Wichts Winkel nutzlosen Wissens | 22.07.2010

Pyramidales

Der gemeine Ägypter wurde im Sand verscharrt. Dem Chef, dem Pharao, baute man Pyramiden als Grablege. Als ich meinen Chef (den ich mittlerweile seit 20 Jahren habe) noch ganz neu hatte, als ich ihn und das Fach, in das ich da hineingeraten war (die Humananatomie eben), noch kaum kannte, als ich also im Angesicht seiner und des Faches (das ich lehren sollte) noch zitterte und zagte – da gewann er mein verschrecktes Herz mit einer wunderbar selbstironischen Anekdote für sich und die Anatomie. Und die ging so:

"Wissen S'e, Herr Wicht", sagte der Chef, "wissen S'e, damals, vor meinem Habilitationsvortrag, was hatt' ich da auch die Hosen voll! Weil eben nicht nur mein Chef, sondern auch dem sein alter Chef und Gott weiß was noch für andere emeritierte Halbgötter aus der Anatomie da waren – die Blamage, sag' ich Ihnen, kann nicht schlimmer sein als die Furcht vor ihr! Also hab' ich gebimst, gebimst, gebimst. Auf alles wollt' ich für die Diskussion vorbereitet sein. Am besten freilich ist's: denen schon im Vortrag selbst die ganze Butter vom Brot zu nehmen. Also hab' ich mich akribisch, wirklich 150-prozentig vorbereitet. Es sollte um die Pyramidenbahn gehen, Tractus corticospinalis, Pyramis …

Also, der Vortrag lief prima, Pyramidenbahn rauf und runter, Pyramidenkreuzung, Decussatio pyramidorum, und ich erzähl' auch noch dies und das von der Bedeutung dieser Decussatio pyramidorum, und die Diskussion war dann auch souverän …"

(Und ich denk' derweil: "Weia, an was für einen selbstbeweihräuchernden Perfektionisten bist du denn da geraten? Dass man einen wichtigen Vortrag gut vorbereitet, das weiß ich auch so …")

"… und dann", machte der Chef weiter, "als alles vorbei war, als wir mit'm Sektglas in der Hand beim kalten Büfett stehen, da trat einer von den alten Herren – ich weiß gar nicht mehr, wer es war – vor mich hin, in seiner ganzen bucklichten, glatzigen, verwitterten, zittrigen Würde des Emeritus, und sagte:

'Also lieber, junger Herr Kollege, das war ja ganz formidabel, all diese neuen Einsichten, diese aufregenden Dinge über die Pyramidenbahn! Was wir Alten alles nicht wussten! Was für ein Fortschritt! Und Ihre Betrachtungen zum Wesen der Decussatio der Pyramiden! Fas-zi-nierend! – Nur eines, lieber junger Kollege, nur eines: Die Kreuzung heißt nicht Decussatio pyramidorum. Sie heißt Decussatio pyramidum. Pyramidum, wie in 'dumm', lieber junger Herr Kollege.'"

Ab da hab' ich meinen Chef gemocht. Weil er die pyramidale Großartigkeit besaß, um einer guten Anekdote willen von den eigenen Niederlage zu erzählen.

Pyramiden und Hirn

Es ist aber auch zu dumm mit dem ganzen Pyramidenkram in der Neuroanatomie. Da gibt es:

- die Pyramidenzellen
- die Pyramidenbahn
- die Pyramidenkreuzung
- und die Pyramiden

Das hat man alles schon mal gehört, man weiß vielleicht sogar, dass diese Strukturen etwas mit der Motorik, mit willkürlichen Körperbewegungen zu tun haben. Aber all diese pyramidesken (siehe Fußnote 1) Namen hängen auf verzwickte, teils inkongruente Weise untereinander zusammen. Mal sehen, ob ich Ihnen das auseinanderdröseln kann. Versprochen übrigens: Das Wissen, das folgt, ist nutzlos. So weit gehend nutzlos wie die Pyramidenbahn, es ist mehr so eine ästhetische Fingerübung (2).

So. Und nun brauchen wir so nach und nach eine ganze Menge Bilder, um uns kritisch mit der pyramidonischen Ästhetik auseinanderzusetzen.

Pyramiden
  Pyramiden
Links oben eine Pyramidenzelle – aus dem Kortex einer Ratte, aber die des Menschen sehen nicht anders aus. (Golgi-Imprägnation, weißer Pfeil: Axon). Rechts daneben die weiße Pyramide des Cestius in Rom und unten die weltwunderlichen Pyramiden der ägyptischen Pharaonen in Giseh.
Dass die Pyramiden der Pharaonen in Giseh stehen und die des Cestius in Rom – das wissen Sie. Aber vielleicht wissen Sie nicht, wo die Pyramidenzellen des menschlichen Gehirns liegen. Deshalb folgt gleich die nächste Abbildung, die das und noch einiges andere, das weiter unten im Text eine Rolle spielen wird, illustriert.

Menschliches Gehirn
  Menschliches Gehirn
Ein menschliches Gehirn, mittig längs gespalten: Die Stirnseite weist nach links, eine genauere Beschreibung findet sich im Text. Die symbolisch eingezeichneten Nervenzellen liegen nicht wirklich in der Schnittebene, sondern beiderseits seitlich von ihr. Die Basalganglien, die ganz verdeckt im Zentrum der Hemisphäre liegen, sind durch ein graues Oval symbolisiert. Der weiße Pfeil zeigt die Blickrichtung auf den Hirnstamm in Abbildung 3 links an. Die weißen Kreise markieren die Gegenden, die bei einem Schlaganfall (oben, im Großhirn) beziehungsweise bei einer isolierten Pyramidenbahnläsion (unten, im Hirnstamm) betroffen sind.

Symbol- und Farbkode:
Die "gelochten" Strukturen (Kreise, Dreiecke) symbolisieren die Zellleiber von Nervenzellen, die Striche ihre Axone und Kollateralen, die kleinen Punkte an deren Ende stellen synaptische Verbindungen dar.
Hellgrün: betzsche Riesenpyramidenzelle im Gyrus praecentralis
Dunkelgrün: Pyramidenzelle im praemotorischen Kortex cerebri
Rot: Neurone in den Basalganglien
Dunkelblau: Neuron im Nucleus ventrolateralis anterior thalami
Hellblau: Neuron im Nucleus ventrolateralis medialis thalami
Helles Orange: Neuron in Pons
Dunkles Orange: Purkinje-Zelle des Kortex cerebelli
Lila: Neuron in den tiefen Kernen des Zerebellum
Die grünen Dreiecke oben im Kortex, die symbolisieren die Zellkörper von Pyramidenzellen. Die Abbildung ist – ich geb's ja zu – ein wenig verwirrend, mit all den Symbolen und Farben. Weiter unten wird das alles erklärt, jetzt geht es aber erstmal um die Pyramidenzellen und die Pyramidenbahn.

Pyramidenzellen

Die Zellen bekommt man zu Gesicht, wenn man ein beliebiges Stück des Kortex mit dem Mikroskop beschaut. Sie kommen dort überall vor (3), und manche erinnern tatsächlich an die flach geböschten Mausoleen der Pharaonen, andere eher an die steile Pyramide des Cestius. Die Zellen haben lange Dendriten, die von der Spitze und den Seiten der Basis ihrer Leiber entspringen. Und unten, aus dem "Fundament" der Pyramide, hängt ein kleines Schwänzchen heraus. Das ist das Axon der Pyramidenzelle, und die gesammelten Axone aller Pyramidenzellen bilden das, was man die "Efferenzen" des Kortex nennt – seinen "Output", um's englisch zu sagen.

Die größten Pyramidenzellen, die betzschen Riesenzellen (4), finden sich in einer Windung, die man den "Gyrus praecentralis" nennt. Unter all den pyramidenförmigen Zellen des Kortex haben die betzschen Riesen die längsten Axone, sie steigen bis ins Rückenmark hinab. In der Abbildung 2 habe ich so eine Zelle in Hellgrün einskizziert.

Die Pyramiden persönlich

Die Zellen sieht man nur im Mikroskop. Das aber, was die Anatomen die "pyramis" (5) nennen, sieht man mit bloßem Auge, wenn man den Hirnstamm, die Medulla oblongata, von vorne betrachtet (siehe den offenen weißen Pfeil in Abbildung 2). Also haben's die Anatomen auch schon gesehen, bevor es brauchbare Mikroskope gab. Die älteste Beschreibung der Pyramiden, die ich auftreiben konnte, stammt aus dem Jahr 1666 von Thomas Willis (1621-1675). Seinen Originaltext habe ich unten in die Fußnote 6 gestellt; hier ist die Übersetzung, die Sie als eine Beschreibung der Pyramiden in der folgenden Abbildung lesen können:

"Darüber hinaus [die Rede war vorher vom Zerebellum] kann man sehen, wie in der Gegend des untersten Teiles des Hirnstamms, aus dem großen Ring heraus, zwei gleichsam markhaltige Stränge herauskommen, die – vom Rest des Hirnstamms abgesetzt – dem Rückenmark geradewegs zustreben und dabei allmählich immer schlanker werden, von Gestalt der Pyramiden, [und die], noch ein klein wenig weiter [unten], in spitze Zipfel auslaufen."

Pyramide und Obelisk
  Pyramide und Obelisk
Links – durch Aufhellung hervorgehoben – die Pyramiden des Hirnstamms: Die Blickrichtung ist aus Abbildung 2 ersichtlich, der kleine weiße Pfeil markiert die Decussatio pyramidum.
Rechts der große Obelisk des Vatikans in Rom.
Ich danke Dr. Udo Rüb für das Präparat.
Das ist eine schöne, eine zutreffende Beschreibung. Nur – warum der Herr Willis zwei Obelisken beschreibt und sie dann Pyramiden nennt: Das ist mir rätselhaft. Außerdem steht – Obelisk hin, Pyramide her – die Figur auf dem Kopf, die "Zipfel" weisen in jedem Fall nach unten.

Der "große Ring", von dem Willis redet, den nennen wir heute die Brücke (Pons). Und die Pyramiden, das ist jetzt auch klar, sind nichts weiter als die Axone der betzschen Riesen, die unter der Brücke hervorkommen und zum Rückenmark streben. Und eben nach jenen Pyramiden des Hirnstamms, nicht nach den Pyramidenzellen des Kortex, hat die Pyramidenbahn, der "Tractus corticospinalis", seinen Namen. Denn – wie schon gesagt – Pyramidenzellen gibt es überall im Kortex. Aber nur die im Gyrus praecentralis besitzen Axone, die bis in die Pyramiden und bis ins Rückenmark hinabsteigen. Und die "Pyramidenbahn", das sind ebenjene Axone, die sich in den Pyramiden sammeln (kleiner, weißer Kreis in Abbildung 2).

In der Nähe der "Zipfel" der Pyramiden/Obelisken (Pfeil in Abbildung 3 links) kreuzt ein großer Teil der Axone aus der rechten Hirnhälfte nach links und vice versa: Das ist die Decussatio pyramidum. Diejenigen Axone, welche die Pyramiden ungekreuzt durchlaufen, wechseln dann weiter unten im Rückenmark auf die Gegenseite, so dass die linken betzschen Riesen, der linke Gyrus praecentralis immer für die rechte Körperhälfte zuständig ist. Und umgekehrt.

Neurologische Anatomie

Die Rechts-links-Geschichte, die kennt jeder. Gebe Gott, dass Sie es nicht an sich erfahren müssen, aber Sie kennen sicherlich jemanden, der einen Schlaganfall hatte und der nun auf der Gegenseite des Hirninfarkts gelähmt ist. Wie, zum Teufel, kann der Autor dieser Zeilen dann behaupten, die Pyramidenbahn sei "nutzlos" (wie er es oben tat), wenn doch der unnütze Apoplex uns die Wichtigkeit der Bahn so drastisch vor Augen führt?

Tja – das ist nun die Geschichte, von der mein Chef damals in seinem Vortrag berichtet hat und die die alten Herren erstaunte (7). Und die geht so:

Der Apoplex, der haut an der Stelle hinein, die mit dem großen, weißen Kreis in der Abbildung 2 markiert ist. Also ziemlich weit "oben". Er zerstört entweder die betzschen Riesenzellen oder ihre Axone, bald nachdem sie aus den Zellen hervorkamen. Er "knockt" also auch all die anderen, in Rot, Blau, Dunkelgrün und Gelb eingefärbten neuronalen Bahnen aus, die wir uns jetzt ein wenig genauer ansehen wollen. Die betzschen Riesen schicken nämlich auch Axone zu den Basalganglien (rot), die wiederum zum Thalamus (blau), der wieder zum prämotorischen Kortex vor dem Gyrus praecentralis. Und die dortigen Pyramidenzellen (klein, dunkelgrün), die schicken ihre Axone wieder zu den Betz-Zellen. Eine Rückkopplungsschleife!

Und schau'n Sie mal auf das in Gelb eingezeichnete System. Die großen Pyramidenzellen des Kortex schicken ihre Axone nämlich nicht nur zum Rückenmark, sondern auch zu allen möglichen anderen Zellgruppen, die nun ihrerseits motorisch ins Rückenmark projizieren. Das hier gelb gefärbte Symbol steht für nur eines von vielen solcher "zusätzlicher" motorischer Systeme des Gehirns – es steht für das so genannte "reticulo-spinale" System.

Und schließlich hängt auch noch das Zerebellum mit drin. Die Nervenzellen der Brücke (helles Orange) empfangen Axone aus dem Kortex und schicken ihre Fasern ins Zerebellum. Dessen Neurone wiederum (dunkles Orange und violett) schicken ihre Axone zum Thalamus (hellbau), der wieder zu den betzschen Zellen projiziert. Noch eine Rückkoppelungsschleife. Und endlich – auch violett – hat das Zerebellum selbst auch Verbindungen zum (gelben) reticulo-spinalen motorischen System.

All das zerschlägt der Apoplex, er "köpft" sozusagen das ganze motorische System und zerschlägt die Kopplungsschleifen.

Und die Pyramiden? Und die Pyramidenbahn? Erinnern Sie sich: Das sind nur die Axone, die durch die Pyramiden ziehen. Wenn man die nun isoliert zerstört, da, wo der kleine, weiße Kreis in Abbildung 2 sitzt – was passiert dann?

Nichts. Fast nichts. Zum einen passiert das beim Menschen glücklicherweise wohl nie – es gibt keine Berichte über wirklich isolierte, lokalisierte Läsionen (Durchtrennung) der Pyramiden. Also mussten Affen herhalten, denen man die Pyramiden chirurgisch zerstörte. Und es passierte: fast nichts. Keine dramatischen Lähmungen der gegenseitigen Körperhälfte, sondern nur einige Probleme mit der Feinmotorik der Finger und Zehen. Offenbar können die in Gelb symbolisierten motorischen Systeme die Pyramidenbahn "vertreten", wenn nur der "Input" von oben, vom Kortex und von all den Rückkopplungsschleifen her, noch intakt ist (8). Und das ist er eben, wenn man nur die Pyramiden lädiert.

Anders gesprochen: Wenn man vom Affen auf den Menschen extrapoliert, dann bleibt die Schlussfolgerung, dass die eigentliche, unersetzliche Aufgabe der Pyramidenbahn die Kontrolle der Feinmotorik der Finger ist. Fingerübungen, wie gesagt.


Helmut Wicht ist promovierter Biologe und Privatdozent für Anatomie an der Dr. Senckenbergischen Anatomie der Goethe-Universität Frankfurt am Main.


Fußnoten:

(1) Ich werde mir – weil "repetitio non placet" – erlauben, das Adjektiv der Pyramiden ("pyramidal") grotesk ("pyramidesk") oder auch ironisch ("pyramidonisch") zu entfremden. Mal sehen, ob mir im weiteren Verlauf des Textes noch etwas einfällt.

(2) Warten Sie nur ab! "Fingerübung" ist das perfekte Wort im Zusammenhang mit der Funktion der Pyramidenbahn!

(3) Zur Vermeidung der Kollegenschelte: fast überall. Natürlich gibt es ein paar Ecken des Kortex, wo sie fehlen oder sehr spärlich sind oder etwas anders aussehen. Mehr birnenförmig als pyramidig zum Beispiel. Das ist dann der "birnenförmige Kortex" ("piriformer Kortex"), der dem Riechen dient. Die Bezeichnung "birnenförmiger Kortex" ist allerdings auch herrlich birnenweich, denn freilich ist nicht der Kortex birnenförmig, sondern die Zellen in ihm.

(4) Betzsche Riesenzellen, nach Wladimir Betz (1834-1894), einem russischen Anatomen und Pionier der Mikroskopie.

(5) Pyramis, pyramidis, f, konsonantische Deklination, daher der Nominativ Plural pyramides und Genitiv Plural pyramidum – das war das Grab des Chefs.

(6) "Porro super his observare est, quod circa imam medullae oblongatae basin [ich lese hier: "basem"], ex annulo majore, dua [Hervorhebung vom Autor] velut chordae medullares [Hervorhebung vom Autor] prodeunt, quae ab reliquo medullari Trunco distincta, versus medullam spinalem recta pergunt, ac in processu suo sensim angustiores factae, pyramidum instar [Hervorhebung vom Autor], post unciae circiter spacium (ich lese hier: "spatium") in cuspides acutas definiunt."
Aus Thomas Willis: Cerebri Anatome. Verlag von Gerbrand Schagen, Amsterdam 1666, S. 34.

(7) Gut, gut – es könnte die folgende Geschichte gewesen sein, ich war damals bei dem Vortrag nicht dabei. Aber ich brauche – 'tschulligung, Chef – aus dramaturgischen Gründen, um den logischen Kreis dieser Glosse zu schließen, diesen Übergang, und sei er auch fiktional. Die Informationen, die folgen, sind aber keine Fiktion. Sie können's zum Beispiel hier nachlesen:
Brodal, A.: Neurological Anatomy. Oxford University Press, New York, Oxford 1981.

(8) Es gibt Menschen, die haben gar keine Pyramiden(bahnen), weil sie in der Embryonalentwicklung nicht angelegt werden. Gelähmt sind sie aber dennoch nicht – bei ihnen übernimmt der Tractus rubro-spinalis (noch so ein "zusätzliches" motorisches System des Hirns) die Funktion der Pyramidenbahn (N. Ulfig, pers. Mitteilung).
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