Der Gyrus cinguli

Autor: Dr. Brigitte Osterath

Die „Gürtelwindung“ ist ein innenliegender Teil des Cortex. Er wird zum Beispiel beim Stroop-Test aktiv: Das Wort „rot“ steht in grünen Buchstaben geschrieben — und Sie müssen die Schriftfarbe benennen.

Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Herbert Schwegler, Prof. Dr. Anne Albrecht

Veröffentlicht: 22.09.2023

Niveau: schwer

Das Wichtigste in Kürze

Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli die Aufmerksamkeit und Konzentration, verarbeitet Schmerzen und reguliert Affekte. Ist er geschädigt, mangelt es den Patienten an Antrieb: Sie erscheinen emotional abgestumpft und bewegen sich wenig.

Cingulotomie: Mittel letzter Wahl

Bei einer Cingulotomie durchtrennt der Arzt in einer Operation den Gyrus cinguli dauerhaft. Die Psyche des Patienten verändert sich dadurch irreversibel; der Eingriff kann aber bei therapieresistenten Zwangsstörungen und Depressionen sowie bei schweren chronischen Schmerzen das letzte Mittel sein. Heutzutage wird eine Cingulotomie allerdings nur noch selten durchgeführt, andere Verfahren sind attraktiver geworden. Zum Beispiel die tiefe Hirnstimulation, bei der implantierte Elektroden bestimmte Hirnareale reizen. Im Gegensatz zum Durchtrennen eines Hirnareals ist diese Methode reversibel.

Erst wenn man das Gehirn in der Mitte längs durchschneidet und aufklappt, sieht man den Gyrus cinguli Er ist der Hirnrindenanteil oberhalb des Balkens – des Corpus callosum, das beide Hemisphären verbindet. Als größter Teil des limbischen Systems beeinflusst der Gyrus cinguli Aufmerksamkeit, Schmerzverarbeitung und die Regulation von Affekten. Auch ist er Teil des Papez-Kreises, der am Hippocampus beginnt und dort auch endet und maßgeblich an der dauerhaften Einspeicherung von Gedächtnisinhalten beteiligt ist.

Lage und Struktur

bedeutet aus dem Lateinischen übersetzt „Gürtelwindung“. Denn wie ein Gürtel liegt er auf dem Balken und verläuft parallel mit ihm von vorne nach hinten. Doch nicht nur die direkt über dem Balken gehört dazu, sondern auch deren Fortsetzung in die Furche hinein, die sie nach oben begrenzt – den Sulcus cinguli. Interessanterweise variiert die Oberfläche des Gyrus cinguli sehr stark von Mensch zu Mensch: Seine Sulci liegen an unterschiedlichen Stellen und bei einigen Menschen ist der Gyrus cinguli sogar noch durch einen zusätzlichen, paracingulären Sulcus in zwei parallele Gyri aufgeteilt.

Gemeinsam mit dem Gyrus hippocampalis bildet der Gyrus cinguli den äußeren Ring des limbischen Systems. Der Balken ist die Grenze zwischen äußerem und innerem Ring; doch wirklich getrennt sind die beiden nicht, der Gyrus cinguli ist über Faserverbindungen gut mit allen anderen Teilen des limbischen Systems verschaltet.

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Aufbau und Nervenbahnen

Äußerlich sieht man es ihm zwar nicht an, aber innerlich, auf Zellebene, schon: Der Gyrus cinguli gliedert sich in zwei Teile, mit unterschiedlichen Funktionen. Ihre Benennung ging recht phantasielos vonstatten: Sie heißen einfach nur Pars anterior und Pars posterior – vorderer und hinterer Teil.

Der posteriore Gyrus cinguli ist mit unterschiedlichen Hirnrindenarealen in Parietal-, Temporal– und Frontallappen verschaltet. Er reguliert vor allem die visuell-räumliche Aufmerksamkeit und ist für das räumliche Gedächtnis verantwortlich. Hier mag eine Rolle spielen, dass er Eingänge vom hinteren Parietallappen erhält, der bei der Orientierung eine maßgebliche Rolle spielt. Zytologisch betrachtet beherbergt der hintere Gyrus cinguli hauptsächlich Nervenzellen, die in die sensorische Verarbeitung eingeschaltet sind. Und unter dem Mikroskop fallen die vielen kleinen Zellen in den Körnerschichten der Rinde auf.

Der vordere Teil ist experimentell sehr viel besser untersucht als der hintere. Er tauscht Informationen mit der Amygdala aus, dem Nucleus accumbens, dem Thalamus sowie dem motorischen und präfrontalen Cortex und setzt sich vor allem aus motorischen Nervenzellen zusammen. Seine Rinde ist agranulär, das heißt die Körnerzellschichten, die für andere Hirnareale typisch sind, sind stark reduziert. Der vordere Teil des Gyrus cinguli spielt auch für die Motorik eine Rolle: Ist er geschädigt, leiden die Betroffenen an Bewegungsarmut.

Aktiv ist der anteriore Gyrus cinguli, wenn es darum geht, auf widersprechende Reize hin eine Auswahl zwischen verschiedenen Verhaltensweisen zu treffen. Ein Beispiel ist der Stroop-Test: Die Probanden müssen die Farbe nennen, in der ein Wort geschrieben steht. Das ist schwieriger, als es sich anhört: zwischen zwei widersprechenden Reizen – grüne Schrift mit Inhalt „rot“ – muss die Aufmerksamkeit auf die korrekte Antwort gelenkt werden. Zudem ist der anteriore Gyrus cinguli an Ausdrucksbewegungen beteiligt, also Mimik und Gestik. Und nicht zuletzt an der Bewertung von Schmerzreizen. Profis unterteilen den vorderen Gyrus cinguli noch weiter in eine hintere kognitive und eine vordere affektive Untereinheit.

Stimulation und Fehlfunktion

Reizt man den Gyrus cinguli mit einer Elektrode – aktiviert ihn also –, verändern sich die Körperfunktionen: Ein solchermaßen stimuliertes Tier atmet langsamer, sein Herz schlägt langsamer, sein Blutdruck sinkt, die Pupillen erweitern sich.

Wird der Gyrus cinguli dagegen geschädigt – etwa durch einen Schlaganfall –, reagiert der Betroffene weniger auf Umweltreize und es mangelt ihm an Antrieb: Er bewegt sich weniger und spricht auch weniger. Ist die Läsion ausgedehnter und tritt gleichzeitig auf beiden Gehirnseiten auf, reagiert er nicht einmal mehr auf Schmerzreize – er wendet sich dem Reiz zwar zu, registriert ihn also sehr wohl, zeigt aber ansonsten keine angemessene Reaktion. Affen, denen man den Gyrus cinguli entfernt hat, werden zahmer, verlieren aber gleichzeitig jegliches Interesse an anderen Mitgliedern ihrer Gruppe.

Neurowissenschaftler vermuten, dass der Gyrus cinguli auch bei der Entstehung neuropsychiatrischer Erkrankungen wie Depression, Zwangsstörungen oder Schizophrenie eine Rolle spielt. So mangelt es z.B. den an Schizophrenie Erkrankten an Antrieb und Aufmerksamkeit. Der Stroop-Test bereitet ihnen auffällig große Probleme und sie machen mehr Fehler. Außerdem ist ihr Gyrus cinguli ist bei Bearbeitung der Aufgaben nur wenig aktiv. Andere Studien fanden, dass dieser Gehirnabschnitt bei schizophrenen Patienten minderdurchblutet ist, beziehungsweise vom Volumen her kleiner, als bei gesunden Probanden. Sektionen des Gehirngewebes nach dem Tode schizophrener Patienten machten deutlich, dass bestimmte Nervenzellen im anterioren Teil des Gyrus cinguli bei diesen Patienten von geringerer Größe und weniger häufig sind.