nicht. Allerdings gibt es viele Vermutungen: Sie soll Erregung beeinflussen, die Aktivität von Eingeweiden kontrollieren, Bewegungen aufrechterhalten oder allgemein Antworten auf sensorische Reize generieren.