Putamen

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 11. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Das Putamen bzw. der äußere Linsenkern ist eine Struktur im Gehirn, die zum Corpus striatum oder Nucleus lentiformis gehört. Seine Aufgabe besteht in der Verarbeitung von nervlichen Signalen, die für die Steuerung von motorischen Abläufen relevant sind. Schäden am Putamen können dementsprechend mit Störungen der willkürlichen Bewegungen einhergehen.

Was ist das Putamen?

Als Kerngebiet verrechnet das Putamen Informationen aus verschiedenen Nervenzellen, die miteinander verschaltet sind und die der menschliche Körper letztlich zur Steuerung von Bewegungen benötigt.
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Beim Putamen handelt es sich um ein Kerngebiet des Gehirns, das zahlreiche Nervenzellkörper enthält und zum Corpus Striatum gehört. Gemeinsam mit dem Nucleus caudatus wirkt es somit an der Steuerung von willkürlichen Bewegungen mit. Funktionell zählt das Putamen zu den Basalganglien: den motorischen, limbischen und kognitiven Kerngebieten des Gehirns.

Sie gehören nicht zum pyramidalen System, das ebenfalls für Bewegungsabläufe verantwortlich ist und dessen Bahnen über das Rückenmark auf- bzw. absteigen. Pyramidale Nervenbahnen verlaufen im Gehirn jedoch unmittelbar neben dem Putamen durch die Capsula interna; sie umfasst darüber hinaus zahlreiche andere Nervenfasern und bildet die Verbindung zwischen der Hirnrinde und tiefer gelegenen Arealen wie den Hirnschenkeln (Crura cerebri).

Das Putamen gehört nicht nur zum Corpus striatum, sondern auch zum Nucleus lentiformis oder Linsenkern, dessen andere Hälfte das Pallidum bildet. Diese Einteilung ist unabhängig vom Nucleus caudatus – dieser formt zwar den anderen Teil des Striatums, gehört jedoch nicht zum Nucleus lentiformis.

Anatomie & Aufbau

Nach außen hin grenzt das Putamen an das Pallidum an, mit dem es gemeinsam den Nucleus lentiformis bildet. Die Nervenzellen innerhalb des Putamens gehören im Wesentlichen zwei bestimmten Typen an: den cholinergen Interneuronen und den hemmenden Projektionsneuronen. Als Interneurone bezeichnet die Biologie Nervenzellen, die das Verbindungsglied zwischen zwei anderen Neuronen darstellen. Cholinerge Interneurone machen sich bei der Signalübertragung den Neurotransmitter Acetylcholin zunutze.

Projektionsneurone sind auch als Hauptneurone bekannt und besitzen längere Axone, mit deren Hilfe sie auch Hirnstrukturen verbinden können, die nicht unmittelbar aneinander grenzen. Da diese Projektionsneurone im Putamen eine hemmende Wirkung entfalten, bezeichnet die Biologie sie auch als inhibitorische Projektionsneurone.

Funktion & Aufgaben

Als Kerngebiet verrechnet das Putamen Informationen aus verschiedenen Nervenzellen, die miteinander verschaltet sind und die der menschliche Körper letztlich zur Steuerung von Bewegungen benötigt. Die Verrechnung folgt dabei wie üblich dem Prinzip der räumlichen und zeitlichen Summation: Innerhalb einer Nervenfaser bewegt sich eine neuronale Information als elektrisches Signal fort, das als Aktionspotenzial bekannt ist.

Die elektrische Isolation der Nervenfaser durch eine Myelinschicht erlaubt dem Aktionspotenzial dabei eine schnellere Ausbreitung. Hirnbereiche mit vielen Nervenfasern und wenig Zellkörpern bilden die weiße Substanz des Gehirns, während die graue Substanz durch viele Zellkörper und wenige (myelinisierte) Nervenfasern gekennzeichnet ist.

Wenn eine Nervenfaser an einen Zellkörper stößt, bildet dort eine Synapse den Übergang zwischen der Nervenfaser der vorhergehenden Zelle und dem Körper (Soma) des zweiten Neurons. Das Aktionspotenzial endet an einer Verdickung der Nervenfaser, dem sogenannten Endknöpfchen. Darin befinden sich kleine Blasen (Vesikel), die mit molekularen Botenstoffen gefüllt sind und auf den elektrischen Reiz hin aus den Vesikeln in den Raum zwischen dem Endknöpfchen und den Nervenzellkörper gelangen. Dieser Zwischenraum oder synaptische Spalt verbindet die beiden Nervenzellen.

Am gegenüberliegenden Ende befinden sich in der Membran des nachgeschalteten (postsynaptischen) Neurons Rezeptoren, an welche die Neurotransmitter andocken können. Ihre Reizung führt zur Öffnung von Ionenkanälen in der Membran und verursacht eine Veränderung der elektrischen Ladung der Zelle. Anregende Neurotransmitter lösen ein erregendes oder exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP) aus, während hemmende Synapsen zu einem inhibitorischen postsynaptischen Potenzial (IPSP) führen. Die Zelle verrechnet EPSP und IPSP summatorisch, wobei sie auch die Stärke des jeweiligen Signals berücksichtigt.

Diese Signalstärke hängt zuerst von der Anzahl der elektrischen Aktionspotenziale in den präsynaptischen Nervenfasern ab und dann von der Menge der biochemischen Neurotransmitter. Nur wenn die Summe aus allen EPSP und IPSP die kritische Schwelle der Ladungsveränderung im Zellkörper überschreitet, entsteht am Axonhügel der postsynaptischen Nervenzelle ein neues Aktionspotenzial.

Krankheiten

Ein Beispiel dafür ist Morbus Parkinson: Die neurodegenerative Erkrankung basiert auf dem Schwund der dopaminergen Substantia nigra, wodurch ein Dopaminmangel entsteht. Dopamin dient als Neurotransmitter; sein Mangel führt dazu, dass Synapsen neuronale Signale zwischen Nervenzellen nicht mehr korrekt weiterleiten können. Für die Parkinson-Krankheit sind deshalb die motorischen Symptome Muskelstarre (Rigor), Muskelzittern (Tremor), verlangsamte Bewegungen (Bradykinese) oder Bewegungsunfähigkeit (Akinese) sowie haltungsbezogene (posturale) Instabilität.

Im Rahmen der Behandlung kann unter anderem L-Dopa zum Einsatz kommen, welches eine Vorstufe von Dopamin darstellt und den Neurotransmittermangel im Gehirn zumindest teilweise ausgleichen soll.

Auch im Rahmen der Alzheimer-Demenz kann das Putamen gemeinsam mit anderen Gehirnbereichen Schaden nehmen. Das prominenteste Symptom der Krankheit ist der Gedächtnisschwund, wobei das Kurzzeitgedächtnis typischerweise zuerst und stärker beeinträchtigt ist als das Langzeitgedächtnis. Welche Ursachen für die Entstehung von Alzheimer verantwortlich sind, ist noch unbekannt; eine der führenden Theorien geht von Ablagerungen (Plaques) aus, welche die Signalübertragung und/oder Versorgung der Nervenzellen beeinträchtigen und schließlich zu ihrem Schwund führen.

Quellen

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