Das Ventrikelsystem ist die Fortsetzung des Rückenmarkkanals (Canalis centralis) in das Gehirn und besteht aus vier Kammern, die mit Liquor cerebrospinalis gefüllt sind. Zu diesen vier Kammern gehören die paarig angelegten Seitenventrikel (Ventriculi laterales I und II), die über das Foramen interventriculare mit dem unpaarig angelegten III. Ventrikel verbunden sind, sowie der ebenfalls unpaarig angelegte IV. Ventrikel. In folgendem Text erhalten Sie einen Überblick über die Topographie der Ventrikel, deren Aufbau sowie über die Liquorproduktion bzw. ‑resorption.

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Blausen Ventricles Brain

Bild: “Ventricles of the Brain” von Bruce Blaus. Lizenz: CC BY 3.0


Hirnventrikel

Hirnventrikel mittelgroß

Bild: “Rotating animation of ventricular system consisting of four ventricles.” von Life Science Databases(LSDB). Lizenz: CC BY-SA 2.5

Der III. Ventrikel (Ventriculus tertius) ist über den Aquaeductus mesencephali cerebri mit dem IV. Ventrikel (Ventriculus quartus) verbunden, sodass alle Ventrikel untereinander in Verbindung stehen. Die Ventrikel bilden zusammen den inneren Liquorraum und sind über den IV. Ventrikel mittels drei Aperturen mit dem äußeren Liquorraum, dem Subarachnoidalraum (Spatium subarachnoideum), verbunden. Insgesamt zirkuliert ca. eine Menge von 150 ml Liquor in beiden Liquorräumen, wovon etwa 30 ml Liquor auf den inneren und etwa 120 ml Liquor auf den äußeren Liquorraum entfallen. Der Liquor wird dabei hauptsächlich vom Plexus choroideus gebildet, welcher in jedem der vier Ventrikel zu finden ist, z.T. wird er aber auch durch das spezialisierte Epithel der Ventrikel, dem Ependym, gebildet. Der gesamte innere Liquorraum ist von diesem Ependym ausgekleidet.

Ventrikelsystem des Gehirns

Bild: “Anatomical illustration of the human nervous system from the 1960 book A functional approach to neuroanatomy” von House, Earl Lawrence. Pansky, Ben. Lizenz: Public Domain

Topographie des Ventrikelsystems – Die inneren Liquorräume

Topographie der Ventriculi laterales

Die beiden Seitenventrikel bilden die größten Hohlräume im Ventrikelsystem und können noch weiter unterteilt werden. Es wird zwischen dem Vorderhorn (Cornu frontale, ‑anterius), dem Unterhorn (Cornu temporale, -inferius) und dem Hinterhorn (Cornu occipitale, -posterius) unterschieden. Die einzelnen Abschnitte werden wiederum bestimmten Anteilen des Gehirns, in Abhängigkeit von ihrer topographischen Lage, zugeteilt.

Das Vorderhorn steht in enger Verbindung zum Frontallappen, das Unterhorn wird dem Temporallappen zugeordnet und das Hinterhorn dem Okzipitallappen. Wichtige Strukturen die an die Seitenventrikel angrenzen sind der Nucleus caudatus, welcher an der lateralen Vorderwand des Vorderhorns lokalisiert ist, der Thalamus, welcher sich an der lateralen Hinterwand des Vorderhorns befindet, sowie das Putamen, welches nicht mehr direkt an den Seitenventrikel angrenzt, sich aber unmittelbar lateral von diesem befindet. Über das Foramen interventriculare sind die beiden Seitenventrikel jeweils mit dem unpaarem dritten Ventrikel verbunden. Das Foramen interventriculare wird auch als Foramen Monroi bezeichnet.

Topographie des Ventriculus tertius

Der dritte Ventrikel wird dem Zwischenhirn (Diencephalon = Epithalamus, Thalamus und Hypothalamus) zugeordnet, welches an dessen laterale Wand angrenzt. Besonders hervorzuheben sind in diesem Zusammenhang die beiden Thalami, welche sich im Bereich der Adhaesio interthalamica berühren können. Allerdings stehen sie dabei nicht funktionell miteinander in Verbindung, d.h. es existieren keine Kommissurenfasern zwischen den beiden Thalami. Der Aquaeducuts mesencephali cerebri, welcher den dritten mit dem vierten Ventrikel verbindet, wird dem Mittelhirn (Mesencephalon) zugerechnet.

Topographie des Ventriculus quartus

Der viertel Ventrikel wird dem Rautenhirn (Rhombencephalon = Pons, Cerebellum und Medulla oblongata) zugeordnet. Über dem Ventriculus quartus besteht über dessen Aperturen eine Verbindung zum äußeren Liquorraum. Dabei wird zwischen den paarigen Aperturae laterales (Lusckkae) und der unpaaren Apertura mediana (Magendi) unterschieden. Zum Teil reichen Abschnitte des Plexus choroideus aus den Aperturae laterales bis in den Subarachnoidalraum hinein, diese Anteile werden auch als Bochdalek‑Blumenkörbchen bezeichnet. Über den Canalis centralis ist der vierte Ventrikel mit dem Rückenmarkskanal verbunden.

Funktion des Ventrikelsystems

Eine wesentliche Funktion des Ventrikelsystems ist die Produktion des Liquor cerebrospinalis, welcher in den Plexus choroidei der vier Ventrikel gebildet wird und ein Ultrafiltrat des Blutes darstellt. Der Liquor cerebrospinalis dient als Schutz des Gehirns vor mechanischen Einflüssen, indem es das effektive Gewicht des Gehirns deutlich reduziert. Dies wird dadurch erreicht, dass das Gehirn sozusagen im Liquor cerebrospinalis schwimmt (Auftriebsprinzip). Des Weiteren dient der Liquor cerebrospinalis zur Versorgung des Gehirns mit Nährstoffen und zur Entsorgung von Stoffwechselprodukten.

Aufbau des Plexus choroideus

Der Plexus choroideus stellt den Hauptproduktionsort des Liquor cerebrospinalis dar und ist in allen vier Ventrikeln zu finden. In den beiden Seitenventrikeln hat der Plexus choroideus seinen Ursprung am Boden der Pars centralis, sowie am Dach des Unterhorns. Beim dritten Ventrikel ist der Plexus choroideus im Dach lokalisiert und im vierten Ventrikel befindet er sich an dessen Hinterwand, sowie unterhalb des Kleinhirns.

Choroid Plexus Histologie

Bild: “Choroid Plexus Histology” von Marvin_101. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Gebildet wird er durch Ausstülpungen der Ventrikelwand, sowie durch das Einwachsen von Kapillarschlingen in das Ependym des Ventrikels. Bedingt durch diese Tatsache ist der Plexus choroideus ein fester Bestandteil der Ventrikelwand und kann nur mechanisch von dieser gelöst werden. Bei Abtrennung des Plexus choroideus mittels einer Pinzette entstehen an der Ventrikelwand Abrisslinien, die auch als Taenien bezeichnet werden. Die Oberfläche des Plexus choroideus weist zahlreiche Auffaltungen und einen apikalen Bürstensaum auf, beides dient der Oberflächenvergrößerung.

Das Plexusepithel selbst ist einschichtig und kubisch. Die gefäßreiche Bindegewebsschicht, aus welcher der Plexus choroideus gebildet wird, wird auch als Tela choroidea bezeichnet. Pro Tag werden ca. 500 ml Liquor cerebrospinalis gebildet.

Merke: Der Plexus choroideus ist in allen vier Ventrikel lokalisiert, nicht jedoch in Vorder- und Hinterhorn des Seitenventrikels.

Liquorzirkulation innerhalb der beiden Liquorräume

Der Liquor cerebrospinalis wird im inneren Liquorraum in allen vier Ventrikeln gebildet und mittels des Kinozilien tragenden Epithels (Ependym) weitertransportiert. Über die Apertura mediana und die paarig angelegten Aperturae laterales des vierten Ventrikels gelangt der Liquor vom inneren in den äußeren Liquorraum, d.h. vom Ventrikelsystem in den Subarachnoidalraum.

Der Subarachnoidalraum weist zahlreiche Erweiterungen auf, die auch als Zisternen bezeichnet werden und in welchen der Liquor cerebrospinalis zirkuliert. Die wichtigsten Zisternen in diesem Zusammenhang sind die Cisterna cerebellomedullaris (= Cisterna magna), die Cisterna ambiens, die Cisterna interpeduncularis und die Cisterna chiasmatica.

CFS Zirkulation

Bild: “CFS Circulation” von OpenStax College. Lizenz: CC BY 3.0

Klinisch wichtig sind vor allem die Zisternen, an welchen mittels einer Punktion Liquor entnommen werden kann. Im Rahmen einer Lumbalpunktion wird die Cisterna lumbalis punktiert, bei einer Subokzipitalpunktion erfolgt die Liquorentnahme an der Cisterna cerebellomedullaris. Eine Indikation zur Lumbalpunktion ist z.B. bei Verdacht auf eine Meningitis gegeben.

Aus dem Subarachnoidalraum heraus gibt es zwei Wege der Drainage. Zum einen fließt der Liquor cerebrospinalis über die Granulationes arachnoideae (= Pacchioni‑Granulationen) in venöse Plexus oder Lymphbahnen ab und zum anderen drainiert er über die Abgänge der Spinalnerven. Den Hauptabflussweg bildet dabei allerdings der Weg über die Granulationes arachnoideae. In diesem Kreislauf wird die komplette Liquormenge (ca. 150 ml) täglich 2 – 4 Mal ausgetauscht.

Zusammenfassung der Liquorzirkulation: Ventrikel (innerer Liquorraum) – über die Aperturen des IV. Ventrikels – Subarachnoidalraum (äußerer Liquorraum) – Granulationes arachnoideae/ Abgänge der Spinalnerven – venöses Gefäßsystem

Zirkumventrikuläre Organe

Der oben genannte Plexus choroideus gehört zur Gruppe der zirkumventrikulären Organe bzw. Ependymorgane. Das Besondere an dieser Gruppe ist die Tatsache, dass sich in diesen Regionen zumeist keine Blut-Hirn-Schranke befindet.

Eine Ausnahme bildet in diesem Zusammenhang das Subkommissuralorgan (Organum subcommissurale), welches den zirkumventrikulären Organen zugerechnet wird, obwohl die Blut-Hirn-Schranke an dieser Stelle erhalten ist. Weitere zirkumventrikuläre Organe sind:

  • Neurohypophyse
  • Corpus pineale
  • Organum vasculosum laminae terminales
  • Organum subfornicale
  • Area postrema

Gewebeschranken im Gehirn

Die Gewebeschranken des Gehirns dienen als Schutz des Gehirns vor schädlichen Substanzen im Blut, darunter fallen auch iatrogen zugeführte Substanzen wie Medikamente.

Die Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke wird im Wesentlichen aus den „Tight junctions“ des Endothels der Kapillaren gebildet. Um dennoch den Transport von für das Gehirn essentiellen Stoffen zu gewährleisten, existieren Transporter entlang der Blut-Hirn-Schranke mit welchen z.B. Glucose zum Gehirn transportiert werden kann.

Blut-Hirn-Schranke

Bild: “Blood-brain barrier transport“ von Kuebi. Lizenz: CC BY 3.0

An den zirkumventrikulären Organen (s.o.) existiert keine Blut-Hirn-Schranke, da die Kapillarendothelien an dieser Stelle gefenstert sind. Um an diesen Stellen dennoch eine Barriere zwischen Hirngewebe und Liquor zu gewährleisten, wird in diesen Bereichen eine Blut-Liquor-Schranke ausgebildet (s.u.).

Die Blut-Liquor-Schranke

Die spezialisierten Ependymzellen des Plexus choroideus sind untereinander mittels „Tight junctions“ verbunden, sodass an dieser Stelle eine Schranke zwischen Blut und Liquor entsteht, nicht jedoch zwischen Liquor und ZNS. Diese Schranke ist nur für wenige Substanzen wie Wasser, Sauerstoff und Kohlendioxid durchgängig.

Erkrankungen des Ventrikelsystems

Hydrocephalus

Bei einer pathologischen Vergrößerung der Liquorräume spricht man von einem Hydrocephalus („Wasserkopf“). In Abhängigkeit davon, ob der innere oder der äußere Liquorraum erweitert ist, spricht man von einem Hydrocephalus internus bzw. externus. Zu einem Hydrocephalus internus kommt es vor allem bei Abflussstörungen des Liquor cerebrospinalis.

Hydrocephalus CT-Scan

Bild: “Ct-scan of the brain with hydrocephalus“ von Lucien Monfils. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Besonders anfällig für Abflussstörungen sind dabei die physiologischen Engstellen im Ventrikelsystem, wie der Aquaeductus mesencephali oder die Apteruren des vierten Ventrikels. Mögliche Ursachen einer Einengung sind Tumore, Blutungen aber auch Entzündungen. Diese Art des Hydrocpehlalus wird anhand der Pathogenese auch als Hydrocephalus occlusus bezeichnet.

Zu einer Vergrößerung des Subarachnoidalraums (Hydrocephalus externus) kommt es v.a. im Rahmen des physiologischen Altersprozesses und der damit verbundenen Reduktion des Hirnparenchyms (Atrophie). Das Besondere bei dieser Form des Hydrocephalus, die auch als Hydrocephalus e vacuo bezeichnet wird, ist die Tatsache, dass hier kein erhöhter Hirndruck vorliegt.

Im Rahmen einer Verklebung der Arachnoidalzotten und der daraus resultierenden Liquorresorptionsstörung kann es zu einer Erweiterung sowohl der inneren als auch der äußeren Liquourräume kommen. Diese Art des Hydrocephalus wird anhand seiner Pathogenese als Hydrocephalus malresorptivus bzw. aresorptivus bezeichnet.

Ist eine gesteigerte Liquorproduktion für den Hydrocephalus verantwortlich, wird dieser als Hydrocephalus hypersecretorius bezeichnet. Zu einer solchen Liquorüberpoduktion kann es z.B. durch eine Reizung des Plexusepithels im Rahmen einer Entzündung kommen. Klinisch kommt es durch den erhöhten Hirndruck zu Symptomen wie Kopfschmerzen, Erbrechen oder Übelkeit.

Dem gegenübergestellt ist der Normaldruckhydrocephalus, bei welchem kein erhöhter Hirndruck vorliegt. Bei diesem kommt es zur typischen klinischen Trias aus Gangstörung, Harninkontinenz und Demenz, welche auch als Hakim-Trias bezeichnet wird.

Therapie eines Hydrocephalus

Im Vordergrund der Therapie steht die Beseitigung möglicher reversibler Ursachen, wie z.B. einer Entzündung, sowie die Beseitigung eventueller Engstellen. Eine weitere Möglichkeit der Therapie ist die Shunt-Operation, bei welcher eine künstliche Ableitung des Liquors aus dem Ventrikelsystem erfolgt. Diese Ableitung kann z.B. in den Peritonealraum (ventrikuloperitonealer Shunt) oder in den rechten Vorhof erfolgen (ventrikuloatrialer Shunt). Eine Indikation für eine Shunt-Operation stellen kindliche Hydrocephali, sowie der Normaldruckhydrocephalus dar.

Beliebte Prüfungsfragen zum Ventrikelsystem des Gehirns

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Welche Aussage zum Ventrikelsystem trifft zu?

  1. Es wird zwischen fünf Ventrikeln differenziert.
  2. Der Seitenventrikel ist paarig angelegt.
  3. Dritter und vierter Ventrikel sind über das Foramen interventriculare verbunden.
  4. Die Verbindung zwischen Seitenventrikel und drittem Ventrikel heißt Aquaeducuts.
  5. Das Ventrikelsystem stellt den äußeren Liquorraum dar.

2. Welche Aussage zur Topographie der Ventrikel trifft nicht zu?

  1. Das Vorderhorn der Seitenventrikel wird dem Frontalhirn zugeordnet.
  2. Der Aquaeductus wird dem Mesencephalon zugerechnet.
  3. Der dritte Ventrikel ist Teil des Diencephalons.
  4. Der vierte Ventrikel befindet sich im Rhombencephalon.
  5. Der vierte Ventrikel steht in keiner Verbindung zum Rückenmarkskanal.

3. Welche Aussage zu den Aperturen des vierten Ventrikels trifft nicht zu?

  1. Es wird zwischen drei Aperturen unterschieden.
  2. Die Apertura mediana ist paarig angelegt.
  3. Die Apertura mediana wird auch als Foramen Magendi bezeichnet.
  4. Über die Aperturen fließt der Liquor in den Subarachnoidalraum ab.
  5. Die Aperturae laterales werden auch Foramen Luschkae genannt.

4. Welche Aussage zum Plexus choroideus trifft zu?

  1. Er befindet sich nur in den beiden Seitenventrikeln.
  2. Das Plexusepithel ist mehrschichtig.
  3. Das Plexusepithel ist nur locker mit der Ventrikelwand verbunden.
  4. Er stellt den Hauptproduktionsort des Liquor cerebrospinalis dar.
  5. Er besteht aus elastischen Fasern.

5. Offene Frage zum Thema Liquor: Wie viel Liquor (in ml) befindet sich zusammen im inneren und äußeren Liqourraum?

6. Offene Frage zum Thema Hydrocephalus: Welche Ventrikel sind bei Verschluss des Aquaductus mesencephali erweitert?

 

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