Da Vinci hatte recht: Das Kleinhirn verdient mehr Anerkennung

Neonatale Kleinhirnschäden können mehrere neuronale Entwicklungsfolgen haben.

Diese anatomische Darstellung des menschlichen Gehirns aus dem frühen 20. Jahrhundert (von unten) zeigt die linke und rechte Hemisphäre sowohl des Kleinhirns als auch des Großhirns. “Cerebellar” ist das Schwesterwort für “Cerebral” und bedeutet “sich auf das Kleinhirn beziehen”. „Cerebro-Cerebellar“ bezieht sich im Allgemeinen auf die funktionale Konnektivität und das Zusammenspiel zwischen bestimmten Regionen des Cerebrums und Subregionen des Cerebellums.

Quelle: Wikipedia / Public Domain

Im Jahre 1504 fertigte Leonardo da Vinci (1452-1519) Wachsabgüsse im Schädel und entdeckte zwei Miniatur-Gehirnhalbkugeln, die ordentlich unter den Goliath-großen Gehirnhälften angeordnet waren, die wir allgemein als “linkes Gehirn – rechtes Gehirn” bezeichnen. Da Vinci erkannte dies Zwei, oft übersehene, kumquatförmige Gehirnhalbkugeln waren bemerkenswert, weil sie symmetrisch und mit beiden Gehirnhälften verbunden waren.

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Laut meinem neurowissenschaftlichen Vater hat Leonardo da Vinci den Begriff “Kleinhirn” (lateinisch für “kleines Gehirn”) als direkte und überzeugende Antwort auf den Begriff “Großhirn” (lateinisch für “Gehirn”) geprägt. Innerhalb der Schädelkugel hat unser “Ganzgehirn” insgesamt vier Hemisphären: zwei Gehirnhälften nördlich des Mittelhirns und zwei Kleinhirnhemisphären südlich des Mittelhirns. Unter Verwendung der “Schädelglobus” -Analogie der nördlichen und südlichen Hemisphäre ähnelt das Mittelhirn dem Äquator. Das Kleinhirn macht weniger als 10% des gesamten Gehirnvolumens aus, beherbergt jedoch fast 80% der gesamten Neuronen des Gehirns.

Da Vinci stellte „Kleinhirn“ ins Rampenlicht. Leider wurde das Kleinhirn jahrhundertelang unterschätzt und übersehen. Glücklicherweise erhält das Kleinhirn, während die Zeitleiste unten ausfällt, endlich die Anerkennung, die es verdient.

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Kleinhirn (lateinisch für „kleines Gehirn“) in Rot.

Quelle: Datenbank Biowissenschaften / Wikipedia Commons

Im 19. Jahrhundert stellte Marie Jean Pierre Flourens (1794–1867) fest, dass das Kleinhirn direkt mit motorischen Funktionen zusammenhängt. Er beobachtete, dass eine Schädigung des Kleinhirns zu einer mangelnden Koordination und der Unfähigkeit führte, genau abgestimmte Muskelbewegungen zeitlich zu steuern. Heute bezeichnen wir diese Kleinhirndefizite als Ataxie und Dysmetrie.

Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts glaubten die meisten Experten hartnäckig, dass das Kleinhirn direkt an der koordinierten motorischen Kontrolle beteiligt war, nicht aber an nichtmotorischen Funktionen oder kognitiven Prozessen.

1998 war ein zentrales Jahr in der historischen Zeitleiste von Cerebellum

Das Konzept der nur motorischen Funktion des Kleinhirns begann sich 1998 zu ändern, als Jeremy Schmahmann vom Massachusetts General Hospital der Harvard Medical School zwei wegweisende Papiere veröffentlichte. Die erste Arbeit, “The Cerebellar Cognitive Affective Syndrome”, wurde gemeinsam mit Janet Sherman verfasst und in der Zeitschrift Brain veröffentlicht . (CCAS wird auch als “Schmahmann-Syndrom” bezeichnet.) Die zweite bahnbrechende Arbeit von Schmahmann aus dem Jahr 1998 “Dysmetrie des Denkens: Klinische Konsequenzen der zerebellären Dysfunktion auf Kognition und Affekt” wurde in der Zeitschrift Trends in Cognitive Sciences veröffentlicht.

Basierend auf seiner laufenden Arbeit mit Ataxie-Patienten an der MGH, die im späten 20. Jahrhundert begann, konnte Schmahmann spezifische Wege aufzeigen, wie Kleinhirnenschäden zu einer Konstellation von Defiziten in den kognitiven Bereichen Exekutivfunktion, räumlicher Kognition, Sprache und Verhalten führen können .

Seit dem Beginn des 21. Jahrhunderts entwickelt sich unser Verständnis, wie das Kleinhirn strukturiert ist und wie bestimmte Teilregionen innerhalb jeder Kleinhirnhemisphäre (und Vermis) die motorischen und nichtmotorischen Funktionen in Verbindung mit dem Kleinhirn beeinflussen, mit rasender Geschwindigkeit.

Kleinhirngradienten und Beziehungen zu diskreten Aufgabenaktivitätskarten (von Guell et al., 2018a) und Ruhezustandskarten (von Buckner et al., 2011)

Quelle: Xavier Guell ua / eLife 2018 (Creative Commons)

Vor kurzem erstellte Schmahmann zusammen mit Xavier Guell und John Gabrieli vom McGovern Institute for Brain Research am MIT exquisit detaillierte Karten des Kleinhirns, die spezifische Kleinstzonen “Mikrozonen” mit motorischen Aufgaben, Arbeitsgedächtnisaufgabe, Emotionsverarbeitungsaufgabe, Sozialverarbeitungsaufgabe, Sprache verknüpfen Verarbeitungsaufgabe und eine Kleinhirnregion, die sprachliche / soziale Überschneidungen aufweist. (Weitere Informationen finden Sie unter „Das Mapping des menschlichen Kleinhirns aktualisiert die Funktionen des gesamten Gehirns.“)

Eine neue systematische Überprüfung, wie der Schaden an isolierten Regionen des Kleinhirns bei Neugeborenen ihre Neuroentwicklung beeinflusst, bietet nun neue Hinweise auf Kleinhirnfunktionen. Dieses Papier, “Neurodevelopmental Konsequenzen vorzeitiger isolierter Kleinhirnblutung: Eine systematische Übersicht”, wurde am 19. Oktober in der Zeitschrift Pediatrics veröffentlicht .

Basierend auf einer detaillierten Analyse von Säuglingen mit isolierten Kleinhirnblutungen, ergab die Überprüfung, dass die Häufigkeit schwerer Verzögerungen bei (1) Kognition, (2) motorischen Fähigkeiten, (3) Sprache und (4) Verhaltensentwicklung 38%, 39%, 41% bzw. 38%.

Die Erstautorin Lisa Hortensius von der Abteilung für Neonatologie am UMC Utrecht Brain Center Rudolf Magnus in den Niederlanden und Co-Autoren folgern: „Bei Säuglingen mit isolierten Kleinhirnblutungen waren 43% bis 75% in Bezug auf Wahrnehmung, Motorik, Sprache und / oder oder Verhaltensentwicklung, mit der höchsten Inzidenz bei Vermis-Beteiligung und starken Blutungen. “

Die neuesten Erkenntnisse über die Auswirkungen neonataler Kleinhirnblutungen auf das neuronale Entwicklungsergebnis (NDO) zeigen auf, wie viel Schaden am Kleinhirn sowohl motorische als auch nichtmotorische Bereiche beeinflussen kann. Genau gesagt, wie das Kleinhirn genau funktioniert und was unser „kleines Gehirn“ tut, ist weitgehend unbekannt. Für viele Forscher auf der ganzen Welt ist das Lösen der unzähligen Geheimnisse des Kleinhirns zu einer Art heiligem Gral geworden.

In einigen Jahren könnte die Geschichte offenbaren, dass Leonardos Wachsabgüsse aus dem Jahr 1504 einen viel bedeutenderen neurowissenschaftlichen „Da Vinci-Code“ auf der Zeitachse des Kleinhirns darstellen, als wir heute erkennen. Wir hoffen, dass modernste Technologien dazu beitragen werden, das rätselhafte Kleinhirn in naher Zukunft besser zu verstehen. Die innovative Kleinhirnforschung des 21. Jahrhunderts könnte zu Interventionen und bewährten Methoden zur Optimierung der Ergebnisse der Neuroentwicklung, der funktionellen Konnektivität von Kleinhirn und Kleinhirn sowie anderer auf Kleinhirn basierender Funktionen über die gesamte Lebensspanne des Menschen führen. Bleib dran!

Verweise

Lisa M. Hortensius, Aicha BC Dijkshoorn, Ginette M. Ecury-Goossen, Sylke J. Steggerda, Freek E. Hoebeek, Manon JNL Benders, Jeroen Dudink. “Neurodevelopmental Konsequenzen vorzeitiger isolierter Kleinhirnblutung: Eine systematische Übersicht.” Pädiatrie (Erstveröffentlichung: 19. Oktober 2018) DOI: 10.1542 / peds.2018-0609

Xavier Guell, Jeremy D. Schmahmann, John DE Gabrieli, Satrajit S. Ghosh. „Funktionsgradienten des Kleinhirns“. ELife (Erstveröffentlichung: 14. August 2018) DOI: 10.7554 / eLife.36652

Xavier Guell, John Gabrieli und Jeremy Schmahmann. “Dreifache Repräsentation von Sprache, Arbeitsgedächtnis, sozialer und emotionaler Verarbeitung im Kleinhirn: Konvergente Beweise aus aufgaben- und seedebasierten Ruhezustands-fMRI-Analysen in einer einzigen großen Kohorte.” 10.1016 / j.neuroimage.2018.01.082

Jeremy D. Schmahmann und Janet C. Sherman. “Das zerebelläre kognitive affektive Syndrom.” Brain: A Journal of Neurology (1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Jeremy D. Schmahmann. “Dysmetrie des Denkens: Klinische Konsequenzen der zerebellären Dysfunktion auf Kognition und Affekt.” Trends in den kognitiven Wissenschaften (1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2

Fatos Belgin Yildirim und Levent Sarikcioglu. “Marie Jean Pierre Flourens (1794–1867): Ein außergewöhnlicher Wissenschaftler seiner Zeit” Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry (2007) DOI: 10.1136 / jnnp.2007.118380