Definition

Die Medulla Oblongata ist ein Teil des autonomen zentralen Nervensystems, der den Hirnstamm direkt mit dem Rückenmark verbindet. Medulla ist lateinisch für Mitte; oblongata bezieht sich auf die längliche Form dieses Teils des Gehirns. Die Medulla oblongata befindet sich an der Basis des Hirnstamms und ist für ein breites Spektrum an somatischen und autonomen motorischen und sensorischen Funktionen unerlässlich. Praktisch alle Nervensignale laufen durch die Medulla oblongata.

Medulla Oblongata Lage

Die Medulla oblongata befindet sich am unteren Ende des Hirnstamms, direkt unter der Pons, und vereinigt sich mit dem Rückenmark am Foramen magnum an der Schädelbasis. Sie enthält sowohl graue als auch weiße Substanz. Die weiße Substanz ist aufgrund der Myelinhüllen der vielen Nervenachsen, die Nachrichten schnell vom Körper zum Gehirn und umgekehrt bringen, weiß. Die graue Substanz verbindet die Medulla oblongata mit vier der Hirnnerven. Dies sind die:

• Nervus glossopharyngeus (CN IX)
• Nervus vagus (CN X)
• Nervus accessorius (CN XI)
• Nervus hypoglossus (CN XII)

Funktion der Medulla Oblongata

Die Funktionen der Medulla Oblongata sind für fast alle Nervenzellbahnen wichtig. Diese Funktionen sind entweder spezifisch für bestimmte Bereiche der Medulla oder die Medulla oblongata ist Teil einer funktionellen Nervenbahn oder eines Trakts. Ein Beispiel für eine solche Bahn ist die Rolle der Medulla oblongata innerhalb der retikulären Formation, die lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzfrequenz steuert. Die Medulla oblongata spielt auch eine wichtige Rolle in unserem Schlaf-Wach-Zyklus oder zirkadianen Rhythmus.

In diesem Artikel werden wir die Funktion der Medulla oblongata (oft abgekürzt als Medulla) nach bestimmten Bahnen oder Gewebetypen betrachten. Es handelt sich dabei um die kardiovaskulären und respiratorischen Zentren, den Nucleus tractus solitarii (lateinisch: NTS), die Area postrema, den spinalen Trigeminuskern, die Nuclei olivarii inferior, die retikuläre Formation, die pyramidale (motorische) Dekussation, den Nucleus cuneatus, den Nucleus gracile, den medialen Lemniskus und den spinothalamischen Trakt. Sie werden diese sehr spezifischen Bereiche nicht auswendig lernen müssen, sondern sehen, wie verschiedene Bereiche des Rückenmarks an komplexen Bahnen beteiligt sind. Diese werden im Folgenden genauer beschrieben.

Kardiovaskuläres Zentrum

Die Funktion der Medulla oblongata im kardiovaskulären Zentrum besteht darin, das Herzzeitvolumen zu regulieren. Das Herzzeitvolumen ist die Blutmenge, die die linke Herzkammer pro Kontraktion verlässt (Schlagvolumen), multipliziert mit der Herzfrequenz in Schlägen pro Minute. Die Regulierung des Herzzeitvolumens wird durch Informationen ermöglicht, die von Barorezeptoren und pH-Rezeptoren in den großen Arterien geliefert werden.

Chemorezeptoren informieren uns über den Säuregehalt des Körpers – Ihr Blut wird saurer, wenn der Kohlendioxidgehalt steigt. Sie informieren das Gehirn auch über die Wirkung von Hormonen und Neurotransmittern, am häufigsten in Form von Adrenalin und Noradrenalin. Barorezeptoren senden Informationen über die Dehnung der großen Arterien und messen den Druck. Wenn jemand zum Beispiel viel Blut verliert, wird weniger Druck auf die Blutgefäßwände ausgeübt, und der Körper reagiert darauf, indem er die peripheren Blutgefäße verengt und die Herzfrequenz erhöht, damit mehr Blut zu den lebenswichtigen Organen gelangt.

Die Medulla oblongata reagiert auf diese Signale, indem sie sowohl die Herzfrequenz als auch das Schlagvolumen anpasst, wodurch sich das Herzzeitvolumen ändert. Diese Funktion der Medulla oblongata ist Teil des autonomen oder unwillkürlichen Nervensystems und hat drei verschiedene Wirkungen. Die erste ist das Herzbeschleunigungszentrum, das die Herzfrequenz und das Schlagvolumen (wenn genügend Blut vorhanden ist) als Reaktion auf die Signale des sympathischen Nervensystems (Kampf oder Flucht) erhöht. Das zweite ist das kardiale Hemmzentrum, das die Herzfrequenz und das Schlagvolumen unter dem Einfluss des Parasympathikus (Ruhe und Verdauung) verlangsamt. Das dritte System ist das vasomotorische Zentrum, das die Konstriktion oder Dilatation der arteriellen glatten Muskulatur reguliert und so den Blutdruck und den Blutfluss beeinflusst.

Atemzentrum

Die Medulla oblongata fungiert als zyklisches Atemzentrum für die Regulierung der Atmung. Dies geschieht durch inspiratorische Neuronen, die sich in der Medulla befinden und motorische Impulse an das Zwerchfell und die äußeren Interkostalmuskeln (Rippen) senden. Zwei Hirnnerven – der Nervus vagus und der Nervus glossopharyngeus – senden Daten an die Inspirationsneuronen, die von Chemorezeptoren gesammelt wurden. Wenn sie stimuliert werden, feuern die inspiratorischen Neuronen und veranlassen das Zwerchfell und die äußeren Rippenmuskeln zur Kontraktion. Der Druck im Brustkorb wird niedriger als der Druck außerhalb des Körpers und Luft wird in die Lunge gezogen. Dies ist die Inspiration.

Expiratorische Neuronen – ebenfalls in der Medulla oblongata angesiedelt – senden Nachrichten an die Muskeln des Bauches und der inneren Zwischenrippenmuskeln. Um eine gleichmäßige Atembewegung zu ermöglichen, erhöhen und verringern die inspiratorischen und exspiratorischen Neuronen langsam ihre Feuerungsrate. Wenn das Gehirn einige Minuten vor dem Tod degeneriert, ist dies nicht mehr möglich, und es kommt zum Keuchen.

Das Keuchen am Lebensende oder agonale Atmung ist ein unwillkürlicher Überlebensreflex der Medulla oblongata, der bei Sauerstoffmangel einsetzt. Einige Ärzte halten dies für eine unangenehme Erfahrung, andere glauben, dass das Gehirn in dieser Phase nicht mehr in der Lage ist, Gedanken an Unbehagen zu verarbeiten. Sie können sich die Argumente in den Abschnitten Agonale Atmung und Leiden des kostenlosen Volltext-PDFs hier ansehen.

Kern des Solitärtrakts

Der Kern des Solitärtrakts (NTS) oder Solitärkern (SN) bezeichnet eine Gruppe von Sinneszellen der Medulla oblongata, die zum autonomen Nervensystem gehören. Hier werden kardiovaskuläre, viszerale (bestimmte innere Organe), respiratorische, gustatorische und orotaktile Informationen empfangen und weitergeleitet. Orotaktile Informationen sind besonders wichtig für Neugeborene und junge Säuglinge, bei denen der Saugreflex bekanntermaßen Schmerzen und Unbehagen lindert.

Über Chemorezeptoren, Dehnungsrezeptoren, Neuronen, die direkt mit den viszeralen Organen verbunden sind, und einige Hirnnerven (Gesichts-, Glossopharyngeal- und Vagusnerven) gelangen verschiedene Botschaften in die Medulla oblongata. Diese Botschaften lösen bei Säugetieren eine Reihe von Reflexen aus. Sie erzeugen Reaktionen, die an andere Funktionsbereiche der Medulla oblongata, wie z. B. die Retikularformation, weitergeleitet werden können oder auch nicht. Alle diese sensorischen Funktionen sind autonom.

Im Nucleus des Tractus solitaire werden Reflexe wie der Würgereflex, der Hustenreflex und der Baroregulationsreflex (Vasokonstriktion und Vasodilatation) sowie die Mechanismen der Darmmotilität und der Darmwandsekretion erzeugt. Sobald diese Nachrichten ankommen, leitet das NTS sie an andere Teile des zentralen Nervensystems weiter, um eine Reaktion hervorzurufen. Zum Beispiel senden Geschmacksrezeptoren im NTS bei Stimulation ein Signal an die retikuläre Formation, das die Zungen- und Kiefermuskelbewegung stimuliert.

Area Postrema

Die Hauptfunktion der Medulla oblongata in der Area Postrema ist der Erbrechensreflex (nicht der Würgereflex, der durch den NTS geregelt wird). Das Erbrechen wird von zwei getrennten Zonen der Medulla oblongata ausgelöst: der Chemorezeptor-Trigger-Zone (CTZ) und dem integrativen Brechzentrum.

In der CTZ kommen Botschaften aus dem Blut und der Liquorflüssigkeit an, wenn bestimmte Mengen an Toxinen vorhanden sind. Diese Botschaften werden an das integrative Brechzentrum weitergeleitet. Das integrative Brechzentrum ist für einen Reflex verantwortlich, der eine Kombination aus autonomen, viszeralen und somatischen motorischen Bahnen ist. Die somatischen motorischen Bahnen umfassen die Kontraktion der Atem- und Bauchmuskeln, während die viszeralen Bahnen die Darmbewegung (Peristaltik) verändern. Autonome Bahnen verstärken Speichelfluss und Schwitzen. Die Kombination dieser Reize führt zu zwei Stadien des Brechreflexes – der Prodromalphase und der Auswurfphase. In der ersten Phase entspannt sich die Magenmuskulatur, so dass die Nahrung, die in den Dünndarm gelangt ist, zurückwandern kann (retrograde Peristaltik). Dies löst die nächste Phase aus – Würgen und Erbrechen (Ausstoßen des Mageninhalts).

Zu den weiteren Funktionen der Area postrema gehören Chemorezeptoren und Osmorezeptoren, die von den großen Blutgefäßen und der Leber kommen. Osmorezeptoren informieren die Medulla oblongata über den Flüssigkeitshaushalt im Körper. Die Area postrema ist ein wichtiger Bestandteil des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS). Neuere Forschungen zeigen auch, dass die in der Area postrema verarbeiteten Chemorezeptor-Informationen dazu beitragen, zu regulieren, wie stark wir ein- und ausatmen (Atemantrieb), und dass sie zu einer Appetitsteigerung beitragen, wenn der Magen nicht ausreichend gedehnt wird.

Spinaler Trigeminuskern

Eine weitere Gruppe von Funktionen der sensorischen Medulla oblongata findet sich im spinalen Trigeminuskern (STN). Dieser Bereich trägt dazu bei, dass wir auf Temperatur, Berührung und Schmerz – insbesondere im Gesicht – reagieren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der sensorische Input vom Nervus trigeminus, dem Nervus facialis, dem Nervus vagus und dem Nervus glossopharyngeus stammt. Menschen mit Trigeminusneuralgie haben Symptome wie einseitige, stechende Schmerzen im Gesicht. Dies könnte die Folge einer Hyperaktivität im spinalen Trigeminuskern der Medulla oblongata sein.

Inferiore Olivärkerne

Der inferiore Olivärkomplex beherbergt prinzipielle, mediale akzessorische und dorsale akzessorische Oliven, die sensorische und motorische Informationen zwischen dem Rückenmark und dem Gehirn austauschen, um erlernte Handlungen zu ermöglichen. Viele propriozeptive Informationen (wir wissen, wo sich die verschiedenen Körperteile befinden, ohne dass wir hinschauen müssen) in Kombination mit Verbindungen zum motorischen Zentrum des Gehirns und zum Auge ermöglichen es uns, erlernte Bewegungen zu üben und zu perfektionieren. Die Medulla oblongata ist daher auch entscheidend für unsere Feinmotorik und Koordination. Bei neurodegenerativen Erkrankungen kann eine geschädigte inferiore Olive zum Verlust zuvor perfektionierter feinmotorischer Bewegungen und zu einem Mangel an Koordination führen.

Netzhautformation

Die Netzhautformation ist zwar nicht auf die Medulla oblongata beschränkt, verläuft aber mitten durch sie hindurch. Die retikuläre Formation ist ein kompliziertes Netz von Nervenbahnen. Die gesamte Struktur umfasst Teile von Medulla, Pons, Mittelhirn, Hypothalamus und Thalamus. Die Funktion der Retikularformation besteht darin, unseren Bewusstseins- und Erregungszustand zu regulieren und sensorische Reize mit motorischen, mentalen und Gedächtnisfunktionen in Einklang zu bringen.

Allgemeinanästhetika, die vor chirurgischen Eingriffen verabreicht werden, haben eine direkte Auswirkung auf die Retikularformation; sie senken das Bewusstsein, den Muskeltonus und die Reaktionsfähigkeit auf äußere Reize, stoppen die Gedächtnisbildung (Amnesie) und verändern viele autonome Reaktionen. Anästhetika vermindern die Wirkung von Neurotransmittern wie Adenosin, Hypocretin, Glutamat, GABA und Acetylcholin, die für Erregung und Bewusstsein verantwortlich sind. Ist die Medulla geschädigt, kann die gesamte Retikularformation in Mitleidenschaft gezogen werden. Wenn andere Bereiche nicht effizient arbeiten, werden weniger oder mehr Botschaften durch die Medulla geleitet, was zu übermäßigen oder fehlenden Reizen und Reaktionen führt.

Pyramidale Dekussion

Der Punkt, an dem die Medulla oblongata auf das Rückenmark trifft, wird als pyramidale Dekussion bezeichnet. Hier kreuzen motorische Fasern aus den Markpyramiden (paarige vertikale Strukturen) von einer Seite des Gehirns auf die andere Seite des Rückenmarks. Motorische Fasern, die dann weiter ins Rückenmark ziehen, werden ab diesem Punkt als kortikospinaler Trakt bezeichnet. Der kortikospinale Trakt ist für die bewegungsbezogene Datenübertragung vom motorischen Kortex des Gehirns zum Rückenmark zuständig. Aufgrund der pyramidalen Dekussierung führt eine Schädigung der linken Gehirnhälfte zu motorischen Symptomen auf der rechten Körperseite und umgekehrt. Dieser Teil der Medulla oblongata hat keine spezifische Funktion, sondern ist eher ein anatomischer Marker. Es gibt verschiedene Theorien, die erklären, warum die Dekussierung bei Wirbeltieren auftritt. Die populärsten davon sind die Hypothesen der somatischen Verdrehung und der axialen Verdrehung.

Cuneate- und Gracile-Kerne

Der Nucleus gracile (von Goll) und der Nucleus cuneate, die beide in der Medulla oblongata zu finden sind, haben die gleichen Funktionen, dienen aber unterschiedlichen Körperteilen. Der Nucleus gracileus empfängt Informationen von sensorischen Neuronen, die sich im Unterkörper befinden, und sendet diese Informationen an den Thalamus. Sie liefern propriozeptive (Position), kinästhetische (Bewegung) und epikritische (feiner Tastsinn und Temperatur) Informationen.

Der Nucleus cuneatus hat die gleiche Funktion, empfängt aber propriozeptive, kinästhetische und epikritische Daten aus dem Oberkörper, bevor er diese Daten an den Thalamus weiterleitet.

Medialer Lemniskus

Die Funktion des medialen Lemniskus, der sich in der Medulla oblongata befindet, steht in direktem Zusammenhang mit den Nuclei cuneatus und gracile. Der mediale Lemniskus, das Reil’sche Band oder das Reil’sche Band beginnt an diesen Kernen, dekussiert (überkreuzt) im unteren Teil der Medulla und zieht dann nach oben, um den Thalamus zu erreichen. Es handelt sich dabei um einen Hauptabschnitt der dorsalen Column-Medial-Lemniscus-Bahn (DCML), die Informationen über propriozeptive, kinästhetische und epikritische Daten von der Haut und den Gelenken des Körpers und des Kopfes empfängt und weiterleitet.

Eine Schädigung des medialen Lemniskus kann bei tertiärer Syphilis (Treponema pallidum-Infektion) auftreten. Die Symptome sind eine verminderte Propriozeption und eine geringere Sensibilität für feine Berührungen. Die Schädigung der Bahnen des feinen Tastsinns kann mit Hilfe eines Zwei-Punkt-Diskriminierungstests überprüft werden. Bei diesem Test werden zwei nahe beieinander liegende, leicht spitze Punkte auf die Haut aufgebracht, und die Testperson wird gebeten, anzugeben, ob sie einen oder zwei Punkte fühlt. Wenn der mediale Lemniskus gesund und unbeschädigt ist, weiß die Testperson, dass zwei getrennte Punkte in Kontakt mit ihrer Haut sind; dies ist nicht der Fall, wenn die Medulla oblongata beschädigt ist.

Spinothalamischer Trakt

Schließlich sammelt der spinothalamische Trakt sensorische Informationen und leitet sie weiter. Der Tractus spinothalamicus ist eine Gruppe von Kettenreaktionsbahnen, die einzeln als anteriorer und lateraler Tractus spinothalamicus, Tractus spinoreticularis und Tractus spinotectus bezeichnet werden. Keine Sorge, Sie müssen nicht alle Namen kennen.

Die vorderen und seitlichen Bahnen empfangen grobe Berührungen, Druck auf die Haut, Schmerz und Temperaturmeldungen. Der spinoretikuläre Trakt macht uns auf diese potenziell schädlichen Empfindungen aufmerksam, und der spinotektale Trakt lenkt unseren Blick auf die Quelle des Drucks oder des Schmerzes. Zusammen bilden sie eine Informationskette, die uns das Leben retten kann. Der gesamte spinothalamische Trakt ist der Grund dafür, dass wir schnell die Hand wegziehen, wenn wir sie an der Kante einer heißen Ofentür streifen, oder uns ducken, wenn etwas auf unseren Kopf zustößt.

Der spinothalamische Trakt entspringt nicht am Hirnstamm, sondern am Rückenmark. Wie der mediale Lemniskus ist auch der spinothalamische Trakt nicht vollständig in der Medulla oblongata enthalten, aber die Medulla oblongata ist Teil des spinothalamischen Trakts und entscheidend für dessen Funktion.

Das ist bei allen Funktionen der Medulla oblongata der Fall – sie ist keine einzelne Funktionseinheit, sondern eine zentrale Sammelstelle für sensorische und motorische Daten, die vom zentralen Nervensystem zum peripheren Nervensystem und umgekehrt gelangen müssen.

Bibliographie