22.6 Grundlagen der Gehirnentwicklung

• Einführung
• Histogenese der Grosshirnrinde
  • Radiäre Zellwanderung
  • Tangentiale Zellwanderung
  • Neocortex und Allocortex
• Histogenese der Kleinhirnrinde
• Auswachsen der Axone auf die Zielzellen hin: der Wachstumskegel
• Apoptose
  • Definition
  • Die wichtigsten Auslöser der Apoptose
• Neuronales Spleissen und Plastizität der synaptischen Verbindungen

Histogenese der Kleinhirnrinde

Die Entwicklung des Kleinhirns geht von den vorderen Rautenlippen, also vom Metencephalon aus (schrafffierter Bereich in untenstehender Abbildung). Die Kleinhirnentwicklung setzt in der 5. Woche 14-16 ein und wird erst nach der Geburt abgeschlossen. Eine ausführliche Darstellung der Entwicklungsvorgänge findet sich in Kapitel 22.7.

Abb. 42
Das Dach des Metencephalons entstammt dem Dorsalteil der Flügelplatten. In diesem Bereich entstehen die Rautenlippen, die zunächst in den Hohlraum des IV. Ventrikels vordringen (schraffierter Bereich in nebenstehender Abbildung). Die Entwicklung des Kleinhirns geht von diesen Rautenlippen aus, doch erst gegen Ende der 12. Woche wird das Kleinhirn das Dach des IV. Ventrikels überragen.

Abb. 43 links
Aufgrund der zunehmenden Abknickung im Bereiche der Brückenbeuge (rote Pfeile) werden die Rautenlippen (gelb) nach caudolateral abgedrängt (rote Pfeile). Die Flügelplatten klaffen in diesem Bereich auseinander, das Neuralrohr bleibt aber auch an dieser Stelle geschlossen.

Abb. 43 rechts
Dorsalansicht des Hirnstamms eines Embryos um die 8. Woche. Das Dach des IV. Ventrikels wurde entfernt. Am Boden des IV. Ventrikels sind die Flügelplatten und die Grundplatten des Myelencephalons sowie die intraventrikulären und die extraventrikulären Anteile der Rautenlippen zu erkennen.

Im Kleinhirn liegt die graue Substanz in zweierlei Erscheinungsformen vor: an der Oberfläche als Kleinhirnrinde und in der Tiefe als Kerngebiete. Jedes Kerngebiet stellt als Umschaltstelle zwischen Kleinhirnrinde und anderen Hirnabschnitten eine funktionelle Einheit dar.

Beidseits der Medianen lassen sich je 4 Kerngebiete unterscheiden:

• Der Nucleus dentatus, welcher zum Neocerebellum gehört.
• Der Nucleus fastigii, welcher zum Archicerebellum zählt
• Die Nuclei globosus und emboliformis des Paläocerebellums

Die Gewebearchitektur des Kleinhirns ist sehr homogen.
Die Kleinhirnrinde (Cortex cerebelli) gliedert sich in drei Schichten (Molekularschicht, Purkinje-Zellschicht und Körnerzellschicht). Zuführende und wegführende Fasern bilden ein regelmässiges geometrisches Geflecht.

Jüngere Unterschungen (17, 18) weisen darauf hin, dass die Histogenese des Kleinhirns von zwei verschiedenen Germinativzonen ausgeht. Es sind dies:

• Die innere Keimschicht (Subventrikulärzone) der Flügelplatten des Metencephalons
• Der rostrale Teil der Rautenlippen (dorsolateraler Teil der Flügelplatten) (siehe untenstehende Abbildung).

Abb. 44
Die Purkinje-Zellen, die Neuronen der Kleinhirnkerne sowie die Sternzellen, die Korbzellen und die Golgi-Zellen entstammen der Ventrikulärzone der Flügelplatten des Metencephalons (violette Pfeile). Die Purkinje-Zellen wandern entlang der Bergmann-Radiärfaserglia in ihre definitive Lage (PCL).

Erst nach Abschluss der Embryonalperiode verlassen die Vorläuferzellen der Körnerzellen den dorsolateralen Bereich der Rautenlippen und bilden die äussere Körnerschicht (EGL) an der Oberfläche des Kleinhirns.

Gegen Ende der Fetalperiode migrieren die Körnerzellen in umgekehrter Richtung entlang der Bergmann-
Radiärfaserglia bis in die innere Körnerschicht (blaue Pfeile). Anlässlich dieser Wanderung passieren sie die schon etablierten Stern- und Korbzellen der Molekularschicht, sowie die Purkinjezell-Schicht. Migrierende Körnerzellen belassen ihre Axone in der Molekularschicht. Aus diesen Zellfortsätzen entstehen später die die Parallelfasern.

Aus der inneren Keimschicht gehen jene Zellen hervor, welche nach lateraler Auswanderung von der 6 15 bis zur 8 Woche 23 die tiefen Kleinhirnkerne bilden.
Um die 9. Woche entstehen in der Ventrikulärzone die Neuroblasten, aus denen die Purkinje-Zellen hervorgehen. Diese wandern der Radiärfaserglia (Bergmann-Glia) entlang an ihren Bestimmungsort. Obschon früh angelegt, entwickeln diese Zellen ihre Dendriten in der Molekularschicht erst zwischen der 16. und der 28. Woche nach der Geburt. Die Entwicklung der neuronalen Netzwerke dieser Zellen erstreckt sich sogar noch darüber hinaus. Jede Purkinje-Zelle stellt einen synaptischen Kontakt zu einem Kleinhirnkern her, sind doch die Axonen der Purkinje-Zellen die einzigen, die die Rinde verlassen.

Nach Bildung der Kleinhirnkerne sowie der Purkinje-Zellen geht aus der Ventrikulärschicht noch eine dritte Generation von Neuronen hervor. Es sind dies die Sternzellen, die Korbzellen und die Golgi-Zellen.
Im Gegensatz zu diesen Zellen, gehen die Körnerzellen aus einer gesonderten Germinativzone hervor, die rostral und dorsolateral in den Rautenlippen zu finden ist. Diese Zellen besiedeln ab der 11. Woche die Kleinhirnoberfläche und bilden dort die äussere Keimschicht.
Anschliessend verlassen die Körnerzellen diese transiente Schicht und wandern bis unter die Purkinje-Zellschicht in die Tiefe, so dass in diesem Bereich die innere Körnerschicht entsteht. Diese Zellwanderung hält bis einige Jahre über die Geburt hinaus an, bis die äussere Körnerschicht letztlich verschwindet.