Pyramidales System

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

Letzte Aktualisierung am: 8. März 2024

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

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Bei der Beobachtung von Vögeln oder z. B. Haifischen wird in ihrer Aktivität eine gut koordinierte und schnelle Bewegung sichtbar, die jedoch eher grob und instinktiv verläuft.

Die Motorik solcher Tiere wird durch das extrapyramidale System im Gehirn gesteuert, während beim Menschen und anderen Säugetieren zu diesem motorischen System noch ein höherentwickeltes hinzukommt. Es sitzt im zerebralen motorischen Cortex und macht es dem Menschen möglich, äußerst feine, präzise und sehr entschlossene Bewegungen, z. B. mit seinen Fingern oder der Hand, zu vollführen, dies ist das pyramidale System.

Was ist das Pyramidale System?

Das System der Steuerung aller Bewegungen bei Mensch und Säugetier wird als pyramidales System bezeichnet. Darunter werden die Pyramidenbahn aller zusammenlaufenden Nervenzellfortsätze und die Ansammlung der zentralen motorischen Neuronen verstanden, die wiederum efferente Nervenzellen sind und die Grundlage der Skelettmuskulatur bilden.

Die Struktur dieser Ursprungszellen ist auffallend und durch den Verlauf der Fasern und Faserverbindungen wie eine Pyramide angeordnet. Das pyramidale System funktioniert auch nicht unabhängig vom extrapyramidalen System, wie eine Zeitlang angenommen wurde, sondern steuert zusammen mit diesem die gesamte willkürliche und unwillkürliche Motorik.

Anatomie & Aufbau

Das pyramidale System befindet sich direkt in der Großhirnrinde. Motorische Neuronen bilden dort Zellkörper, die als Pyramidenzellen bezeichnet werden und zur motorischen Rinde gehören. Dabei gibt es sowohl kleine Pyramidenzellen als auch auffällig große, die Betz-Riesenzellen genannt werden. Hierbei wiederum handelt es sich um einen neuronalen Zelltyp, der ausschließlich im primären motorischen Cortex vorhanden ist.

Solche Riesenzellen liegen in der fünften Schicht der Großhirnrinde und übertragen ihre Information durch Axone auf Hirnnervenkerne und Rückenmark. Die Anzahl solcher Betz-Zellen ist gering. Beim Menschen gibt es ungefähr dreißigtausend in der Großhirnrinde.

Kleine Pyramidenzellen dagegen befinden sich überall in der Großhirnrinde und insbesondere im Isocortex, der sich von dem zweiten Bereich des Allocortex unterscheidet. Die dritte Schicht ist mit etwa siebzig Prozent an Nervenzellen besiedelt. Dort finden der Hauptteil aller Informationsübertragungen und die komplette Verarbeitung dieser statt.

Im Zusammenhang mit dem pyramidalen System steht immer die Pyramidenbahn, die den Hauptteil dieser Region bildet und ein Übergang von Gehirn zum Rückenmark ist. Sie verläuft immer absteigend und überträgt als Nervenbahn in diesen Regionen sämtliche Impulse. Sie beginnt mit den Zellkörpern des motorischen Cortex, auch Gyrus präcentralis genannt, der eine Hirnwindung vor der Zentralfurche ist, wobei sich die davon abgehenden Nervenfasern im Bereich der inneren Kapsel (Capsula interna) bündeln und über die Hirnschenkel und Brücke zur Medulla oblongata verlaufen.

Dort entsteht die beim Menschen besonders gut ausgeprägte Pyramidenkreuzung von fast 90 Prozent aller Fasern. Die nicht gekreuzten Fasern wiederum verlaufen weiter und kreuzen sich erst im Rückenmarksegment oder enden an den Alphamotoneuronen in den Vorderhornzellen im Rückenmark.

Funktion & Aufgaben

Die Pyramidenbahn ist für alle willkürlich unbewussten Bewegungen der Körpermuskulatur zuständig. Auch hemmt sie Muskelgrundspannungen oder den Muskeleigenreflex. Dieser geht von den Rezeptoren der Muskelspindeln aus, die die Muskelfaserlänge kontrollieren. Der Reiz ist in Ort und Organ identisch und wird über einen Reflexbogen übermittelt.

Die Bahnen im extrapyramidalen System wiederum aktivieren die Extremitäten- und Rumpfmuskulatur. Dadurch sind Massenbewegungen möglich, die die Grundlage aller durch die Pyramidenbahn verlaufenden Bewegungen bilden. Als Beispiel dient erneut die Bewegung der Hand. Um diese zu bewegen, muss auch der Oberarm bewegt werden. Letzteres geschieht durch das extrapyramidale System.

Krankheiten

Ist das pyramidale System beschädigt, kommt es zu einer Lähmung. Dabei werden Defekte dahingehend unterschieden, ob sie im ersten oder zweiten Neuron aufgekommen sind.

Eine solche Lähmung muss nicht vollständig sein, kann nur bestimmte Regionen betreffen, so z. B. nach einem Schlaganfall, wenn es zu Durchblutungsstörungen innerhalb des Gehirns gekommen ist. Fallen durch so eine Störung Vorgänge im pyramidalen System aus, übernimmt das extrapyramidale die Steuerung einige der Funktionen.

Ist die Pyramidenbahn innerhalb des Gehirns beschädigt, entsteht eine schlaffe Lähmung. Das führt zu einer Beeinträchtigung der Feinmotorik, zu einer unkontrollierten Mitbewegung anderer Muskeln oder zu einer Ungeschicklichkeit im Ablauf der Motorik. Meistens sind bei solchen Erscheinungsformen nicht nur die Bahnen im pyramidalen System blockiert, sondern auch andere mitbetroffen. Die schlaffe Lähmung geht dann in eine spastische über. Neurologische Symptome sind unter solchen Umständen meistens verschiedene Reflexe, darunter z B. im Fuß der Babinski-Reflex.

Allgemein werden solche neurologischen Symptome Pyramidenbahnzeichen genannt, insofern sie durch eine Läsion der Pyramidenbahn entstanden sind. Pathologisch betrachtet entstehen dann ganz bestimmte, auftretende Reflexe in den oberen und unteren Extremitäten, die unter verschiedenen Bezeichnungen bekannt geworden sind.

Ist dagegen das extrapyramidale System gestört, kommt es zu wesentlich schwerwiegenderen Erkrankungen. Von einer „extrapyramidalen“ Motorik wird immer dann gesprochen, wenn Motorikabläufe entweder nicht über die Pyramidenbahn gesteuert oder außerhalb dieser stattfinden. Treten hier Störungen auf, kann es zu Bewegungsstörungen kommen, die genetisch bedingt oder neurologisch sind. Dazu gehören die Chorea Huntington Krankheit und die Parkinson Krankheit. Solche Erkrankungen werden durch Läsionen in den primitiven subkortikalen Kernen verursacht, stören den Muskeltonus und führen zu abnormalen oder unwillkürlichen Bewegungen.

Gerade Parkinson ist eine langsam verlaufende, degenerative Erkrankung, tritt meistens im Alter auf und führt zu hypokinetischen Bewegungsstörungen, die wiederum auf einer Überaktivität aller Ausganskerne basiert. Dabei werden verstärkt Hemmungen bei einer Übertragung auf die entsprechenden Projektionswege im Thalamus verursacht. Unter solchen Bedingungen geht nicht nur das Mienenspiel verloren und erstarrt zur Maske, sondern auch Arme und Beine beginnen unkontrolliert zu zucken.

Typische & häufige Gehirnerkrankungen

Quellen

Braun, J., Dormann, A .J.: Klinikleitfaden Innere Medizin. Urban & Fischer, München 2013
Frotscher, M., et al.: Taschenatlas Anatomie, Band 3: Nervensystem und Sinnesorgane. Thieme, Stuttgart 2018
Klingelhöfer, J., Berthele, A.: Klinikleitfaden Neurologie. Urban & Fischer, München 2009

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