Pyramidenbahn und α-Motoneurone
Die Pyramidenbahn führt die Befehle der Willkürmotorik vom motorischen Cortex zu den α-Motoneuronen, die als letzte Station den Skelettmuskel ansteuern.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Pyramidenbahn ist die absteigende Bahn der Willkürmotorik vom motorischen Cortex zu den α-Motoneuronen, das extrapyramidale System umfasst alle übrigen absteigenden motorischen Bahnen.
- Die Pyramidenbahn entspringt hauptsächlich im Gyrus praecentralis, gibt Fasern zu motorischen Hirnnervenkernen ab und zieht durch die Medulla oblongata ins Rückenmark.
- Der Großteil der Fasern kreuzt in der Decussatio pyramidum, daher steuert jede Hemisphäre vor allem die contralaterale Körperhälfte.
- Die Perikaryen der α-Motoneurone liegen im Vorderhorn der grauen Substanz, ihre Axone treten über die Vorderwurzel aus.
- α-Motoneurone leiten efferent über myelinisierte Axone mit etwa 60 m/s und innervieren nur Skelettmuskelfasern.
- Ein Motoneuron mit all seinen Muskelfasern bildet eine motorische Einheit; seine Zerstörung führt zu Degeneration und Atrophie dieser Fasern.
Worum es geht
Willkürliche Bewegungen entstehen in der Großhirnrinde und erreichen den Muskel über eine Kette aus absteigender Bahn und Motoneuron. Wer diesen Weg kennt, versteht Lähmungen nach einem Schlaganfall ebenso wie die motorischen Nebenwirkungen mancher Arzneistoffe.
Motorisches System
Jede willkürliche Bewegung beginnt in der Großhirnrinde, ob man nach einer Tablettenschachtel greift oder spricht. Von dort laufen Befehle über absteigende Bahnen zu Nervenzellen in Hirnstamm und Rückenmark. Erst diese Zellen, die α-Motoneurone, leiten das Signal zum Skelettmuskel weiter. Man spricht deshalb von einem oberen Neuron im Cortex und einem unteren Neuron im Rückenmark.
Die absteigende Motorik teilt man klassisch in zwei Systeme ein. Sie unterscheiden sich nach Ursprung und Aufgabe.
- Pyramidenbahn (Tractus corticospinalis)
- Ursprung vor allem im motorischen Cortex
- gezielte, feine Willkürbewegungen, besonders von Hand und Fingern
- alle übrigen absteigenden motorischen Bahnen und Kerngebiete
- Basalganglien, Nucleus ruber, Formatio reticularis, Vestibulariskerne
- Haltung, Muskeltonus, unbewusste Begleitbewegungen
Beide Systeme enden letztlich an denselben α-Motoneuronen. Sie arbeiten also zusammen. Arzneistoffe, die in die Basalganglien eingreifen, etwa Neuroleptika, können deshalb extrapyramidale Störungen wie Zittern oder Steifigkeit auslösen.
Pyramidenbahn
Die Pyramidenbahn (Tractus corticospinalis) ist eine absteigende Bahn. Sie entspringt hauptsächlich im Gyrus praecentralis des Frontallappens, dem primären motorischen Cortex. Ihre Axone bündeln sich in der Capsula interna und ziehen durch den Hirnstamm abwärts. Unterwegs zweigen Fasern zu den motorischen Hirnnervenkernen ab. So erreicht der Cortex auch die Muskeln von Gesicht, Zunge und Kehlkopf.
An der Vorderseite der Medulla oblongata bilden die Fasern zwei längliche Wülste, die Pyramiden. Sie geben der Bahn ihren Namen. Am Übergang zum Rückenmark kreuzt der Großteil der Fasern in der Decussatio pyramidum zur Gegenseite. Diese Fasern laufen als Tractus corticospinalis lateralis weiter. Ein kleinerer Teil zieht zunächst ungekreuzt als Tractus corticospinalis anterior abwärts und kreuzt meist erst in Höhe seines Zielsegments. Die Bahn endet im Vorderhorn an α-Motoneuronen, direkt oder über Interneurone.
Wegen der Kreuzung steuert eine Hemisphäre vor allem die Skelettmuskulatur der contralateralen Körperhälfte. Ein Schlaganfall in der linken Hemisphäre lähmt deshalb typischerweise die rechte Körperseite.
Pyramidenbahn in der Umrisszeichnung erkennen
Auf einer schematischen Zeichnung des ZNS erkennst du die Bahn an drei Merkmalen.
- Ursprung: Die Bahn beginnt in der Rinde vor der Zentralfurche, also im Gyrus praecentralis.
- Richtung: Sie läuft von oben nach unten durch Hirnstamm und Medulla oblongata. Aufsteigende sensible Bahnen enden dagegen im Gyrus postcentralis hinter der Zentralfurche.
- Kreuzung und Ziel: Sie wechselt in der unteren Medulla oblongata die Seite und endet im Vorderhorn des Rückenmarks.
Funktion
Die Pyramidenbahn leitet die Signale der Willkürmotorik. Ihr Ziel sind α-Motoneurone und damit die quergestreifte Skelettmuskulatur. An der glatten Muskulatur von Hohlorganen endet sie nicht. Die Darmperistaltik etwa regeln das vegetative Nervensystem und das Nervengeflecht der Darmwand. Deshalb lässt sie sich willentlich nicht beeinflussen.
α-Motoneurone
Die Perikaryen der α-Motoneurone liegen im Vorderhorn der grauen Substanz des Rückenmarks. Es sind die größten Nervenzellkörper dort. Ihre Axone verlassen das Rückenmark über die Vorderwurzel und ziehen im Spinalnerv zum Muskel. Im Hinterhorn liegen dagegen Neurone, die sensible Information verarbeiten.
Vorne raus, hinten rein: Motorische Axone verlassen das Rückenmark über die Vorderwurzel, sensible Fasern treten über die Hinterwurzel ein. Die sensiblen Perikaryen sitzen außerhalb im Spinalganglion.
Leitung und Zielzellen
α-Motoneurone leiten efferent, also vom ZNS weg zur Peripherie. Ihre Axone sind dick und myelinisiert. Deshalb leiten sie saltatorisch und vergleichsweise schnell, mit etwa 60 m/s und mehr. Sie innervieren ausschließlich Skelettmuskelfasern. Glatte Muskulatur erhält ihre Efferenzen dagegen über vegetative Nervenfasern. Die Übertragung auf den Muskel geschieht an der motorischen Endplatte.
Motorische Einheit
Im Muskel verzweigt sich das Axon und erreicht mehrere Muskelfasern. Feuert das Motoneuron, kontrahieren alle diese Fasern gemeinsam.
Ein α-Motoneuron bildet zusammen mit allen von ihm innervierten Skelettmuskelfasern eine motorische Einheit. Sie ist die kleinste Einheit, die das Nervensystem getrennt ansteuern kann.
Die Größe der Einheit bestimmt, wie fein ein Muskel arbeitet. In äußeren Augenmuskeln versorgt ein Motoneuron nur wenige Fasern. Das erlaubt sehr präzise Bewegungen. Im Wadenmuskel steuert ein Motoneuron dagegen weit über tausend Fasern. Er arbeitet gröber, aber kraftvoll. Mehr Kraft entsteht, indem das ZNS zusätzliche Einheiten zuschaltet.
Zerstörung von Motoneuronen
Geht ein α-Motoneuron zugrunde, verlieren seine Muskelfasern den nervalen Antrieb. Der Muskel ist schlaff gelähmt, und die Fasern degenerieren. Die Muskulatur schwindet sichtbar, man spricht von Atrophie. Ein bekanntes Beispiel ist die Poliomyelitis. Ihr Erreger zerstört gezielt die Vorderhornzellen.
Quiz
Aussage 1
Weil der Großteil ihrer Fasern zur Gegenseite kreuzt, steuert die Pyramidenbahn der rechten Hemisphäre vorwiegend die linke Körperhälfte.
Die Fasern kreuzen überwiegend in der Decussatio pyramidum, deshalb ist die Steuerung contralateral.
Aussage 2
Die Zellkörper der α-Motoneurone befinden sich im Hinterhorn der grauen Substanz des Rückenmarks.
Sie liegen im Vorderhorn, ihre Axone verlassen das Rückenmark über die Vorderwurzel. Im Hinterhorn wird sensible Information verarbeitet.
Aussage 3
Gehen α-Motoneurone zugrunde, atrophieren die von ihnen versorgten Muskelfasern.
Ohne nervalen Antrieb degenerieren die Muskelfasern, der Muskel wird schlaff gelähmt und schwindet.
Aussage 4
Ein einzelnes α-Motoneuron kann über die Verzweigungen seines Axons mehrere Skelettmuskelfasern innervieren.
Das Motoneuron bildet mit allen seinen Fasern eine motorische Einheit, im Wadenmuskel sind es weit über tausend Fasern.
Aussage 5
Die Pyramidenbahn hat ihren Ursprung hauptsächlich im Gyrus postcentralis des Parietallappens.
Sie entspringt hauptsächlich im Gyrus praecentralis des Frontallappens, dem primären motorischen Cortex. Im Gyrus postcentralis enden aufsteigende sensible Bahnen.
Aussage 6
Über Endigungen an der glatten Muskulatur der Darmwand regelt die Pyramidenbahn die Peristaltik.
Die Pyramidenbahn steuert über α-Motoneurone nur die Skelettmuskulatur. Die Darmperistaltik regeln das vegetative Nervensystem und das Nervengeflecht der Darmwand.
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