Hypothalamus

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Einleitung

Hypothalamus, Teil des Gehirns, der u. a. für die Aufrechterhaltung wichtiger Gleichgewichte im Körper (Homöostasis), für Sexualverhalten und emotionales Verhalten zuständig ist. Obwohl der Hypothalamus nur etwa ein Prozent der gesamten Hirnmasse ausmacht, hat er großen Einfluss auf so verschiedene Bereiche wie das endokrine System (Hormonsystem), das vegetative Nervensystem (Kontrolle der unwillkürlichen Muskelsysteme) sowie das limbische System, einen Verbund verschiedener Teile des Gehirns, der Stimmungen und Gefühle beeinflusst.

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Anatomie

Der menschliche Hypothalamus wiegt etwa vier Gramm und ist Teil des Zwischenhirns (Diencephalon). Seine Ausdehnung betrifft den Bereich des dritten Ventrikels (Gehirnkammer) unterhalb des Thalamus (Hauptteil des Zwischenhirns) und oberhalb der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse), mit der er durch den Hypophysenstiel (Infundibulum) verbunden ist. Der Hypothalamus besteht aus mehreren Kernen (Zellgruppen). Er ist mit dem Rest des Gehirns über Nervenfasern verbunden. Unter anderem erhält er Impulse von den erogenen Zonen (Genitalien und Brustwarzen), den inneren Organen und vom limbischen System. Darüber hinaus werden Änderungen der Osmolarität (Konzentration osmotisch wirkender Moleküle) des Blutes vom Hypothalamus registriert. Auch die Konzentration der Hormone im Blut beeinflusst den Hypothalamus. Im Hypothalamus laufen also Informationen über den physischen und emotionalen Zustand des ganzen Körpers zusammen. Gleichzeitig werden die nötigen Impulse für die Steuerung der meisten vitalen Funktionen vom Hypothalamus initiiert.

Neben den zahlreichen Nervenverbindungen zwischen Hypothalamus und Hypophyse besteht zwischen diesen beiden Hirnteilen noch ein spezielles Blutversorgungssystem (Hypothalamo-hypophysäres Portalsystem). Blutgefäße im Hypothalamus nehmen Hormone und releasing factors auf (Freisetzungsfaktoren: Sekretions-Stimulanzien) und transportieren sie in den Vorderlappen der Hypophyse, wo sie in direktem Kontakt mit den dort befindlichen Hormonzellen stehen. Aber auch die Nervenbahnen zwischen beiden Hirnteilen transportieren Hormone aus dem Hypothalamus in den Hinterlappen der Hypophyse (Neurohypophyse), um erst dort in die Blutbahn zu gelangen.

Es bestehen zudem Nervenverbindungen zwischen Hypothalamus und Rückenmark. Über diese Bahnen kontrolliert der Hypothalamus die verschiedensten Funktionen, wie z. B. Essen, Trinken, Temperaturregulation (Zittern oder Schwitzen) sowie kardiovaskuläre Funktionen (Herzschlag, Grad der Blutgefäßerweiterung). Außerdem unterhält der Hypothalamus Verbindungen zur Hirnrinde (Cortex) und zum limbischen System, über welche er auch Gefühle und Stimmungen ansprechen kann.

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Funktionen des Hypothalamus

Experimente mit Ratten zeigen deutlich, dass der Hypothalamus eine wichtige Rolle für das Fressverhalten spielt. Verletzt man z. B. den mittleren Bereich des Hypothalamus, so überfrisst sich die Ratte und wird dick; wird hingegen der untere (ventrale) Bereich beschädigt, so weigert sich das Tier, Nahrung zu sich zu nehmen, und es verhungert. Beim Menschen hat der Hypothalamus keinen so starken Einfluss auf das Essverhalten wie bei Nagetieren, da hier die vom Cortex gesteuerte bewusste Kontrolle über das Verhalten stärker ist. Es konnte gezeigt werden, dass Tradition und Gewohnheiten beim Menschen einen größeren Einfluss auf die tatsächliche Menge der Nahrungsaufnahme haben als der eigentliche Hunger. Dies mag die Tendenz erklären, dass Menschen in wohlhabenden Gesellschaften zu Übergewicht neigen.

Der Hypothalamus hat darüber hinaus Einfluss auf die Herzkranzgefäße und das vegetative Nervensystem, was wiederum für die Koordination von Körper und Geist entscheidend ist. Er bewirkt z. B. physische Veränderungen im Körper vor einem Training.

Der Hypothalamus kann auch als Thermostat für die Körpertemperatur angesehen werden. Er veranlasst Reaktionen wie Zittern bei Kälte oder Verengung bzw. Erweiterung der Blutgefäße, aber auch Verhaltensweisen wie Kleidung anziehen oder ablegen, die Heizung anstellen oder sich in den Schatten zurückziehen.

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Die endokrinen Funktionen des Hypothalamus

Der Hypothalamus steuert die Freigabe von Hormonen in beiden Teilen der Hypophyse (Adeno- und Neurohypophyse). Zu den Hormonen, welche die Adenohypophyse beeinflussen, gehören: (1) der Freisetzungsfaktor für Corticotropin, das die Nebennierenrinde beeinflusst; (2) der Freisetzungsfaktor für Thyreotropin, das die Schilddrüsenaktivität beeinflusst; (3) der Freisetzungsfaktor für das Somatotropin (Wachstumshormon) sowie für das wachstumshemmende Somatostatin; (4) der Freisetzungsfaktor für die gonadotropen Hormone, für das follikelstimulierende Hormon (FSH) und das luteinisierende Hormon (LH), das wiederum die Progesteronsekretion im Gelbkörper (Corpus luteum) stimuliert; (5) der Freisetzungs- und Hemmungsfaktor für das Prolaktin.

Im Nucleus (Kern, Zellgruppe) supraopticus und im Nucleus paraventricularis werden die Hormone Oxytocin und Vasopressin (auch Adiuretin genannt) synthetisiert. Diese beiden Hormone werden in den Ausläufern der Neurone (Nervenzellen) des Hypothalamus durch axonalen Transport (über Fortsätze der Nervenzellen) bis in den Hinterlappen der Hypophyse transportiert. Sie sind dabei in spezielle Bläschen verpackt. Wenn nun ein Nervenimpuls die Hypophyse erreicht, so werden die Hormone aus den Bläschen entlassen und gelangen sofort ins Blut. Beide Hormone sind auch als Neurotransmitter (Botenstoffe) bekannt, und zwar konnten sie in den Nervenbahnen zwischen Hypothalamus, limbischem System und Rückenmark gefunden werden.

Die Hauptwirkung von Oxytocin besteht in der Kontraktion von Muskeln sowohl im Bereich der Milchdrüsen während des Stillens als auch des Uterus während der Geburtswehen. Beim Stillen wirkt der Saugreiz des Säuglings über die Nervenverbindungen der Brustwarze direkt auf den Hypothalamus, was dort die Ausschüttung von Oxytocin auslöst. Der Effekt kann auch durch das Schreien des Säuglings ausgelöst werden, ein Beispiel dafür, dass der Hypothalamus auch mit anderen Hirnregionen in Verbindung steht. Über Vasopressin wird der Wasserhaushalt des Körpers geregelt. Es steigert bei Bedarf die Wasserresorption in den Tubuli der Nieren und verhindert so übermäßigen Wasserverlust.

Ein anderer Bereich des Hypothalamus, der Nucleus suprachiasmaticus, ist an der circadianen Rhythmik (Tagesrhythmik) des Körpers beteiligt. Der Titer (Gehalt) einiger Hormone schwankt in Übereinstimmung mit der Tages- und Nachtzeit, je nachdem, ob der Organismus aktiv ist oder ruht. Dadurch wird gewährleistet, dass bestimmte Hormone nur dann in größeren Mengen vorhanden sind, wenn sie benötigt werden. Der Cortisol-Titer z. B. steigt morgens kurz vor dem Aufwachen an. Dadurch erhöht sich der Blutzuckerspiegel, um zu verhindern, dass der Körper wegen der nächtlichen Ess- und Trinkpause einen Schwächeanfall beim Aufstehen erleidet.