Weiße Substanz

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

Letzte Aktualisierung am: 27. Februar 2024

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

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Die weiße Substanz kann als das Gegenstück der grauen Zellen im Gehirn verstanden werden. Sie besteht aus Leitungsbahnen (Nervenfasern), deren weiße Färbung von ihrer markhaltigen Struktur herrührt.

Die weiße Substanz ist Teil des zentralen Nervensystems und wird auch als Substantia alba beziehungsweise Mark oder Marksubstanz bezeichnet. Im Rückenmark liegt sie neben der grauen Substanz. Dort wird sie in Vorder-, Seiten- und Hinterstrang unterteilt. Im Gehirn befinden sich die weißen Nervenfasern in den inneren Regionen und werden von der grauen Substanz umgeben. Die myelinisierten Leitungsbahnen, also markhaltigen Ausläufer von Nervenzellen, weisen auch Ansammlungen von grauen Nervenzellkörpern auf. Das sind die sogenannten Kerngebiete in Rückenmark und Gehirn.

Was ist die weiße Substanz?

Die weiße Substanz füllt vom Volumen her fast die Hälfte des menschlichen Gehirns aus.
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Jene für die weiße Färbung der Substanz verantwortlichen Myelinscheiden werden von sogenannten Gliazellen im zentralen Nervensystem gebildet. Auch diese gehören der weißen Substanz an. Andererseits liegen die Körper der Nervenzellen so gut wie nicht in diesem Bereich, von der Entwicklung vor der Geburt einmal abgesehen.

Hauptsächlich an der Oberfläche liegt die weiße Substanz in den Bereichen Rückenmark und Hirnstamm. Nervenfasern von einem übereinstimmenden Ausgangspunkt und mit dem gleichen Ziel sind zu Bündeln, Strängen oder Bahnen zusammengefasst. Im Großhirn befindet sich die weiße Substanz im zentralen Bereich und ist ebenfalls strangweise geordnet. Weiter geht der Verlauf der Nervenstränge über den Hirnstammbereich und die sogenannten Kleinhirnstiele bis in das Mark des Kleinhirns.

Anatomie & Aufbau

Es ist in der Regel mit dem fetthaltigen Myelin umwickelt, das für die weiße Färbung der Substanz sorgt. Die Bündel, Stränge und Bahnen der Nerven teilen sich wieder und verbinden sich unter Umständen neu, so dass auch weit entfernt voneinander liegende Hirnareale verknüpft werden können. Somit ist die weiße Substanz sehr bedeutsam für alle Prozesse im Gehirn, die mit dem Lernen zusammenhängen. Weisen die Nervenstränge Störungen auf, kann sich dies äußerst negativ auf die geistige Leistungsfähigkeit des Menschen auswirken. Die heutzutage möglichen Bildgebungsverfahren können die weiße Substanz deutlich sichtbar machen und auf ihre ursächliche Wirkung hinsichtlich möglicher geistiger und psychischer Störungen verweisen.

Ebenso zeigen sie den Einfluss der weißen Substanz auf Intelligenz und Denkvermögen. Damit kann bewiesen werden, dass die Nervenfasern den Informationsfluss der einzelnen Hirnbereiche untereinander wesentlich stärker bestimmen als vermutet. Ein aktives, zur regen Tätigkeit herausgefordertes Gehirn wird unter Umständen seine weiße Substanz vergrößern. Wenn ein Mensch etwas neu lernt oder zum Beispiel viele neue Fähigkeiten auf einem Musikinstrument erwirbt, nimmt die weiße Hirnmasse quantitativ zu. Sie ist also trainierbar, was ursprünglich für nicht möglich gehalten wurde. Umgekehrt wird so aber auch deutlich, inwiefern die weiße Substanz zum Nachlassen des vielseitigen Denkvermögens im Alter beiträgt.

Funktion & Aufgaben

Neue Erkenntnisse wurden im Laufe der vergangenen Jahre gleichfalls über das Myelin gewonnen, jenen fetthaltigen weißlichen Mantel um die Leitungsbahnen herum. Zunächst wurde angenommen, dass diese sogenannte Markscheide einzig und allein der Isolierung der Nervenfasern dient. Später tauchte jedoch die Frage auf, wieso dann einige Fasern keine Ummantelung haben, andere wiederum eine dünne oder dicke.

Erklärbar war auch lange Zeit nicht völlig, warum die Myelinscheide im Millimeterabstand mikroskopisch kleine Lücken (Ranvier-Schnürringe) aufweist. Nunmehr ist klar geworden, dass die Nervenimpulse an einer umwickelten (myelinisierten) Leitungsbahn etwa hundertfach schneller vorankommen als an einer frei liegenden. Dank des „Isolierbands“ hüpfen die elektrischen Signale sozusagen über die Schnürringe hinweg. Das macht sich sowohl im Zentralnervensystem als auch in den verschiedenen Extremitäten bemerkbar.

Krankheiten

Entsprechend geht die geistige Leistungsfähigkeit nach und nach zurück. Der Informationsfluss zwischen den einzelnen Hirnregionen kommt ins Stocken, weil die Zahl der mit Myelin umhüllten Nervenfasern abnimmt. Es gibt Forschungen, nach denen die gesamte Länge myelinisierter Fasern eines Menschen im Alter von 20 Jahren rund 149.000 Kilometer beträgt, bis zum 80. Lebensjahr dann aber auf etwa 82.000 Kilometer zurückgeht. Das heißt jedoch nicht zwangsläufig, dass ältere Menschen ihr erworbenes Wissen verlieren. Es bleibt in der Regel bis ins hohe Alter gut erhalten. Das Gehirn verfügt über die Fähigkeit, bestimmte Defizite von selbst auszugleichen.

Ein aussagefähiges Experiment mit jüngeren und älteren Probanden ergab, dass sich die Reaktionen im motorischen Bereich mit dem Alter verlangsamen. Jedoch vermuteten die Forscher hinter dieser erhöhten Reaktionsschwelle eine Strategie des Gehirns, übereilte und damit möglicherweise fehlerhafte Reaktionen zu umgehen. Tatsächlich reagierten die älteren Testpersonen langsamer als die jungen, erreichten aber auch eine geringere Fehlerquote. Außerdem wurde herausgefunden, dass ältere Menschen trotz der Defizite ihrer weißen Substanz im Vergleich mit den Jüngeren bestimmte Hirnareale besser aktivieren können.

Quellen

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