De middenhersenen zijn een deel van de hersenstam, dat zich boven de pons bevindt, helemaal bovenaan de hersenstam, direct onder de kleine hersenen. Dit is een van de belangrijkste onderdelen van het centrale zenuwstelsel (CZS), omdat alle neuronale transmissies die door het lichaam, door het perifere zenuwstelsel (PNS) naar het CZS gaan, op een bepaald punt – van en/of naar de hersenen – door de middenhersenen moeten gaan.
De middenhersenen zijn verbonden met vele functies en systemen van het zenuwstelsel, waaronder het beheer van auditieve en visuele zintuiglijke informatie via respectievelijk de inferieure en superieure colliculi.
Omdat deze structuren deel uitmaken van de hersenstam, helpen ze specifiek bij motorische reflexen die verband houden met visuele en auditieve prikkels (audio-/visueel-spinale reflex).
Anatomie en functies van de middenhersenen
De middenhersenen zijn het meest superieure deel van de hersenstam en verbinden de hersenstam met de kleine hersenen via de cerebrale peduncles (niet te verwarren met de cerebellaire peduncles die de hersenstam met het cerebellum verbinden). Net als de twee hersenhelften zijn er ook een rechter en een linker cerebrale pedunkel.
Een van de meest opmerkelijke delen van de zijhersenen is het cerebrale aquaduct, een deel van het ventriculaire systeem dat ervoor zorgt dat het cerebrospinaal vocht (CSF) van de derde naar de vierde ventrikel kan stromen.De cerebrale aquaduct ligt centraal ten opzichte van de cerebrale peduncles.
De middenhersenen kunnen verder worden onderverdeeld in twee hoofdregio’s die boven de crus cerebri en de substantia nigra liggen: het tegmentum en het tectum. Andere gebieden van dit deel van de hersenstam zijn de cerebrale peduncles en de colliculi.
Tegmentum
Het tegmentum is een gebied van grijze stof rond de cerebrale aquaduct en is een van de meest superieure gebieden van de middenhersenen, anterieur gelegen ten opzichte van het tectum. Deze structuur strekt zich in feite uit over de gehele lengte van de hersenstam, maar een deel ervan vormt de middenhersenen.
Het deel van het tegmentum dat dit specifieke gebied van de middenhersenen vormt, is onderverdeeld in twee gebieden, die naar kleur worden aangeduid: de rode kern en het periaqueductale grijs.
De rode kern houdt zich bezig met de coördinatie van beweging en het periaqueductale grijs is een gebied van grijze stof dat betrokken is bij de onderdrukking van pijn.
Er zijn ook veel verbindingen binnen het tegmentum die een rol spelen bij het handhaven van de alertheid.
(Volgens sommigen wordt het tegmentum geacht ook de substantia nigra te omvatten. Hoe dan ook, de rode kern en het periaqueductale grijs worden algemeen aanvaard als regio’s van het tegmentum, en de substantia nigra wordt beschouwd als ofwel direct grenzend aan het tegmentum of een van de drie regio’s.)
Rode Nucleus
Dit is een van de hersenstamkernen, en een deel van het extrapyramidale systeem, een deel van het motorische systeem dat specifiek gewijd is aan de modulatie en regulering van beweging. (De naam van dit systeem is afgeleid van het onderscheid met de vezels die door de piramiden lopen – de corticospinale en corticobulbar tracten – van de medulla oblongata.)
De rode kern, zoals u zojuist hebt gelezen, bevindt zich in het tegmentum van de hersenstam en ontvangt afferente vezels van vele plaatsen binnen het diencephalon: de dentate kernen, superieure colliculi, binnenste pallidum, en cerebrale cortex.
Het zendt ook axonen naar de rubro-olivaire en reticulo-olivaire vezels en het ruggenmerg. Samen controleren deze twee de spiertonus, de lichaamshouding en het lopen.
De dentate kernen zijn clusters van neuronen die zich in de witte stof van het cerebellum bevinden en de planning en uitvoering van vrijwillige bewegingen controleren. De superieure colliculi is een structuur met meerdere lagen, waarvan sommige afzonderlijke functies hebben.
Zo regelt de bovenste laag van de superieure colliculi de ontvangst van visuele zintuiglijke informatie van het netvlies, terwijl de onderste lagen andere neuronale informatie opnemen om aan de hersenen door te geven. De superieure colliculi nemen ook deel aan de controle van de oriëntatie van de ogen en het hoofd.
Periaqueductal Gray
De periaqueductale grijze – jongen, dat is een mond vol, we gaan het gewoon de PG noemen – is een andere structuur die zich binnen het tegmentum van de middenhersenen bevindt. De PG is een massa grijze stof die de cerebrale aquaduct omgeeft.
Hoewel het geen direct identificeerbare anatomische regio’s heeft, hebben onderzoekers vier divisies van de PG aangewezen: de dorsomediale, dorsolaterale, laterale, en ventrolaterale kolommen. Deze worden gescheiden op basis van verbindingen met de hersenen en andere delen van het zenuwstelsel en functie.
De PG als geheel wordt erkend voor zijn rol in pijnremming, omdat het het zenden van neuronale transmissies van pijnreceptoren onderdrukt – niet noodzakelijkerwijs het vermogen van het lichaam om pijn te detecteren, remmend. Dit wordt bereikt door de onderdrukking van de activiteit van neuronen in het ruggenmerg.
De PG is ook betrokken bij vele andere functies, waaronder de regulering van de hartslag, de bloeddruk, autonome functies zoals gladde spiercontractie, de productie van vocalisaties, en de vecht-of-vlucht-reactie.
Substantia Nigra
Deze halvemaanvormige massa zenuwcellen in de middenhersenen heeft een nogal dynamische rol. Hoewel het het kleinste deel van de middenhersenen is, is het betrokken bij de regulatie van het verzamelen van auditieve en visuele zintuiglijke informatie, motorische controle (voornamelijk door de productie en distributie van dopamine), op beloning gebaseerde leerpatronen, en het circadiane ritme.
De substantia nigra is een onderdeel van de basale ganglia (wat verklaart waarom deze bij zoveel verschillende functies van het zenuwstelsel betrokken is). De basale ganglia bestaat in totaal uit vier kernen, waarvan de substantia nigra de grootste is.
Net als veel andere delen van de hersenen ligt de substantia nigra in een paar, één per halfrond, en is verder onderverdeeld in subregio’s: de pars reticulata en de pars compacta.
De pars reticulata is verantwoordelijk voor het doorgeven van grondig verwerkte neuronale signalen van de basale ganglia naar de thalamus en de superieure colliculi en is met name betrokken bij snelle oogbewegingen.
De pars compacta daarentegen is ook betrokken bij motorische controle, maar indirect, aangezien de stimulatie ervan de beweging niet rechtstreeks beïnvloedt. Het is vooral betrokken bij de fijnere motorische controle en heeft een groter effect op het menselijk zenuwstelsel wanneer het afwezig is (de ziekte van Parkinson, bijvoorbeeld, wordt toegeschreven aan de afwezigheid van de pars compacta).
Tectum
Het tectum bestaat geheel uit de superieure en inferieure colliculi aan het dorsale einde van de middenhersenen. Met deze twee structuren controleert het tectum het “hoofdcoördinatenstelsel” voor andere sensorische afferente zenuwen, waaronder de auditieve en de somatosensorische. Dit is mogelijk omdat de superieure colliculi nauw samenwerken met het netvlies.
Dit stelt het zenuwstelsel in staat een weergave te maken, zo u wilt, van de zintuiglijke omgeving van het lichaam. Interessant is dat bij niet-menselijke dieren het tectum integraal deel uitmaakt van het roofdiergedrag en het vluchtgedrag, omdat het een rol speelt bij de waarneming en herkenning van fysieke vormen, de conditionering aan visuele stimuli, en het “zoekbeeld” dat een dier gebruikt om zijn prooi te zoeken of op te jagen. Er wordt ook gedacht dat het optische tectum betrokken is bij het visuele geheugen.
Crus Cerebri
De crura cerebri (meervoud van crus cerebri) zijn de voorste delen van de hersenstam die de belangrijkste efferente zenuwbanen bevatten, de corticospinale en corticobulbar zenuwbanen.
De cerebrale peduncles verbinden de hersenstam met de thalami, gescheiden door de interpedunculaire cisterne (een kleine ruimte in de hersenen waarin CSF stroomt. Het bevat ook zenuwbanen die in verbinding staan met de kleine hersenen.
Omdat de cerebrale peduncles in de crus cerebri liggen, worden de twee termen vaak door elkaar gebruikt. De term “basis pedunculi” of “crusta” is een verzamelnaam voor de crus cerebri en de substantia nigra samen.
Samenvatting van de middenhersenen
De middenhersenen, ook wel mesencephalon genoemd, is een van de hoofdafdelingen van de hersenstam. De functies ervan strekken zich uit over veel verschillende delen van het centrale en perifere zenuwstelsel, van motorische tot zintuiglijke en cognitieve vaardigheden.
Het herbergt twee van de twaalf hersenzenuwen, de oculomotorische en trochleaire zenuwen. Via deze zenuwverbindingen regelt de middenhersenen rechtstreeks de beweging van het oog en de bouw van de pupil.
Beschadiging van de middenhersenen kan dus niet alleen leiden tot beschadiging van het gezichtsvermogen (doordat de pupilvernauwing wordt belemmerd, waardoor de reflex die de lichtinval op het netvlies regelt, verdwijnt), maar ook tot beschadiging van de controle over de ogen, zonder dat er sprake is van een specifieke beschadiging van het gezichtsvermogen.
Problemen met de middenhersenen kunnen zich op vele manieren manifesteren. Dit is logisch, gezien zijn uitgebreide rol in zowel vrijwillige als autonome functies in het zenuwstelsel, waarbij sommige functies zich zelfs uitbreiden buiten de eenvoudige (eenvoudige… ha!) motorische controle en tot het geheugen, het bewustzijn en het bewustzijn.
Niet alleen dit, maar omdat het een belangrijk onderdeel is van de hersenstam – het punt van verbinding tussen het centrale en perifere zenuwstelsel.
Ten slotte wordt de middenhersenen gevoed door de basilair- en vertebraal-slagaders (dezelfde slagaders die aan weerszijden van de hals parallel lopen met de halsaders).
De rode kern, het periaqueductale grijs en de substantia nigra zijn alle belangrijke structuren van de middenhersenen die het mogelijk maken de beweging van het lichaam te controleren, samen met de modulatie van genoemde beweging, visuele en auditieve zintuiglijke informatie, remming van pijn, regulering van het circadiane ritme, en op beloning gebaseerde leerpatronen.
- Demetre, D. (2019, 27 oktober). Wat is de substantia nigra? Retrieved October 30, 2019, from https://sciencebeta.com/substantia-nigra/
- The Editors of Encyclopedia Britannica. (n.d.). Middenhersenen. Op 30 oktober 2019 ontleend aan https://www.britannica.com/science/midbrain#ref1114746
- Healthine’s Medical Network. (2015, 9 maart). Superior colliculus functie, locatie & definitie | Body maps. Op 30 oktober 2019 ontleend aan https://www.healthline.com/human-body-maps/superior-colliculus#1
- J, N. (2017, 21 december). Functie en locatie van de substantia nigra: Een schematische uitleg. Retrieved October 30, 2019, from https://bodytomy.com/function-location-of-substantia-nigra
- Jones, J. (n.d.). Red nucleus | Radiology reference article | Radiopaedia.org. Retrieved October 30, 2019, from https://radiopaedia.org/articles/red-nucleus Neurosci. (2016, 17 juli). Ken uw hersenen: Periaqueductaal grijs | Neurowetenschappelijk uitgedaagd. Opgehaald 30 oktober 2019, van https://www.neuroscientificallychallenged.com/blog/know-your-brain-periaqueductal-gray