Limbisches System 21.10.2013. Dr. med. Mark Olah

Rhinencephalon und limbisches System Riechhirn (Rhinencephalon) - stellt bei niederen Säugetieren den Hauptanteil des Großhirns. „Riechwelt" vs. „Sehwelt„ Kein geschlossenes Bahnsystem, sondern ein Begriff für eine Gruppe funktionell eng miteinander verbundener Kern- und Rindengebiete.

“Le grand lobe limbique” lat. limbus: Gürtel, Saum unterschiedliche kortikale und subkortikale Hirnstrukturen keine allgemein gültige Definition des Systems bestimmte Strukturen in Verschaltungskreisen, (reverberating circuits) organisiert sind, in denen die Erregung kreisen kann Schädigung limbischer Strukturen und Verbindungen sind bei neuropsychiatrischen Erkrankungen (Depressio, Schisophraenia) Pierre Paul Broca (1824 – 1880)

Aufgabe Integration emotionaler Prozesse mit somatischen, endokrinen und autonomen Funktionen, Lern- und Gedächtnisfunktionen, Aufmerksamkeit, Aktivität, Antriebs- und Aktivierungsfunktionen.

I. Limbischer Kortex Hippocampus Gyrus dentatus Cornu ammonis Subiculum Indusium griseum Gyrus parahippocampalis Area entorhinalis, Area perirhinalis, Area presubicularis Gyrus cinguli Area subcallosa

II. Limbische Kerngebiete Telencephalon Area septalis Ncl. accumbens (ventrales Striatum) Corpus amygdaloideum Ncl. striae terminalis Diencephalon Corpus mammillare Ncll. Thalami anteriores Ncll. habenularis medialis et lateralis Mesencephalon Ncl. Interpeduncularis Ncl. tegmentalis posterior

III. Verbindungsbahnen Fasciculus medialis telencephali

Limbischen Afferenzen I. - Riechbahn Riechbahn -läuft als einzige sensorische Bahn nicht über den Thalamus! 1. Neuron: Die Riechzellen in der Riechschleimhaut der Nase sind primäre Sinneszellen, ihre Axone ziehen als N. olfactorius (Riechnerv) 2. Neuron: Mitralzellen im Bulbus olfactorius (Riechkolben) des Großhirns, dem primären olfaktorischen Zentrum. (Tractus olfactorius). Als sekundäre olfaktorische Zentren gelten das Trigonum olfactorium (Riechdreieck) Vom Trigonum olfactorium gehen die Stria olfactoria medialis + lateralis aus. Höhere olfaktorische Zentren liegen in der Inselrinde sowie in Teilen des Corpus amygdaloideum (Mandelkörper) und des Hippocampus (Entorhinal Cortex).

Limbischen Afferenzen II. Collateral Aste der Tr.spinothalamicus Der Fasciculus medialis telencephali (mediales Vorderhirnbündel, medial forebrain bundle") stellt ein polysynaptisches Fasersystem dar, das limbische Vorderhirn- und Hirnstammstrukturen miteinander in beiden Richtungen verbindet. Zu den Ziel- und Ursprungsgebieten gehören die olfaktorische kortikale Areale, ventrale Basalganglien, die Areae septalis und preoptica des Thalamus und der Hypothalamus und Kerne des Hirnstammtegmentums

Einführenden Systemen (Limbischen Afferenzen) Fasciculus medialis telencephali (Entorhinal cortex)

Hippocampusformation Ursprünglich wurde die Hippocampusformation als olfaktorisches Zentrum aufgefasst. Die anatomische und physiologische Aufklärung der Verbindungen hat jedoch ergeben, dass alle Sinnesmodalitäten, und nicht nur olfaktorische, in der Hippocampusformation verarbeitet werden B Riechbahn

Hippocampus, Ammon-Horn

Mikroskopischer Aufbau CA1-CA4 Sektoren Axone von CA1- und CA2-Pyramidenzellen verlaufen über den Alveus in den Fornix. CA1-Pyramidenzellen projizieren außerdem zu Subiculum und Area entorhinalis. Der dritte Sektor (CA3) zeigt eine einheitliche Schicht von Pyramidenzellen. Die aus dem Gyrus dentatus stammenden Moosfasern bilden Synapsen an großen Auftreibungen der proximalen Abschnitte der Dendriten von CA3-Pyramidenzellen. Schaffer-Kollateralen: die CA3 mit CA1 verbinden.

Ammonhorn mikroanatomischer Aufbau

Long-Term Potentiation, LTP (Langzeitpotenzierung) Die Hippocampusformation wird für das Abspeichern von expliziten Gedächtnisinhalten („Wissen über die Welt"), nicht aber für das Erlernen von Bewegungsabläufen benötigt. Obwohl selbst kein Gedächtnisspeicher, scheint der Hippocampus für komplizierte Lernvorgänge sehr wichtig zu sein. Er entscheidet offenbar über die Aufnahme von Inhalten des Kurzzeitgedächtnisses in das (deklarative) Langzeitgedächtnis. Damit wird er auch für die zeitliche Einordnung von Wahrnehmungen und Erlebnissen wichtig. Long-Term Potentiation, LTP (Langzeitpotenzierung) Auf einen wiederholten Stimulus mit lang anhaltenden Änderungen der synaptischen Übertragung und der Erregbarkeit plastisch zu reagieren, könnte eine physiologische Grundlage der Gedächtnisfunktion darstellen. Hierbei spielt die exzitatorische Signalübertragung durch Glutamat, besonders über den N-Methyl-D-Aspartat-(NMDA)-Rezeptorsubtyp, eine entscheidende Rolle. OXYGEN DEPRIVATION The large pyramidal cells in area CA1 are exceptionally sensitive to oxygen deprivation and die after only a few minutes without a supply of fresh arterial blood. Pathologists call area CA1 Sommer’s sector. The hippocampal pyramidal cells are among the first to be affected in a variety of conditions that lead to loss of memory and intellectual functions, including Alzheimer’s disease

Afferenzen zum Hippocampus Aus den sensorischen Cortexgebieten Aus dem limbischen System selbst (gyrus cinguli) Nuclei septales Aus dem gegensetigen Hippocampus (durch fornix und fimbria) Corpus amygdaloideum Hypothalamus Hirnstamm

Hauptefferenz des Hippocampus: Fornix Nuclei ant. thalami

Fasciculus mamillothalamicus (Vicq d’Azyr) und Verbindung mit Gyrus cinguli

Der Papez Kreis nucl. ant. thalami

Der Papez Kreis

Fornix - Hirgewölbe Führt etwa 1 Million efferente und afferente Axone zu und von der Hippocampusformation Gyrus Fasciolaris - Indusium Griseum (Graue Substanz auf dem Balken) verbindet den Hippocampus mit der Area subcallosa.

Weiteren Limbischen Kerngebieten “Rewarding system” – Glückszentrum Nucleus accumbens (septi) -NAc accumbere = „sich hinlegen“ Afferenzen: -prefrontal assoziation Kortex, -basolateral amygdala -dopaminerg Neuronen aus dem ventral tegmental area (mesenzephalon) Efferenzen: -striatum -prefrontal Kortex -Pons formatio reticularis VTA Spielsucht Im Nucleus accumbens befinden sich Dopaminrezeptoren vom Typ D2, deren Stimulation durch die dopaminergen Afferenzen der Area tegmentalis ventralis für die Erwartung eines Glücksgefühls ("wanting", im Gegensatz zum Glücksgefühl selber, "liking") verantwortlich gemacht wird.

Mesolimbisches system - Als mesolimbische Bahn bezeichnet man die dopaminergen Projektionen der Area tegmentalis ventralis in: den Nucleus accumbens den ventromedialen präfrontalen Cortex den Nucleus caudatus im Striatum (s. a. Corpus striatum) den Bulbus olfactorius den Hippocampus die Amygdala D2R DA Beeinflussung dieser synaptischen Übertragung: Amphetamin, Kokain, Opiate, Tetrahydrocannabinol (THC), Phencyclidin, Ketamin. Schizophrenia: Behandlung mit D2-R Antagonist (Hemmer) zB Haloperidol

Brain stimulation reward James Olds (1922 - 1976)

Corpus amygdaloideum (Mandelkern) Wirkt bei der Bewertung von Erreignissen in der Umwelt und beiträgt zur Auslösung emotionaler Reaktionen (Freude, Angst, Ekel) Affernten: -Sensorischen Rindengebieten, -Hippocampus Efferenten: -Stria Terminalis -> Thalamus nuclei septalis (Modulation der einkommenden sensorischen Informationen) -Amygdalofugal Bündel ->Hippocampus -Striatum (Emotionsbedingter Bewegung, “fight or flight”) -Hypothalamus (vegetativ Funktionen und Stresshormonen, zB. CRF) -Hirnstamm (via Stria medullaris thalami)-Reziprok

Mandelkern und Angst in fMRI

Limbische Funktionen Zusammenfassung 1. Informationen die limbischen Strukturen durchlaufen müssen, um gespeichert werden zu können. 2. Ausfilterung unwichtiger Informationen (schlafende Mutti- schreiendes Kind oder schnarchender Mann) 3. Emotionale Bewertungen auf Denken und Erinnern 4. Somatomotorik (auch: Gestikulation, Mimik) 5. Steuerung phylogenetisch alte, mit Emotionen verbundenes Verhaltenswesen Dysfunktion: Aufmerksamkeits- und Gedächtnisstörungen, Dissoziation von Kognition und Emotion.

Klüver-Bucy-Syndrom Bei Rhesusaffen beobachtete man nach Entfernung beider Temporallappen auffallende Verhaltensänderungen: Ungewöhnliche Zahmheit und Furchtlosigkeit Hypersexualität: exzessive Masturbation und wahllose Suche nach gleich- und gegengeschlechtlichen Sexualpartnern Bedürfnis, Gegenstände in den Mund zu nehmen.

Korsakoff Syndrome zuerst bei chronischen Alkoholikern beschrieben Ursache der Erkrankung ist ein Thiaminmangel (Vitamin-B1-Mangel) Schädigungen vor allem in den Corpora mamillaria und periaqueductal Substanz Anterograd und retrograd Amnesia Erinnerungslücken auch mit reinen Phantasieinhalten ausgefüllt (Konfabulation)

Referenzen Benninghoff-Drenckhahn, Anatomie I-II, 17.Auflage, Urban&Fischer Verlag Barr’s The Human Nervous System, 9th Edition, Wolters Kluwer-Lippincott Williams and Wilkins John Nolte, The Human Brain – An introduction to its functional anatomy, 6th Edition, Mosby Elsevier