Einführung

Wie im Rückenmark, so lagern sich auch im primitiven Gehirn (Urhirn) die Perikaryen (graue Substanz) um den zentralen Liquorraum während die Axonen der Neurone (weisse Substanz) weiter peripher zu liegen kommen. Auch im Hirnstamm wird diese prinzipielle Anordnung beibehalten. Im Kleinhirn und in den Grosshirnhemisphären kommt es jedoch neben der Ausbildung zentral gelegener grauer Substanz zusätzlich zur Entwicklung von grauer Substanz in Form von Rinde an der Oberfläche. In diesem Kapitel soll die Entstehung der Rinde (Cortex) durch Zellwanderung erläutert werden.

Histogenese der Grosshirnrinde

Seitlich am Telencephalon entstehen zwei Bläschen, aus denen die Grosshirnhemisphären hervorgehen. Rostral wird das Neuralrohr nach Verschluss des Neuroporus anterior durch die Lamina terminalis abgeschlossen.

Die prospektive Grosshirnrinde des Palliums entwickelt sich im gesamten Dach der Grosshirnbläschen während im dickeren Boden oder Subpallium (ventro-lateraler Bereich der Hirnbläschen) die Ganglienhügel mit ihren medialen (Stadium 14) und lateralen (Stadium 15) Anteilen entstehen. Aus dem Ganglienhügel geht das Corpus striatum des Telencephalons hervor sowie das Kerngebiet des Globus pallidus, welches zum Diencephalon gehört.

Ursprünglich ist die Hirnoberfläche glatt. Ab der 18. Woche nimmt sie aber ihr typisches Aussehen an, welches durch Fissuren (Spalten), Sulci (Furchen) und Gyri (Windungen) geprägt ist.

Die Entstehung der Rinde basiert auf der Auswanderung von Neuroblasten von ihrem Bildungsort in unmittelbarer Nachbarschaft des Ventrikelraums in Richtung Hirnoberfläche.
Die oberflächliche, subpial liegende, geschichtete graue Substanz des Telencephalons stellt die Grosshirnrinde dar, die graue Substanz in Form von Zellansammlungen im Inneren bildet die Basalganglien (Kerngebiete des Stammteils). Aufsteigende und absteigende corticale Fasern durchqueren den Ganglienhügel als Capsula interna und gliedern diesen in zwei Anteile:

• den Nucleus caudatus innen
• den Nucleus lentiformis aussen

Die ursprünglich angelegte Schichtung des primitiven Neuralrohrs in drei Zonen (Ventrikulärzone, Intermediärzone und Marginalzone), welche im Rückenmark deutlich erkennbar ist, verwischt sich im Bereiche des Telencephalons. Die Neurone der Intermediärzone dringen allmählich in die Marginalzone vor. Auf eine nur unvollständig bekannte Art und Weise lassen sie dort sukzessive durch Proliferation, Migration und Differenzierung die typische sechs-schichtige Rinde des Neocortex und die drei-schichtige Rinde des Allocortex entstehen.

Radiäre Zellwanderung

Um die 5. Woche (Stadium 14) lassen sich in der Wand der Hemisphärenbläschen erst zwei Schichten unterscheiden, die Ventrikulärzone und die subpiale Marginalzone. Wie an anderer Stelle erläutert, führt die Proliferation der Stammzellen in der Ventrikulärzone zur Entstehung postmitotischer Neuroblasten und anschliessend zur Bildung der Gliazellen. Die jungen Neuroblasten verlassen die Ventrikulärzone und bilden nach ihrer Auswanderung eine weitere Schicht, die Intermediärzone (Mantelzone) (Stadium 16).
Gegen Ende der Embryonalentwicklung (Stadium 22), zu einem Zeitpunkt, zu dem die Differenzierung des Rückenmarks schon weit fortgeschritten ist, wandern diese jungen Neurone entlang besonderer Fortsätze der Radiärfaserglia über die Intermediärzone hinaus. Dadurch bilden sie von der 8. bis zur 18. Woche auf der Innenseite der Marginalzone eine weitere, vorübergehende Schicht, die korticalen Platte (siehe Abb. 41). In der Tat stellt die Radiärfaserglia eine transitorische embryonale Zellgruppe dar, aus welcher später ein Teil der Astrocytenpopulation hervorgeht.

Im Anschluss an die Bildung der kortikalen Platte wandern alle in der Ventrikulärzone neugebildeten Neuroblasten entlang der Radiärfaserglia durch die bereits angesiedelten Neuronen hindurch und lagern sich diesen aussen an. Dieses Phänomen wird gewöhnlich als « inside-out-layering » bezeichnet.

Gegen Ende der 6. Woche (Stadium 17) geht die Bildung neuer Neuroblasten in der Ventrikulärzone zurück und die Zellteilungen erfolgen nunmehr in einer Proliferationszone zwischen Ventrikulärzone und Intermediärzone, der sogenannten Subventrikulärzone. In dieser Zone kommt es bis zur Geburt zur Neubildung weiterer Neurone, welche in die Peripherie auswandern und die künftige Grosshirnrinde (Cortex) bilden. Die gebildete Anzahl von Schichten im Cortex hängt ab von dessen phylogenetischem Ursprung. Die Reifung des Cortex hält bis zum Ende der Kindheit an.
Die Grosshirnrinde wird aufgrund des Vorhandenseins von Perikaryen als graue Substanz bezeichnet, während aus der Intermediärzone die weisse Substanz hervorgeht.

Die Zelldifferenzierung der Grosshirnrinde ist ein komplexer Vorgang. Ungeachtet eines erheblichen Überlappungsbereichs kann er in zwei Etappen gegliedert werden

Embryonalphase:
Um den 28. Tag (Stadium 10) bildet sich das Neuralrohr. Das Neuroepithel ist ursprünglich einschichtig kubisch und wird anschliessend allmählich mehrschichtig. Ab der 5. Woche (Stadium 14) wandern die ersten Neuroblasten aus der Ventrikulärzone aus und bilden die Mantelzone. Zu Beginn der 6. Woche (Stadium 16) ist das Neuralrohr somit dreischichtig und besteht aus der Ventrikulärzone, der Intermediärzone und der Marginalzone. Gegen Ende der Embryonalphase (Stadium 22) entsteht die Corticalplatte durch Auswanderung von Neuroblasten aus der Intermediärzone und der Ventrikulärzone. Die Ventrikulärzone stellt die Bildung von Neuroblasten allmählich ein, doch in der Subventrikulärzone entstehen weiterhin neue Neurone (Stadium 23).

Fetalphase:
Um die 10. Woche differenziert sich die Ventrikulärzone zum Ependym. Die Intermediärzone enthält fast keine Neuroblasten mehr und liefert allmählich die corticale weisse Substanz. Im Laufe des ersten Lebensmonats verchwindet die Subventrikulärschicht. Aus dem peripheren Bereich der Marginalzone geht die Molekularschicht hervor. Die verschiedenen an die Corticalplatte angrenzenden Zelllagen der Marginalzone liefern mit jener zusammen die graue Substanz der Grosshirnrinde. In Abhängigkeit des vorherrschenden Zelltyps kommt es ab dem 7. Monat sodann zur Ausbildung der verschiedenen Rindenareale (motorisch, sensibel, assoziativ) mit ihrer je spezifischen Cytoarchitektur.

Tangentiale Zellwanderung

Die Mechanismen, welche die tangentiale Migration der Abkömmlinge des Ganglienhügels steuern, werden gegenwärtig intensiv erforscht. Die entsprechenden Neurone sollen ihren Bestimmungsort auf verschiedenen Wegen, insbesondere entlang corticofugaler Fasern, erreichen. Dies bedeutet, dass sie nach Erreichen der Marginalzone in die Intermediärzone und anschliessend in die Corticalplatte gelangen. Möglicherweise benutzen sie auf ihrem Weg zur Corticalplatte die Radiärfaserglia, allerdings in "absteigender" Richtung. Dies würde bedeuten, dass Zellbewegungen entlang der Radiärfaserglia in beiden Richtungen stattfinden.

Neocortex und Allocortex

Unter phylogenetischem Blickwinkel lässt sich die Grosshirnrinde in Neocortex und Allocortex unterteilen.

Der phylogenetisch ältere Allocortex nimmt etwa 10% der Grosshirnrinde ein. Er entwickelt sich früh, nämlich im 2. und 3. Monat und weist 3 bis 6 Schichten auf. Der Allocortex wird weiter unterteilt in:

• Mesocortex
  Übergangszone zwischen Neocortex und Archicortex. Beim Adulten entspricht der Mesocortex dem para-hippocampalen Cortex und dem Gyrus cinguli (Lobus limbicus)
• Archicortex
  (von Griechisch archaios = alt): dreischichtige Rinde. Er entspricht beim Adulten dem Gyrus dentatus und dem Ammonshorn (Cornu ammonis; Hippocampus)
• Paläocortex
  (von Griechisch palaios = ur-): 4- bis 6-schichtige Rinde, die wie der Archicortex in Verbindung mit dem olfactorischen System steht. Beim Adulten ist der Paläocortex im Bereiche des Bulbus olfactorius und der Tubercula olfactoria anzutreffen sowie im Lobus piriformis, im entorhinalen und im prorhinalen Cortex

Der Neocortex (von Griechisch neos = neu) besetzt etwa 90% der Grosshirnrinde. Er entwickelt sich vom 3. zum 7. Monat und ist durch die typische 6-schichtige Zytoarchitektur charakterisiert. Er entsteht zuerst in der Inselgegend und in den Parietallappen und dehnt sich dann in die Frontallappen und die Okzipitallappen aus.

Die Entstehung der Strukturen des reifen Neocortex im Laufe der Fetalentwicklung ist komplex und wurde im vorausgehenden Kapitel erörtert.

• Die Subplatte entwickelt sich mit der Cortexplatte zur Grosshirnrinde und liefert damit die graue Substanz des Palliums.
• Aus dem peripheren Teil der Marginalzone geht die Molekularschicht (Schicht I) hervor.
• Die Intermediärzone enthält kaum mehr neuroblastische Zellen und liefert die weisse Substanz des Palliums.
• Aus der Ventrikulärzone geht um die 10. Woche das Ependym hervor.
• Die Subventrikulärzone verschwindet im Laufe des ersten Lebensmonats

Ab dem 7. Monat bilden sich zudem je nach vorherrschendem Zelltyp die cytoarchitektonischen Besonderheiten der verschiedenen Gebiete des Neocortex heraus (motorisch, sensibel, assoziativ)

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