Der Hypothalamus: Die Bedeutung der Hormone im Gehirn.

Was ist eigentlich der Hypothalamus? Setzen wir ihn erstmal in einen Kontext: Dir knurrt der Magen. Seit heute morgen hast du nichts gegessen und dich überkommt ein Gefühl von Hunger. Dir fallen unzählige Dinge ein, die du jetzt gerne essen würdest. Dir fällt es schwer, dich auf das zu konzentrieren was du eigentlich machst und in deinem Kopf ist nur Platz für Essen. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem du dich entscheidest etwas zu essen, fühlst du dich unwohl. Kommt dir das bekannt vor…?

Der Verantwortliche in diesem Prozess ist der Hypothalamus, eine kleine subkortikale Struktur, die sich in der Mitte des Gehirns befindet. Obwohl nur erbsengroß, übernimmt er die Regulation verschiedenster essentieller Überlebensfunktionen, um das Gleichgewicht (die Homöostase) im Körper zu erhalten. Dabei reguliert er wie in unserem Beispiel auch das Gefühl des Hungers. Würde uns der Hypothalamus nicht mitteilen, dass wir hungrig sind, wüssten wir nicht wann wir etwas essen müssen und würden im schlimmsten Fall verhungern.

Falls du gerne noch mehr Details über den Hypothalamus erfahren möchtest, solltest du auf jeden Fall in den Abschnitt “Was noch interessant ist…” am Ende dieses Artikels gucken!

Der Hypothalamus reguliert die Nahrungsaufnahme. Er steuert das Hunger- und Sättigungsgefühl.

Was ist der Hypothalamus?

Er ist eine Gehirnstruktur die zusammen mit dem Thalamus das Zwischenhirn, das sogenannte Diencephalon, bildet. Er ist Teil des limbischen Systems und enthält die größte Neuronen Vielfalt im ganzen Gehirn. Er kontrolliert das autonome Nervensystem und das endokrine System. Als endokrine Drüse setzt er Hormone frei, die Verhalten modulieren, das dem Erhalt der menschlichen Spezies dient. Außerdem reguliert er die Sekretion der Hypophysenhormone und formt somit die Hypothalamus-Hypophysen-Achse. Im Hypothalamus gibt es zwei Arten von sekretorischen Neuronen: Die parvozellulären (welche Peptidhormone absondern) und die magnozellulären (welche die neurohypophysischen Hormone Oxytocin und Vasopressin absondern).

Wo befindet sich der Hypothalamus? Eine gute Lage zu haben ist wichtig.

Der Hypothalamus liegt unter dem Thalamus (daher stammt sein Name) und direkt über dem Hirnstamm und wird medial vom dritten Ventrikel begrenzt. Mit der Hypophyse ist er über den so genannten Hypophysenstiel verbunden. Eine so zentrale Lage im Gehirn erlaubt es ihm perfekt zu kommunizieren, dabei erhält er Informationen aus verschiedenen Bereichen (Afferenzen) des Körpers und schickt wiederum Information in andere Bereiche (Efferenzen).

Wie funktioniert der Hypothalamus? Wie hält er uns am Leben? 

Die Funktionen, die der Hypothalamus ausführt sind überlebenswichtig. Er regelt das Hunger- und Sättigungsgefühl, hält die Körpertemperatur aufrecht, reguliert den Schlaf, steuert das Paarungsverhalten und die Aggression, außerdem ist er in der Emotionsregulation beteiligt. Die meisten dieser Funktionen regulieren sich durch eine Reihe an Hormonen die sich entweder gegenseitig inhibieren oder erregen.

• Hungergefühl: Wenn unser Körper bemerkt, dass wir nicht mehr genug Energiereserven zur Verfügung haben, wird Ghrelin (ein Hormon) an den Hypothalamus gesendet, um zu signalisieren, dass wir etwas essen sollten. Auf diese Art und Weise setzt er das Neuropeptid Y frei, welches das Hungergefühl auslöst. In unserem Eingangsbeispiel setzte diese Hirnregion große Mengen des Neuropeptids Y frei, was für unser Hungergefühl verantwortlich ist.
• Sättigungsgefühl: Im Gegensatz dazu, muss unser Körper unserem Gehirn mitteilen, dass wir keine Nahrung mehr brauchen und zu essen aufhören sollten, sobald wir genug Nahrung aufgenommen haben. Wenn wir etwas essen produziert unser Körper Insulin, welches die Produktion des Hormons Leptin erhöht. Das Leptin gelangt durch das Blut bis in den ventromedialen Nucleus und inhibiert dort, sobald es an seinen Rezeptoren andockt, die Produktion des Neuropeptids Y. Durch den Produktionsstopp des Neuropeptids Y, verlässt uns das Hungergefühl und wir fühle uns satt.
• Durst: Auf eine dem Hunger ähnliche Art und Weise, reguliert er unseren Durst wenn unser Körper Wasser benötigt. Hierbei sondert der Hypothalamus das Antidiuretische Hormon (auch Vasopressin genannt) ab, das den Wasserverlust verhindert und die Aufnahme von Flüssigkeiten begünstigt.
• Körpertemperatur: Die Temperatur mit der das Blut im Hypothalamus ankommt, entscheidet darüber, ob unsere Körpertemperatur gesenkt oder gesteigert wird. Wenn die Temperatur zu hoch ist, müssen wir an Wärme verlieren. Folglich inhibiert der anteriore Teil den posterioren Teil und leitet dadurch eine Reihe an Reaktionen ein, die für die Senkung der Körpertemperatur zuständig sind (wie das Schwitzen). Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur zu gering ist, muss unser Körper Wärme erzeugen. In diesem Fall inhibiert der posteriore Teil den anterioren Teil. Über die Hypothalamus-Hypophysen-Achse wird das stimulierende Hormon Thyreotropin (TSH) und das Hormon Adrenocorticotropin (ACTH) ausgeschüttet, welche zur Wärmespeicherung beitragen.
• Schlaf: Der Grund dafür, dass es uns schwer fällt bei eingeschaltetem Licht zu schlafen findet sich ebenfalls in dieser Hirnregion. Die Schlaf-Wach-Phasen werden durch den circadianen Rhythmus reguliert. Die Struktur, welche für die Regulierung des circadianen Rhythmus zuständig ist, ist eine Einheit von Neuronen des medialen Hypothalamus, der Nucleus suprachiasmaticus. Der Nucleus suprachiasmaticus erhält seine Information von den Ganglienzellen der Retina (Netzhaut), die über den Tractus Retinohypothalamicus dort hingeleitet werden. Die Retina nimmt Lichtveränderungen der Umgebung war und sendet die Information an den Nucleus suprachiasmaticus. Diese Einheit von Neuronen verarbeitet die ankommende Information und leitet sie an die Zirbeldrüse (Epiphyse) weiter. Sobald die Retina kein Licht mehr detektiert, schüttet die Zirbeldrüse Melatonin aus, was müde macht und den Schlaf begünstigt. Fällt jedoch Licht auf die Retina, reduziert die Zirbeldrüse die Melatoninproduktion, wodurch die Wachheit gesteigert wird.
• Paarungsverhalten und Aggressivität: Obwohl diese beiden Verhaltensweisen gegensätzlich erscheinen, stehen sie in der Tierwelt in großem Zusammenhang und werden durch den gleichen Bereich im Hypothalamus reguliert (dem ventromedialen Nucleus). Dabei gibt es Neuronen die nur während dem Paarungsverhalten aktiviert werden und andere die nur bei aggressivem Verhalten aktiv sind. Es existiert aber auch eine Einheit von Neuronen, die bei beiden Verhaltensweisen aktiv ist. In diesem Fall sendet die Amygdala aggressionsbezogene Informationen an den Nucleus preopticus, eine Region des Hypothalamus, der entsprechend die zuständigen Hormone ausschüttet um sich an die gegebene Situation anpassen zu können.
• Emotionen: Das Erleben von Emotionen wird von einigen physiologischen Veränderungen begleitet. Wenn wir nachts alleine im Dunklen über eine Straße laufen und auf einmal ein seltsames Geräusch hören, ist es sehr wahrscheinlich dass wir Angst verspüren. Unser Körper muss auf jede Begebenheit vorbereitet sein, weshalb der Hypothalamus Informationen in verschiedene Bereiche des Körpers sendet (er erhöht die Atemfrequenz, die Herzfrequenz, kontrahiert die Blutgefäße, erweitert die Pupillen und spannt die Muskulatur an). Diese Veränderungen setzen uns in Alarmbereitschaft und erlauben es uns im Falle einer Bedrohung zu fliehen oder uns zu verteidigen. Der Hypothalamus ist demnach für die physiologischen Veränderungen bei Emotionen zuständig.

Welche Rolle spielt der Hypothalamus bei der Liebe?

Die Emotionen werden im Gehirn vom Limbischen System gesteuert. Der Hypothalamus ist ein Teil des limbischen Systems und ist dafür zuständig dem Körper klarzumachen, welches die aktuell dominierende Emotion ist. Obwohl es kompliziert ist zu sagen was genau im Gehirn passiert, wenn wir bestimmte Gefühle verspüren, wissen wir, dass der Hypothalamus für das Gefühl der Liebe so wie wir es kennen, verantwortlich ist. Er produziert Phenethylamin, ein Neurotransmitter der ähnlich wie Amphetamine wirkt. Das erklärt das angenehme Gefühl und die euphorische Stimmung wenn wir verliebt sind. Außerdem steigt die Produktion von Adrenalin und Noradrenalin, was zu einer Erhöhung der Herzfrequenz, dem Sauerstoffgehalt im Blut und dem Blutdruck führt und für die “Schmetterlinge im Bauch” verantwortlich ist. Gleichzeitig erhöht unser Gehirn den Dopaminspiegel, was uns erlaubt unsere Aufmerksamkeit zu steigern und sie der Person zu widmen, für die wir die Liebesgefühle hegen.

Für unseren guten Gemütszustand beim Verliebtsein sorgt das Serotonin. Wenn wir also erklären wollen, weshalb der Hypothalamus so wichtig ist, reicht es fast schon zu erwähnen, dass wir ohne ihn nicht in der Lage wären uns zu verlieben!

Ohne den Hypothalamus wären wir nicht in der Lage uns zu verlieben.

Welcher Verbindungen weist der Hypothalamus zur Hypophyse auf?

Der Hypothalamus reguliert die Hormonsekretion der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) mit der er über den Hypophysenstiel (Infundibulum) verbunden ist. Die Hypophyse ist ebenfalls eine endokrine Drüse direkt unter dem Hypothalamus und wird vom Türkensattel (Sella turcica, eine knochige Struktur in der Schädelbasis) umhüllt und geschützt. Ihre Funktion ist es die Hormone in den Blutkreislauf zu bringen, die unser Körper für die Regulierung der Homöostase braucht. Dadurch kann ein Mangel oder Überschuss an Substanzen ausgeglichen werden um die Körpertemperatur anzupassen. Welche Hormone von der Hypophyse ausgeschüttet werden, reguliert der Hypothalamus. Die Verbindung zwischen dem Hypothalamus und der Hypophyse ist so eng, dass sie die Hypothalamus-Hypophysen-Achse bilden. Keine der beiden Strukturen könnte in vollem Maße ohne die andere funktionieren. Die Hypophyse erlaubt es dem Hypothalamus seine Effekte auf den ganzen Körper auszuweiten, wodurch er außerhalb seines eigenen Wirkbereichs seine Effekte zeigt.

Was passiert wenn sich der Hypothalamus verändert? Bei welchen Störungen oder Krankheiten ist dies der Fall?

Aufgrund seiner großen Relevanz kann jede Art der Verletzung dieser Hirnregion fatale Folgen haben. Wenn beispielsweise das Zentrum des Sättigungsgefühls verletzt wird und wir dementsprechend nicht in der Lage dazu sind uns satt zu fühlen, würden wir unerlässlich Hunger verspüren und nicht aufhören zu Essen. Dies hätte schwerwiegende Konsequenzen für unsere Gesundheit.

Einige der häufigsten Pathologien des Hypothalamus sind:  

• Diabetis insipidus (Wasserharnruhr): Die Ursache dieser Krankheit ist die Läsion des Nucleus supraopticus, des Nucleus paraventicularis, und des Tractus supraopticohypophysialis. Die Läsionen führen zu einer geringen Produktion des Antidiuretischen Hormons (Vasopressin) wodurch es zu einem gesteigerten Durstgefühl und einer erhöhten Wasseraufnahme kommt.
• Läsion des kaudolateralen Hypothalamus: Wenn diese Region beschädigt ist, sinken sowohl die Aktivitäten des Sympathikus als auch die Körpertemperatur.
• Läsion des rostromedialen Hypothalamus: Bei Verletzungen in diesem Bereich sinken die parasympathischen Aktivitäten und die Körpertemperatur erhöht sich.
• Das Korsakow-Syndrom (Morbus Korsakow): Durch Veränderungen des Corpus mamillare (eng mit dem Hippocampus, und somit dem Gedächtnis, verbunden) kommt es zur sogenannten anterograden Amnesie, bei welcher es zum Verlust der Fähigkeit kommt, sich neu Erlebtes zu merken. Außerdem tendieren Betroffene dazu ihre Gedächtnislücken mit Phantasieinhalten aufzufüllen. Dadurch versuchen sie den Verlust ihrer Gedächtnisinhalte zu kompensieren. Obwohl diese Störung mit chronischem Alkoholismus im  Zusammenhang steht, kann sie auch in Verbindung mit Veränderungen des Corpus mamillare und seinen Verbindungen (wie die zum Hippocampus und dem mediodorsalen Nucleus des Thalamus) auftreten.

Was noch interessant ist...

Welche Hormone werden im Hypothalamus produziert?

Der Hypothalamus führt seine Funktionen mit der Hilfe der Ausschüttung von Hormonen aus. Deshalb ist es wichtig zu wissen, welche Art von Hormonen hier produziert werden:

• Effekthormone mit direktem Stoffwechseleffekt: Das Antidiuretische Hormon (Vasopressin) und Oxytocin.
• Weitere Hormone: Angiotensin II (AGT), Prolactin-Inhibitions-Hormon, Prolaktostatin (PIH), Wachstumshormon- Releasing-Hormon, Somatoliberin (GHRH); Corticotropin-releasing Hormone, Corticoliberin (CRH); Gonadotropin-Releasing Hormon, Gonadoliberin (GnRH); Thyreotropin-Releasing-Hormon, Thyreoliberin (TRH) und Wachstumshormon- Inhibierungs-Hormon, Somatostatin (GHIH).

Aus welchen Nuclei besteht der Hypothalamus. Wofür sind sie zuständig?

Wir wir bereits bei seinen Funktionen sehen konnten, besteht der Hypothalamus aus verschiedenen Nuclei (Ansammlungen von Neuronen) und jeder von ihnen hat eine mehr oder weniger spezielle Funktion. Die wichtigsten sind:

• Nucleus Arcuatus: Ist bei den emotionalen Funktionen beteiligt. Der Nucleus Arcuatus hat außerdem die wichtige Funktion Peptide und Neurotransmitter des Hypothalamus zu synthetisieren. Der Nucleus Arcuatus ist an der Freisetzung des Hormons Gonadoliberin (GNRH) beteiligt
• Der anteriore Hypothalamus: ist für den Verlust von Wärme durch die Schweißproduktion beteiligt. Außerdem ist er an der Inhibition der Freisetzung des Hormons Thyreotropin in der Hypophyse verantwortlich.
• Der posteriore Hypothalamus: seine Funktion ist es die Körperwärme aufrechtzuerhalten wenn wir frieren.
• Der laterale Hypothalamus: reguliert das Hunger- und Durstgefühl. Wenn der laterale Nucleus einen Zucker- oder Wassermangel detektiert, versucht er das Gleichgewicht mithilfe der Nahrungs- oder Flüssigkeitsaufnahme wiederherzustellen.
• Die Nuclei corporis mamillaris: Aufgrund der Verbindungen zum Hippocampus sind diese Bereiche mit dem Gedächtnis assoziiert.
• Der Nucleus paraventricularis: reguliert die Sekretion der Hypophyse mit hilfe der Hormonsynthese wie Oxytocin, Vasopressin und das Corticotropin Releasing-Hormon CRH.
• Der Nucleus preopticus: beeinflusst parasympathische Funktionen die mit der Ernährung, der Fortbewegung und dem Paarungsverhalten assoziiert sind.
• Der Nucleus supraopticus: Durch die Produktion des antidiuretischen Hormons (ADH) reguliert er den Blutdruck und das Gleichgewicht der Flüssigkeitskonzentration.
• Der Nucleus suprachiasmaticus: reguliert den circadianen Rhythmus.
• Der ventromediale Hypothalamus: hemmt das Hungergefühl und steuert somit das Sättigungsgefühl.

Woher bekommt der Hypothalamus seine Informationen? Und wohin schickt er sie?

Durch seine günstige Position im Gehirn besitzt er eine große Anzahl an Verbindungen. Einerseits erhält er Informationen (Afferenzen) aus anderen Strukturen, andererseits sendet er Informationen (Efferenzen) in andere Bereiche des Gehirns.

Afferenzen: Der Hypothalamus enthält seine Afferenzen aus verschiedenen Bereichen:

• • Aus dem limbischen System: vom Hippocampus über den Fornix, von der Amygdala über die Stria terminalis, von dem Septum und der Riechrinde über das mediale Vorderhinbündel.
  • Aus sensiblen Zentren des zentralen Nervensystems wie der Retina, der Inselrinde, dem Hinterhorn des Rückenmarks und sensiblen Hirnnervenkernen.
  • Aus der Formatio reticularis.

Efferenzen: Der Hypothalamus sendet seine Informationen in verschieden Bereiche, hierbei werden aufsteigende und absteigende Efferenzen unterschieden.

• • Absteigende Afferenzen gelangen vor allem in die viszeromotorischen (parasympathischen) Kerne und zum Seitenhorn des Rückenmarks (Sympathikus und Parasympathikus).
  • Aufsteigende Afferenzen werden in den Kortex, zum Thalamus und zum limbischen System gesendet.

Übersetzt aus dem Spanischen: David Asensio Benito, Neuropsychologe bei CogniFit.

Katja Sandweg

Als klinische Psychologin interessiere ich mich insbesondere für das Gehirn und seine veränderten Funktionen im Zusammenhang mit psychischen Störungen. Um der Leserschaft diese Themen näher bringen zu können, informiere ich mich stetig über neue und interessante Informationen in diesem Bereich.