Zerebraler Kortex: Aufbau und Funktion

Zerebraler Kortex

Der zerebraler Kortex (Großhirnrinde) ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns und ZNS. Der zerebrale Kortex nimmt den oberen Teil der Schädelhöhle ein und besteht aus vier Lappen unterteilt in zwei Hemisphären, die zentral durch das Corpus callosum verbunden sind. Die Rinde enthält erkennbare Gyri, die durch Sulci getrennt sind. Die Großhirnrinde ist essentiell für das bewusste Erleben von Sinnesreizen und der Planung komplexer Aufgaben und Prozesse.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Allgemeine Merkmale

Mikroskopische Struktur und Gefäßversorgung/ Innervation

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Allgemeine Merkmale

Überblick

Die Großhirnrinde ist der Teil des Gehirns, der sowohl oberflächlich als auch supratentoriell ist:

Oberflächlichste der Hirnstrukturen und Lage tief in den Hirnhäuten
Oberhalb des Tentorium cerebri (= Duraduplikation oberhalb des Kleinhirns)
Ableitung embryologisch vom Ektoderm Ektoderm Gastrulation und Neurulation

Das Großhirn ist der größte Anteil des Gehirns. Es besteht aus grauer Substanz (zerebraler Kortex) und darunterliegender weißer Substanz:

Unterteilung in vier gepaarte Lappen
Einteilung in Sulci (Einbuchtungen) und Gyri (Vorsprünge) → individuell benannt und enthalten einzigartige Funktionen
Das Großhirn ist der größte und am weitesten entwickelte Teil des menschlichen Gehirns:
- Lage im oberen Schädel Schädel Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion
- Verbindung über den Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm mit dem Rückenmark Rückenmark Rückenmark
Embryologie: Dorsales Ektoderm Ektoderm Gastrulation und Neurulation → Neuralrohr → Prosencephalon Prosencephalon Entwicklung des ZNS, Neurocraniums und Viscerocraniums → Telencephalon

Gehirnvesikel — Die embryonale Entwicklung des Großhirns: Beachte die Abstammungslinie ausgehend vom Neuralrohr → Prosencephalon → Telencephalon → Großhirn
Bild: „*Brain Vesicle” von Phil Schatz. Lizenz:* CC BY 4.0

Lappen

Frontallappen
Parietallappen
Okzipitallappen
Temporallappen

Prominente Sulci

Mediale Längsfissur: trennt linke und rechte Gehirnhälfte
Sulcus lateralis (oder Sylvische Fissur Fissur Generalisierte und lokalisierte Exantheme): trennt Parietal- und Temporallappen
Sulcus centralis (oder Rolandofissur): trennt Parietal- und Frontallappen
Sulcus collateralis: trennt den Gyrus fusiformis und den Gyrus hippocampus
Sulcus calcarinus: trennt die Okzipitallappen horizontal in den Cuneus (superior) und Gyrus lingualis (inferior)
Sulcus parieto-occipitalis: trennt Parietal- und Okzipitallappen

Location of the lateral sulcus, central sulcus, and parieto-occipital sulcus — Die Lage des Sulcus lateralis, Sulcus centralis und des Sulcus parieto-occipitalis
Bild von Lecturio.

Medial surface of the left cerebral hemisphere — Die Lage des Sulcus lateralis, Sulcus centralis und des Sulcus parieto-occipitalis
Bild von Lecturio.

Prominente Gyri

Gyrus praecentralis: im Frontallappen, steuert die willkürliche motorische Bewegung
Gyrus postcentralis: im Parietallappen, Ort des somatosensorischen Kortex
Gyrus cinguli: oberhalb des Corpus callosum gelegen und Teil des limbischen Systems
Gyrus fusiformis: im Temporal- und Okzipitallappen, wahrscheinlich beteiligt an der Gesichts- und Worterkennung
Gyrus temporalis inferior: beteiligt an der auditiven Verarbeitung
Gyrus parahippocampalis → Falte auf der inneren Oberfläche des Temporallappens, der den Hippocampus begrenzt

Lappen der Großhirnrinde — Das Bild zeigt die Lage einiger Schlüsselstrukturen, jedes der vier Lappen, des Gyrus prä- und postcentralis sowie der Sulci centralis, lateralis und parieto-occipitalis.
Bild: „Lobes of Cerebral Cortex“ von OpenStax Anatomy and Physiology. Lizenz: CC BY 4.0

Mikroskopische Struktur und Gefäßversorgung/ Innervation

Mikroskopische Struktur

Äußere graue Substanz
Innere weiße Substanz bestehend aus zwei Teilen:
- Neokortex:
  - Größer und evolutionär neuer
  - Höhere Hirnprozesse
  - Bestehend aus sechs Schichten von Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie
- Allokortex:
  - Kleiner und evolutionär älter
  - Bestehend aus vier Schichten von Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie

Gefäßversorgung

Arterielle Versorgung:
- Die arterielle Versorgung erfolgt durch die paarigen Aa. carotis internae und Aa. vertebralis, die sich verbinden und den Circulus Willisii bilden.
- Der Circulus Willisii bildet die 3 primären Hirnarterien:
  - A. cerebri anterior (ACA): versorgt die anteromediale Oberfläche
  - A. cerebri media (MCA): versorgt die Seitenfläche
  - A. cerebri posterior (PCA): versorgt die hinteren und unteren Oberflächen
Venöser Abluss:
- Hirnvenen münden in große Venenkanäle, die durch die Dura mater Dura mater Hirnhäute (Meningen) verlaufen.
- Alle münden in den Zusammenfluss der Sinus sagitallis, Sinus transversus, Sinus sigmoideus und schließlich in die V. jugularis.

The primary arterial supply throughout the cerebrum — Die primäre arterielle Versorgung im gesamten Großhirn: Beachte die Bereiche, die von der A. cerebri anterior (ACA) in Blau, der A. cerebri media (MCA) in Gelb und der A. cerebri posterior (PCA) in Rot bedeckt sind.
Bild von Lecturio.

Arterial Supply of the Brain — Die primäre arterielle Versorgung im gesamten Großhirn: Beachte die Bereiche, die von der A. cerebri anterior (ACA) in Blau, der A. cerebri media (MCA) in Gelb und der A. cerebri posterior (PCA) in Rot bedeckt sind.
Bild von Lecturio.

Frontallappen

Der Frontallappen ist der Anteil am weitesten anterior/superior des supratentoriellen Gehirns. Es steuert viele der übergeordneten Funktionen des Gehirns, einschließlich der Motorik, des exekutiven Denkens und der Sprache.

Begrenzungen:
- Anterior durch das Stirnbein
- Superior durch die Os frontale und parietale
- Posterior durch den Sulcus centralis
- Inferior durch die Fossa cranialis Fossa cranialis Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion anterior
Lage des Frontallappens:
- Posterior durch den Sulcus centralis abgegrenzt
- Medial begrenzt durch die Fissura longitudinalis cerebri
- Inferolateral durch den Sulcus lateralis abgegrenzt
Motorischer Homunculus: neurologische Karte im primären motorischen Kortex, die den Anteil des Gehirns darstellt, der der Verarbeitung motorischer Funktionen gewidmet ist.
- Untere Extremitäten medial am stärksten vertreten
- Rumpf, obere Extremitäten und Gesicht befinden sich am weitesten lateral
- Die Größe des Merkmals auf dem Homunculus bezieht sich auf die relative Größe der Gehirnregion, die diesem spezifischen Merkmal gewidmet ist.
Blutversorgung:
- Lateraler Frontallappen: A. cerebri media (= MCA)
- Medialer/superiorer Frontallappen: A. cerebri anterior (= ACA)

**Tabelle: Interne Strukturen des Frontallappens**
Name	Lage	Brodmann Nummer	Funktion
Primär motorischer Kortex	Gyrus praecentralis	4	Kontralaterale motorische Kontrolle
Prämotorischer Kortex	Anterior zum primären motorischen Kortex	6	Programmierung von motorischen Ereignissen; Neurone aktivieren vor primären Motoneuronen
Sekundär motorischer Kortex	Rostal des primär motorische Kortex, erstreckt sich über die Facies medialis und superolaterlalis des Lobus frontalis	6	Planung komplexer motorischer Bewegungen
Präfrontaler Kortex	Anteriore Teil des Frontallappens	8–14, 24, 25, 32, 44–47	Olfaktorische und Exekutivfunktion (Problemlösung, Urteilsvermögen, Planung, Verhalten und Emotionen)
Frontales Augenfeld	Schnittpunkt des mittleren Gyrus frontalis mit dem Gyrus praecentralis	8	Koordination willkürlicher Augenbewegungen Empfängt Afferenzen aus dem primären und sekundären visuellen Kortex Liefert Efferenzen zu den Hirnmuskelkernen der Hirnnerven Hirnnerven Überblick über die Hirnnerven III, IV und VI → Colliculus superior → Innervation der Augenmuskelkerne
Broca-Gebiet	Gyrus frontalis inferior der dominanten Hemisphäre	44, 45	Sprachproduktion (motorische Sprache)

Primärer motorischer Kortex — Die Lage des primären motorischen Kortex (die hinterste Struktur des Frontallappens) mit dem überlagerten Homunculus, der die Proportionen des Kortex beschreibt, die der Verarbeitung jeder spezifischen motorischen Funktion gewidmet sind.
Bild von Lecturio.

Parietallappen

Der Parietallappen liegt posterior zum Frontallappen und superior zum Okzipitallappens. Er ist an Prozessen der Empfindung und des Sprachverständnisses beteiligt.

Begrenzungen:
- Anterior durch den Sulcus centralis
- Superior durch das Os parietale
- Posterior durch den Sulcus parieto-occipitalis
- Inferior durch die Sylvische Fissur Fissur Generalisierte und lokalisierte Exantheme
Lage des Parietallappens: Posterior des Sulcus centralis auf den superolateralen und medialen Oberflächen der Großhirnhemisphäre
Sensorischer Homunculus: Neurologische Karte im primären somatosensorischen Kortex, die den Anteil des Gehirns darstellt, der der Verarbeitung sensorischer Funktionen gewidmet ist.
- Untere Extremitäten am stärksten medial vertreten
- Rumpf, obere Extremitäten und Gesicht befinden sich am weitesten lateral
- Größe des Merkmals auf dem Homunkulus = Größe der Gehirnregion, die diesem spezifischen Merkmal gewidmet ist
Blutversorgung:
- Medial: A. cerebri media (MCA) und A. cerebri anterior (ACA)
- Posterior: A. cerebri posterior (PCA)

**Tabelle: Interne Strukturen des Parietallappens**
Name	Lage	Brodmann Nummer	Funktion
Primärer somatosensorischer Kortex	Gyrus postcentralis	3, 1, 2	Empfängt kontralateralen somatosensorischen Input vom ventralen Ncl. posteromedialis und dem ventralen Ncl. posterolateralis des Thalamus Thalamus Thalamus
Parietaler Assoziationskortex	Posterior Parietal	5, 7	Stereognose Stereognose Neurologische Untersuchung und Wahrnehmung des kontralateralen Selbst und der Umgebung
Wernicke-Gebiet	Gyrus temporalis superior der dominanten Hemisphäre	22	Sprachverständnis

Primärer somatosensorischer Kortex — Der primäre somatosensorische Kortex (dunkelblau markiert) markiert die vorderste Region des Parietallappens.
Bild von Lecturio.

Okzipitallappen

Der Okzipitallappen ist der am weitesten posterior gelegene Lappen des supratentoriellen Gehirns. Es beschäftigt sich hauptsächlich mit der visuellen Verarbeitung.

Begrenzungen:
- Anterior durch den Temporallappen
- Superior durch den Sulcus parieto-occipitalis
- Posterior durch das Os occipitale
- Inferior durch das Tentorium cerebelli
Lage des Okzipitallappens: posterior dem Temporal- und Parietallappen
- Sulcus parieto-occipitalis = Trennung der medialen Oberfläche vom Temporal- und Parietallappen
- Laterale Parietotemporallinie = Trennung der Seitenfläche vom Temporal- und Parietallappen
Blutversorgung: Äste von PCA

**Tabelle: Interne Strukturen des Okzipitallappens**
Name	Lage	Brodmann Nummer	Funktion
Primärer visueller Kortex	Posteriore Okzipitallappen	17	Sehvermögen und Sehschärfe Sehschärfe Augenuntersuchung (Informationen vom Ncl. geniculatum laterale über Radiatio optica)
Visueller Assoziationskortex	Extrastriatischer Kortex	18, 19	Verarbeitet Informationen in Bezug auf Form, Farbe, Bewegung, Tiefe und räumliche Beziehungen

Primärer visueller Kortex — Die Lage des primären visuellen Kortex in der hintersten Region des Gehirns im Okzipitallappen.
Bild von Lecturio.

Temporallappen

Der Temporallappen ist der anteriore/inferiore Anteil des supratentoriellen Gehirns. Er ist an Prozessen des Hörens, Riechens und des Gedächtnisses beteiligt.

Begrenzungen:
- Anterior durch das Os sphenoidale
- Superior durch die Sylvische Fissur Fissur Generalisierte und lokalisierte Exantheme
- Posterior durch den Okzipitallappen
- Inferior durch die mittlere Schädelgrube
Lage des Temporallappens: in der mittleren Schädelgrube
- Erstreckt sich superior bis zur Sylvischen Fissur Fissur Generalisierte und lokalisierte Exantheme und posterior bis zur lateralen Parietotemporallinie
- Inferior-lateral zum Parietallappen
- Inferior-posterior zum Frontallappen
- Anterior zum Okzipitallappen
Blutversorgung:
- Äste der Aa. carotis internae
- Äste der Aa. vertebrobasilaris

**Tabelle: Interne Strukturen des Temporallappens**
Name	Lage	Brodmann Nummer	Funktion
Primärer auditiver Kortex Auditiver Kortex Auditives und vestibuläres System	Superiore temporale Ebene im Temporallappen innerhalb des Sulcus lateralis	40, 41	Hören
Gyrus temporalis medius und inferior	Temporallappen mittlerer und inferiorer Bereich	20, 21	Langzeitgedächtnis
Gyrus parahippocampalis	Medial gelegen im unteren temporo-okzipitalen Kortex	34	Kurzzeitgedächtnis
Uncus	Kontinuierlich mit dem Gyrus hippocampalis	35	Geruch
Gyrus fusiformis	Gyrus occipitotemporalis medialis	37	Gesichtserkennung

Primary auditory cortex — Der primäre auditive Kortex, der sich im Temporallappen befindet.
Bild von Lecturio.

Parahippocampal gyrus — Der primäre auditive Kortex, der sich im Temporallappen befindet.
Bild von Lecturio.

Klinische Relevanz

Auditive und vestibuläre Bahnen: Nervenbahnen, die die Wahrnehmung von Schall ermöglichen. Der Hörsinn wandelt Schallwellen – also Druckschwankungen in unserer Umgebung – in elektrische Signale um und nimmt somit Töne, Klänge und Geräusche wahr.
Sehbahn Sehbahn Die Sehbahn und Gesichtsfeldausfälle: das visuelle System, Teil des ZNS. Das visuelle System umfasst mehrere Strukturen, die zusammen die visuelle Wahrnehmung der Welt um uns herum ermöglichen.
Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm: besteht aus Mittelhirn Mittelhirn Entwicklung des ZNS, Neurocraniums und Viscerocraniums, Pons und Medulla oblongata Medulla Oblongata Hirnstamm. Der Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm ist eine stielartige Struktur, die das Großhirn mit dem Rückenmark Rückenmark Rückenmark verbindet und eine wichtige Relaisstation für sensorische, motorische und autonome Informationen ist.
Kleinhirn Kleinhirn Kleinhirn (Cerebellum): befindet sich in der hinteren Schädelgrube, dorsal des Pons und des Mittelhirns. Die Hauptbeteiligung des Kleinhirns besteht in der Koordination der Bewegungen. Das Kleinhirn Kleinhirn Kleinhirn (Cerebellum) besteht aus 3 Lappen auf beiden Seiten seiner zwei Hemisphären und ist in der Mitte durch den Vermis verbunden.
Zerebrovaskuläres System: besteht aus den Gefäßen, die das Gehirn versorgen. Das Gehirn erhält jede Minute etwa 750ml Blut, was ca. 15 % des Herzzeitvolumens entspricht. Die arterielle Versorgung des Gehirns wird in zwei Kategorien eingeteilt: die vordere Zirkulation aus den Aa. carotis internae und die hintere zerebrale Zirkulation aus dem vertebrobasilären Kreislaufsystem.
Zwischenhirn Zwischenhirn Entwicklung des ZNS, Neurocraniums und Viscerocraniums (Diencephalon): besteht aus vier Komponenten, dem Thalamus Thalamus Thalamus, dem Epithalamus, dem Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus und dem Subthalamus. Insgesamt koordiniert das Diencephalon unbewusste vegetative und sensomotorische Funktionen.
Limbisches System Limbisches System Limbisches System: besteht aus mehreren Komponenten: dem Hippocampus, dem parahippocampalen Gyrus mit entorhinalem Kortex, dem Gyrus cinguli, der Amygdala und den Corpora mamillae. Das limbische System hat vielfältige Funktionen, welche die Verarbeitung und Integration von Emotionen, Langzeitgedächtnis und Geruchsvermögen beinhalten.
Split-Brain-Syndrom: Folge der Callostomie, einer heutzutage nur noch selten angewandten operativen Methode zur Behandlung schwerer therapieresistenter Epilepsien, bei der das Corpus callosum durchtrennt wird. Trotz der Unterbrechung der Kommunikation beider Hemisphären zeigen die Patient*innen in natürlicher Umgebung meist keine Auffälligkeiten. Experimentell lässt sich die fehlende Verbindung nachweisen, da Betroffene Objekte in der rechten Netzhauthälfte (=linkes Gesichtsfeld) aufgrund der Lokalisation des Sprachzentrums in der linken Hemisphäre nicht benennen können.

Quellen

Seeley, WW, Miller, BL. (2018). Alzheimer’s disease. In Jameson, J.L., et al. (Eds.), Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20th ed., Vol 2. pp. 3108–3114.
Wolk, DA, & Dickerson, BC. (2020). Clinical features and diagnosis of Alzheimer disease. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/clinical-features-and-diagnosis-of-alzheimer-disease (Zugriff am 3. August 2021).
Keene, CD, Montine, TJ, Kuller, LH. (2018). Epidemiology, pathology, and pathogenesis of Alzheimer disease. UpToDate. Retrieved August 3, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/epidemiology-pathology-and-pathogenesis-of-alzheimer-disease (Zugriff am 3. August 2021).
Forcier, M. (2020). Adolescent sexuality. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/adolescent-sexuality (Zugriff am 22. Juni 2021).
Barshes, NR. (2019). Overview of upper extremity peripheral artery disease. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/overview-of-upper-extremity-peripheral-artery-disease (Zugriff am 15. Februar 2021).
Spittell, PC. (2019). Subclavian steal syndrome. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/subclavian-steal-syndrome (Zugriff am 15. Februar 2021).
Edwardson, MA. (2021). Overview of ischemic stroke prognosis in adults. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/overview-of-ischemic-stroke-prognosis-in-adults (Zugriff am 5. August 2021).
Oliveira-Filho, J, & Mullen, MT. (2021). Initial assessment and management of acute stroke. UpToDate. Retrieved August 1, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/initial-assessment-and-management-of-acute-stroke (Zugriff am 1. August 2021).
Wappler, Frank et al.: 2006. Anästhesie und Begleiterkrankungen. 7 Zentrales Nervensystem. 7.1 Anatomie und Physiologie. DOI: 10.1055/b-0034-13218. Online ISBN: 9783131851215. Thieme