Schwindelerregende Bahnen im Gehirn entdeckt

Forscher identifizieren zentrale Schaltstelle des Gleichgewichtssystems im menschlichen Gehirn

Plötzlich weiß man nicht mehr, wo oben und unten ist, die Welt um einen herum dreht sich – das sonst so fein austarierte Gleichgewichtssystem kommt aus dem Takt. Was im Gehirn passiert, wenn’s dem Menschen schwindelt – dieser Frage sind Forscher des Universitätsklinikums Mainz zusammen mit Münchner Kollegen nachgegangen. Mit speziellen bildgebenden Verfahren haben sie die Gehirnaktivität während des Schwindelempfindens „beobachtet“ und so eine zentrale Schaltstelle des Gleichgewichtssystems im menschlichen Gehirn ausgemacht. Ist die linke oder rechte Seite dieser Schaltstelle – im Fachjargon posterolateraler Thalamus – durch einen Schlaganfall „lahm gelegt“, ist der Zugang zur Großhirnrinde auf dieser Seite blockiert. Die Bereiche des menschlichen Großhirns, die zum Gleichgewichtssystem gehören, werden nicht mehr aktiviert, da die Gleichgewichtsinformation dort nicht mehr ankommt. Die Ergebnisse der Studie sind jetzt in der Septemberausgabe der renommierten Zeitschrift „Brain“ erschienen.

Ein Bahnreisender sitzt in einem stehenden Zug und blickt aus dem Fenster, während der Zug auf dem Nachbargleis anfährt. Einen kurzen Moment weiß er nicht, welcher der beiden Züge sich bewegt – einen kurzen Moment empfindet er Schwindel. Eine harmlose Situation, doch das Gleichgewichtssystem kann auch krankhaft gestört sein. Wie aber funktioniert dieses System? Wo verarbeitet das Gehirn Gleichgewichts-informationen? Und auf welchen Bahnen gelangen diese Informationen dorthin? Fest steht: Das menschliche Gleichgewichtssystem besteht aus den eigentlichen Gleichgewichtsorganen im Innenohr, aber auch das Sehen und Fühlen spielen eine wichtige Rolle. Wenn alle drei Sinnessysteme die gleiche Information an das Gehirn melden, ist alles bestens – der Mensch im Gleichgewicht. Liefern die Systeme aber unterschiedliche Informationen, ist das Gehirn verwirrt – dem Menschen ist schwindelig.

Was dabei passiert, erkunden Forscher der Neurologischen Klinik und der Klinik für Nuklearmedizin des Universitätsklinikums Mainz mit funktionell bildgebenden Verfahren – sie schauen dem Gehirn quasi beim Arbeiten zu. Mit der Positronen-Emissions-Tomographie – kurz PET – können sie dabei besonders gut verfolgen, welche Anteile des Gehirns unter bestimmten Bedingungen gerade aktiv sind. „Auf diese Weise haben wir in den letzten Jahren diejenigen Regionen in der linken und rechten Hälfte des menschlichen Großhirns identifiziert, die zum Gleichgewichtssystem gehören“, erklärt Prof. Marianne Dieterich, Direktorin der Neurologischen Klinik. „Dazu haben wir bei gesunden Probanden einen ’künstlichen Schwindel’ erzeugt und mittels PET beobachtet, welche Teile in der linken und rechten Gehirnhälfte daraufhin zu arbeiten beginnen.“

In ihrer jetzt veröffentlichten Studie wollten die Forscher herausfinden, wie das Gleichgewichtssystem im Kopf verschaltet ist, auf welchen Bahnen also Reize von außen zu den entsprechenden Bereichen in der Großhirnrinde gelangen. Einen Verdacht hatten sie schon: Sie vermuteten eine bestimmte Region im Thalamus – den posterolateralen Thalamus – als zentrale Schaltstelle. Also untersuchten sie insgesamt acht Patienten mit der PET- vier von ihnen hatten eine Durchblutungsstörung im linken posterolateralen Thalamus erlitten, vier im rechten. Ergebnis: In der Hirnhälfte, in der der Thalamus verletzt war, kamen kaum noch Informationen in den entsprechenden Bereichen des Großhirns an. Die Vermutung hatte sich also bestätigt: Die Informationsbahnen des menschlichen Gleichgewichtssystems verlaufen in der Tat hauptsächlich über den posterolateralen Thalamus. Fällt diese zentrale Schaltstelle in einer Hirnhälfte aus, können keine Informationen mehr an das Großhirn auf dieser Seite weitergeleitet werden. Die gesunde Seite kann hier offenbar in der Akutphase auch nicht aushelfen.

Um das Gleichgewichtssystem zu aktivieren, haben die Forscher auch in der aktuellen Studie zunächst einen „künstlichen Schwindel“ induziert – genau wie zuvor bei den gesunden Probanden: Dazu spülen sie einen äußeren Gehörgang etwa 50 Sekunden lang mit warmem Wasser. Aufgrund dieses Wärmereizes meldet das Gleichgewichtsorgan im gespülten Ohr eine Information an das Gehirn – das Gleichgewichtssystem wird aktiviert. „Diese Methode nutzen wir auch zur Diagnosefindung bei Patienten, die über Schwindelbeschwerden klagen“, sagt Dr. Sandra Bense, Assistenzärztin an der Neurologischen Klinik und Mitautorin der Studie. „So können wir beurteilen, ob das Gleichgewichtsorgan im Innenohr überhaupt und wenn ja wie stark auf äußere – hier künstliche – Gleichgewichtsreize reagieren kann.“

Noch etwas Interessantes haben die Forscher in der aktuellen Studie herausgefunden. Welche Bereiche im Gehirn aktiv sind, wenn das Gleichgewichtssystem arbeitet, hängt auch von der Händigkeit ab: Bei gesunden Rechtshändern sind Bereiche in der rechten Hirnhälfte stärker aktiv als in der linken. Dieses Ungleichgewicht findet sich auch bei Patienten mit Verletzungen im posterolateralen Thalamus wieder. Demnach ist das Gleichgewichtssystem zwar auf beiden Seiten im Gehirn – also quasi doppelt – angelegt. Für die Verarbeitung von Gleichgewichtsinformationen scheint aber eine Seite stärker verantwortlich zu sein.

Dass der Thalamus die zentrale Schaltstelle für viele Informationen ist, die von außen zur Großhirnrinde gelangen, ist schon seit längerem bekannt. Seit den siebziger Jahren weiß man auch, dass bei Tieren Gleichgewichtsinformationen über den posterolateralen Thalamus an die Großhirnrinde weitergegeben werden. Beim Menschen war das bisher nicht klar – doch die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigen dies eindeutig.