Op mobiel apparaat: ZOEKFUNCTIE = Loep ( Icoontje links) en MENU = 3 streepjes ( Icoontje rechts)

Home » Gevolgen per hersengebied » Mesencephalon / Middenhersenen

Middenhersenen / mesencephalon

Fysiologisch gezien (qua functie) zijn de hersenen op te delen in drie delen:

  • Voorhersenen
  • Middenhersenen
  • Achterhersenen

By BruceBlaus - Own work, CC BY-SA 4.0,

De middenhersenen vormen het bovenste deel van de hersenstam

De middenhersenen bevinden zich onder de hersenschors en boven de achterhersenen, in de buurt van het centrum van de hersenen. Vandaar de naam middenhersenen. Het gedeelte is ongeveer 2,5 centimeter lang en is centraal gelegen in de schedelholte.

We kunnen de hersenstam onderscheiden in drie delen. Het bovenste deel wordt gevormd door de middenhersenen. De onderste delen horen bij de achterhersenen.
Van boven naar onderen:

Door de middenhersenen lopen een aantal zenuwbanen die de grote hersenen verbinden met de kleine hersenen, en naar de zenuwbundels die de reticulaire formatie vormen en andere structuren van de achterhersenen.

De middenhersenen bestaan uit:

  • Tectum mesencephali of vierheuvelenplaat / lamina quadrigemina. Tectum betekent 'dak'; dak van de middenhersenen. De functie van het tectum omvat voornamelijk visuele integratie, oogbewegingen en auditieve functies.
    Het tectum heeft vier uitstulpingen aan de rugkant;
    • twee colliculi superioris waar informatie uit de ogen wordt verwerkt en waar zo nodig een reflex volgt.
    • twee colliculi inferiores waar informatie uit de oren wordt verwerkt en waar zo nodig een reflex volgt.
  • Tegmentum mesencephali; wat letterlijk het 'vloerkleed' betekent; de onderkant van de middenhersenen. Het remt o.a. ongewenste bewegingen. Het tegmentum omvat een deel van de reticulaire formatie. Enkele grote cellenverzamelingen die onder deze 'formatio reticularis' vallen zijn:
    • Rode kernen (red nucleus (RN) of nuclei ruber) een belangrijke schakelkern van het extrapiramidale motorsysteem.
      Hier wordt de spierspanning en houding geregeld.
    • Zwarte kernen (substantia nigra) waar dopamine producerende zenuwcellen liggen.
  • Aquaduct van Sylvius of cerebrale aquaduct, een holte gevuld met hersenvocht dat de derde en vierde hersenholte of hersenkamer (ventrikel) verbindt.
  • Cerebrale steeltjes (Crus cerebri; Crus betekent 'pilaar' en cerebri betekent 'hersenen'= 'pilaren van de hersenen') dat motorische zenuwbanen bevat, die van de hersenschors naar de pons in de hersenstam en de nek en rug lopen.
  • Craniale zenuwen (hersenzenuwen).

Afbeelding boven: doorsnede door het midden van het mesencephalon op het niveau van de colliculus superiores (bovenste uitstulping). Het cerebrale aquaduct zit aan de rugkant.

upper picture info see footnotes, lower pictures see link 2 minute neuroscience

Functie

De middenhersenen verwerken informatie uit de oren en ogen en gebruiken deze informatie om gerichte bewegingen te maken.

Voorbeeld: iemand hoort een auto aankomen. Dat signaal wordt naar de middenhersenen gebracht die vervolgens de spieren van de nek activeren om zich om te draaien naar waar het geluid vandaan komt. Zo helpen de middenhersenen te oriënteren op geluid.
Nog een voorbeeld: Als je ergens in een uithoek van je gezichtsveld een grote zwarte spin naar beneden ziet kruipen dan volgt een reflex die je niet doordenkt...maar al je spieren spannen aan en  zo kan je wegduiken.

De middenhersenen zijn betrokken bij:

  • De regulatie van motorische (beweging) functies. Met name de rode kern (nucleus ruber) en de substantia nigra, zijn betrokken bij de controle van de lichaamsbeweging.
  • De regulatie van spierspanning in verschillende slaaptoestanden.
  • Tactiele informatieverwerking.
  • Visuele reflexen als een soort relaisstation. Het regelt de reflexen op acute veranderingen in omgevingslicht, zoals de pupilreflex. Het regelt ook de reflex om iets centraal in beeld te houden als je kijkt en bewogen wordt: de optokinetische reflex (combinatie van gladde oogvolgbewegingen en sprongetjes /saccades).
  • Het is het coördinatiecentrum voor verticale oogbewegingen.
  • Auditieve reflexen als een soort relaisstation.
  • Het gehoor.
  • Waken en slapen.
  • Orale proprioceptie; het vermogen om delen van de mond waar te nemen. Met name wordt voorkomen dat je je tanden en kiezen kapot kauwt op stukjes bot of harde pitten.

 

De Reticulaire Formatie

De reticulaire formatie (formatio reticularis of in het Nederlands 'de netvormige kern') is een complex netwerk van neuronen. Het bestaat uit grijze stof, dat ruimte inneemt tussen witte vezelkanalen en hersenstamkernen. Het loopt dwars door de middenhersenen en de achterhersenen en heeft verbindingen met talloze gebieden in de grote hersenen. 

Het is verantwoordelijk voor:

  • de coördinatie van autonome functies als ademhalen, bloeddruk, hartslagfrequentie en pijnbeleving.
  • het bewustzijnsniveau.
  • het slaap-waakritme.
  • de regulatie van de activatietoestand van het zenuwstelsel.

 

Het wordt daarom de regelkamer van het bewustzijn genoemd.

De reticulaire formatie ontvangt prikkels van buiten het lichaam via de zintuigen en vanuit het lichaam via:

  • propriosensoren (registratie van beweging en houding in het evenwichtsorgaan, gewrichten, pezen en spieren)
  • nocisensoren (registratie van pijn)
  • interosensoren (registratie over situatie van de organen).


Het helpt de hersenen om informatie / prikkels te 'screenen'.
Ze filteren als het ware de onbelangrijke informatie, zodat iemand zich kan richten op de belangrijke informatie met de hoogste prioriteit.

Als je bijvoorbeeld kijkt naar een stuk stad, met daarboven de lucht, en onderin links in je blikveld een grasveld en bomen, iets daarvoor links een groepje mensen en rechts auto's die er aankomen, dan zal de reticulaire formatie de hersenen helpen om niet overladen te  worden met prikkels. Het zal de lucht en het grasveld, de duizenden boomblaadjes die bewegen blokkeren van het bewust worden. Het zal de bewegende auto's en het groepje mensen en sommige geluiden bewust doorgeven. Als het niet beschadigd is...

Zo zal je later ook alleen bepaalde delen herinneren en niet de boomblaadjes bijvoorbeeld, omdat de reticulaire formatie die informatie niet doorgegeven heeft om verwerkt te worden. Dit is ook de truc die illusionisten gebruiken bij de illusies. Zij maken heel bewust gebruik van waar mensen hun aandacht op richten.

De reticulaire formatie geeft belangrijke waarschuwingen wèl door aan de hogere hersengebieden om alert te zijn. De reticulaire formatie helpt om waakzaam en alert te zijn, het reguleert de waakzaamheid en draagt bij aan spierspanning die nodig is om actie te ondernemen.

Er zijn in de reticulaire formatie drie belangrijke circuits te onderscheiden:

  • reticulospinaal circuit (motorische functies zoals de spiertonus, reflexen en autonome functies als bloeddruk, ademhaling en hartslagfrequentie)
  • reticulothalamocorticaal circuit (activatie van de hersenschors / arousal)
  • buitenthalamisch corticaal circuit (activatie van de hersenschors / arousal, met name versterken of verzwakken van de prikkelbaarheid van de hersenschors).

RAS

De reticulaire formatie bevat een aantal zenuwkernen dat als alarmsysteem functioneert: het reticulair activeringssysteem (RAS). Het RAS heeft stijgende (afferente) paden (ARAS) naar de hersenschors (cortex cerebri) en dalende paden naar het ruggenmerg. Het RAS spreidt zich, vanuit de reticulaire formatie, uit in alle richtingen van de hersenen, door de thalamus en naar het ruggenmerg.


Deze kernen zijn verantwoordelijk voor het reguleren van waakzaamheid  en opwinding (arousal) en stadia van slaperigheid en slaap-waakovergangen.
De slaapstoornis narcolepsie wordt geassocieerd met het reticulaire activeringssysteem. Mensen die aan narcolepsie lijden kunnen elk moment van de dag onbeheersbare aanvallen van slaperigheid krijgen.

Omgekeerd kan het RAS ook zorgen voor opperste concentratie en kan daarmee zorgen dat  de mens topprestaties kan leveren.

Letsel

Schade in de middenhersenen kunnen alle stoornissen van functies betreffen die we net opsomden.

  • schade in de regulatie van zintuigelijke functies
  • schade in regulatie van motorische functies
  • schade in visuele en auditieve reflexen

Als er zoveel reflexmatige acties geregeld worden in de middenhersenen, is het logisch dat bij beschadiging verstoring van verdedigingsreacties op kunnen treden.

 

 

We noemen enkele specifieke gevolgen:

Dopamine tekort of teveel

De dopamine producerende zenuwcellen liggen in de zwarte kernen (substantia nigra) in de reticulaire formatie.
Dopamine is een signaalstofje (neurotransmitter) dat gerelateerd is aan bewegingsaandoeningen, psychiatrische stoornissen en gedragsproblemen. Samen met serotonine en noradrenaline zorgt dopamine voor een fijne motoriek, coördinatie en concentratie.

Verslavingsmechanismen
Als we alleen al kijken naar de functie van dopamine 'het gelukshormoon" zien we dat dopamine afgescheiden wordt op hersenniveau bij het ontvangen van een beloning, sporten, seks, voedsel of het gebruik van bepaalde medicijnen, maar ook bij nicotine of drugs. Overactieve dopaminepaden kunnen iemand gevoelig maken voor verslavingen.

Bewegingen kunnen maken

De ziekte van Parkinson is gerelateerd aan het afsterven van zenuwcellen in de zwarte kernen, de substantia nigra. Daardoor ontstaat er een tekort aan dopamine. Dopamine is een stofje dat ook heel belangrijk is dat het lichaam bewegingen kan maken. Ook andere ziektebeelden met storingen in het bewegingsapparaat zoals de ziekte van Huntington hebben te maken met verminderde afgifte van dopamine.

Gedragsproblemen en neuropsychiatrie
Bij verstoring van afgifte van dopamine kunnen ook allerlei mentale klachten voorkomen zoals concentratieverlies, nervositeit, depressie, lusteloosheid maar ook obsessief compulsief gedrag (OCD) en ADHD.

Gebrek aan motivatie, slaaptekort, spijsverteringsproblemen, constipatie en veel meer klachten worden ook in verband gebracht met dopamine tekort.

Het tegenovergestelde is ook mogelijk: overactieve dopaminepaden kunnen leiden tot neuropsychiatrische aandoeningen, zoals schizofrenie.

Dit complexe signaalstofje heeft nog veel onontdekte functies.

Het syndroom van Parinaud

Het syndroom van Parinaud is een onvermogen om de ogen op en neer te bewegen.
Synoniemen: het dorsale middenhersensyndroom, Pretectaal syndroom, Sylvian-aquaductsyndroom of Koerber-Salus-Elschnig-syndroom.

Klachten van het syndroom van Parinaud is van oudsher opgedeeld in een drietal klachten: geconjugeerde upgaze-verlamming, convergentie-retractie-nystagmus en licht-bijna-dissociatie.

  • Veranderingen in de pupil:

    • niet symmetrische pupilgrootte

    •  pupil reageert niet op licht

  • Verticale blikverlamming opwaarts. Wanneer iemand niet met beide ogen tegelijk naar boven of beneden kan kijken heet dat een verticale blikparese.

  • Terugtrekken van de  oogleden. Het bovenste ooglid kan de positie ten opzichte van de oogbol niet behouden (door de ogen naar beneden te bewegen).

  • Oncontroleerbare, schokkerige oogbewegingen, soms convergentie-retractie-nystagmus genoemd / convergentie-intrekking nystagmus. Wanneer iemand probeert op te kijken, keren de ogen terug naar hun centrale positie en trekken de oogbollen zich terug.

 

Oorzaken bij volwassenen: bloeding (30,0%), infarct (20,0%) tumor (15,0%) pijnappelkliertumoren (30,0%). Bij kinderen zijn de oorzaken vernauwing (stenose) in het aquaduct, en hersenvliesontsteking (meningitis). Bij ouderen vaker vasculaire aandoeningen als een beroerte /CVA en aneurysma in posterieur fossa.

Letsel in de rode kern

Als de rode kern beschadigd is kunnen deze klachten optreden:

  • een intentietremor. Een intentietremor is het trillen van de ledematen tijdens een doelgerichte beweging. Het kan het gemakkelijkst worden waargenomen in de handen, bijvoorbeeld bij het grijpen van een voorwerp.
  • verminderde spierspanning aan de andere kant of helft van het lichaam (contralaterale zijde).
  • specifieke bewegingen:
    • choreische beweging: onwillekeurige, plotselinge, snelle, onregelmatige bewegingen die kunnen optreden in de armen benen, het gezicht, de romp en nek zowel in rust als bij bewegen.
    • athetotische bewegingen: langzame, ongecontroleerde, wormachtige bewegingen van de armen en benen.

Picture By English Wikipedia, originally: http://www.girlza.com/wiki/Brainstem, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1267014

bronnen
Hersenletsel-uitleg

Anzak A, Tan H, Pogosyan A, Khan S, Javed S, Gill SS, Ashkan K, Akram H, Foltynie T, Limousin P, Zrinzo L, Green AL, Aziz T, Brown P. Subcortical evoked activity and motor enhancement in Parkinson's disease. Exp Neurol. 2016 Mar;277:19-26. [PMC free article] [PubMed]

. J. H, , Neuroanatomy, Reticular Activating System (2021) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK549835/

Function of the midbrain, basal ganglia and thalamus (2016).

Feroze, Kaberi. B. , Patel,. Buphendra .C. Parinaud's syndrome. StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan. 2021 Aug 9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28722922/
 
Garcia-Rill E. Disorders of the reticular activating system. Med Hypotheses. 1997 Nov;49(5):379-87. [PubMed].

Jang SH, Seo WS, Kwon HG. Post-traumatic narcolepsy and injury of the ascending reticular activating system. Sleep Med. 2016 Jan;17:124-5. [PubMed]

Kandel, E.R., Schwartz, J.J. & Jessell, T.M.(1991) Principles of Neuroscience, Third Edition. Elsevier, New York.
Keane JR. The pretectal syndrome: 206 patients. Neurology. 1990 Apr;40(4):684-90. - PubMed

Sachsenweger R. Neuro-ophthalmologie. Leipzig: Thieme;1977.

 

 Shields, M. ,Swati Sinkar, WengOnn Chan, Crompton, J. Parinaud syndrome: a 25-year (1991-2016) review of 40 consecutive adult cases. Acta Ophthalmol. 2017 Dec;95(8):e792-e793. doi: 10.1111/aos.13283. Epub 2016 Oct 24.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27778456/


Yeo SS, Chang PH, Jang SH. The ascending reticular activating system from pontine reticular formation to the thalamus in the human brain. Front Hum Neurosci. 2013;7:416. [PMC free article] [PubMed]2.Garcia-Rill E, Kezunovic N, Hyde J, Simon C, Beck P, Urbano FJ. Coherence and frequency in the reticular activating system (RAS). Sleep Med Rev. 2013 Jun;17(3):227-38. [PMC free article] [PubMed]3.Nishino S. Hypothalamus, hypocretins/orexin, and vigilance control. Handb Clin Neurol. 2011;99:765-82. [PubMed]