Somatotopik oder Somatotopie (abgeleitet von = lebendiger Körper, Leichnam und = Ort, Stelle, Landstrich, Gegend, Örtlichkeit, Raum) ist eine der relativen Lage der Körperteile entsprechende Gliederung von Nervengewebe im Zentralnervensystem (ZNS) und peripheren Nervensystem.Norbert Boss (Hrsg.): Roche Lexikon Medizin. 2. Auflage. Hoffmann-La Roche und Urban & Schwarzenberg, München 1987, ISBN 3-541-13191-8, S. 1592. Im ZNS wird diese Gliederung in verschiedenen Abschnitten angetroffen. Am deutlichsten ausgeprägt ist sie im Bereich der somatosensiblen und motorischen Hirnrinde. Dort hat sie zu der Bezeichnung Homunkulus geführt. Man bezeichnet die somatotope Gliederung auch als topographisch-genetische Gesetzmäßigkeit, die neben der funktionellen Gliederung der Nervenbahnen in den sogenannten Tractus oder Leitungsbündeln den Aufbau der Nervensubstanz des ZNS bestimmt. Es handelt sich somit um einen neuroanatomischen Bauplan, wie er nicht nur beim Menschen, sondern auch bei verschiedenen Tierarten, wie z. B. bei Primaten nachgewiesen werden kann.
Ursprung und Fortentwicklung des Begriffs Die Zuordnung und Entsprechung von Körperregionen und Hirnrindenfeldern war bereits im 19. Jahrhundert von John Hughlings Jackson (1835–1911) gefordert worden. Bereits vor ihm hatte eine „lokalisatorische Bewegung“ viele natur- und geisteswissenschaftliche Forscher ergriffen. Hiervon zeugt noch heute der Begriff Phrenologie. Der Begriff Somatotopik wurde von dem Neurochirurgen Wilder Penfield (1891–1976) um 1940 bis 1950 geprägt, um die motorischen und sensiblen Zentren im Bereich des menschlichen Cortex und des Kleinhirns näher zu beschreiben. Seine Kenntnisse beruhten auf der Gehirnchirurgie am geöffneten Schädel.Wilder Penfield, Theodore Rasmussen: The Cerebral Cortex of Man. A Clinical Study of Localization of Function. The Macmillan Comp., New York 1950. Seither wurden nach dem Prinzip der sensomotorischen Projektionsbahnen weitere ähnliche topische Funktionsprinzipien des ZNS beschrieben. Es handelt sich um die im Kap. 2.7 beschriebenen somatotopischen Varianten.
Diese Varianten beziehen sich zunächst auf die klassischen fünf Sinnesgebiete, vgl. dazu die Bezeichnungen Tonotopie, Retinotopie usw. Von den fünf klassischen Sinnesmodalitäten war bekanntlich die Haut und der ihr zugeschriebene Tastsinn bzw. das Gefühl für den Begriff Somatotopie bestimmend. Entsprechend dem Grundsatz, kortikale Repräsentationen von Sinnesleistungen als sensorische Zentren zu bezeichnen, wurde auch die sich auf den Tastsinn beziehende kortikale Repräsentation als somatosensorischer Cortex benannt. Die auf den Tastsinn zurückführbare Repräsentation des kortikalen Homunkulus wurde insofern folgerichtig als „somatotope“ Repräsentation festgelegt.
Auf der Stufe des Rückenmarks werden afferente Bahnen bekanntlich als sensible und nicht als sensorische Bahnen benannt.
Der ab etwa 1940 bis 1950 „neu geprägte“ Begriff der Somatotopik hatte und hat weitreichende Bedeutung für das Verständnis der Arbeitsweise des Gehirns erlangt. Die eine weitgehende gestaltliche bzw. körperliche Einheit wahrende Punkt-zu-Punkt-Anordnung von Körperrepräsentationen erfüllt übergeordnete integrative Funktionen innerhalb des ZNS. Vor allem in der Neurophysiologie aber auch in der Psychologie und Psychosomatischen Medizin erfüllt der Begriff der Integration eine wichtige Rolle.Thure von Uexküll: Grundfragen der psychosomatischen Medizin. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 1963, S. 97f., 149, 219 ff. In diesem Buch wird sogar an vielen Stellen ausdrücklich von einem „Integrationsraum“ gesprochen, siehe die Seiten 128, 131, 224 f., 229ff., 234 f.
Der lediglich auf den Tastsinn bezogene Begriff der Somatotopie und das mit ihm verdeutlichte einheitliche Funktionsprinzip der topischen Integration im ZNS bedürfte eines Oberbegriffs für die entsprechenden Gesichtspunkte der anderen Sinnesleitungen. – Auch in der Psychologie ist der Begriff Topik bedeutsam. Er erscheint für die im ZNS topisch unterschiedlich angeordneten Sinnesmodalitäten als Oberbegriff insbesondere unter physiologischen bzw. empirischen Gesichtspunkten brauchbar. Er wäre für die neuronalen Vorgänge im Sinne einer anatomischen Topik angebracht. In der englischen Sprache wird verallgemeinernd von „place theory“ gesprochen. Aber häufig wird der Begriff Somatotopie im wissenschaftlichen Schrifttum noch immer verallgemeinernd für die spezifisch topische Gliederung im ZNS als Oberbegriff auch für andere Sinnesleistungen als die verschiedenen Qualitäten des Fühlens verwendet.Peter Duus: Neurologisch-topische Diagnostik. Anatomie, Physiologie, Klinik. Thieme, Stuttgart 1990, ISBN 3-13-535805-4, S. 112. – Dort heißt es bei der Beschreibung retinotopischer Sachverhalte vor und nach der Kreuzung der Fasern des Sehnervs im Chiasma opticum: „Trotz der teilweisen Kreuzung wird eine strenge somatotopische Punkt-zu-Punkt-Anordnung bis in die Sehrinde hinein beibehalten.“ – Der Begriff der Retinotopie wird gleichwohl an anderer Stelle verwendet, nämlich auf den Seiten 367 und 373.
Das im Falle der Somatotopik zu erkennende Funktionsprinzip im Bereich des ZNS beschränkt sich nicht nur auf die Anwendung innerhalb eines sensibel-motorischen Systems. Vielmehr ist dieses nur eines aus einer Vielzahl von rückgekoppelten Systemen nicht nur im Nervensystem. Bereits die unterschiedlichen somatosensorischen Zentren innerhalb des Kleinhirns und des Großhirns machen eine weitere Integration der verschiedenen Funktionskreise erforderlich. Auch in der Gestaltpsychologie spielen somatotope Gesichtspunkte eine Rolle.
Neuerdings ist diese Integrationsleistung des Nervensystems durch Netzwerksimulationen wie z. B. Kohonennetze näher erforscht und verständlich gemacht worden. Hierbei spielt die Gliederung eines solchen Netzes nach ganz bestimmten oder sehr unterschiedlichen Merkmalen und nicht nur nach körperlichen Gestaltsprinzipien eine entscheidende Rolle. Die körperlich-gestaltliche Gliederung im Falle der Somatotopie ist nur eines der Beispiele für eine Gestaltung von Kohonenkarten. Diese erfolgt allgemein nach den Prinzipien der Ähnlichkeit, Häufigkeit und Wichtigkeit (Relevanz).Manfred Spitzer: Geist im Netz. Modelle für Lernen, Denken und Handeln. Spektrum, Heidelberg 1996, ISBN 3-8274-0109-7, S. 116.
Anatomisch bestätigte Somatotopik Rückenmark mini|Somatotopologische Anordnung der Leitungsbahnen im Rückenmark: Links (rot) die motorischen bzw. absteigenden Bahnen und rechts (blau) die sensiblen bzw. aufsteigenden Bahnen. Die Beschreibung der somatotopischen Gliederung der Leitungsbahnen im Hinterstrang kann natürlich nur dann als konzentrisch angesehen werden, wenn das Septum posterius als zur äußeren Circumferenz des RM gehörig gedacht wird.
Im Rückenmark führt die somatotopische Gliederung zu einem konzentrischen bzw. lamellär geschichteten Aufbau der weißen Substanz um die zentrale graue Substanz (Schmetterlingsfigur). Die zu höheren (z. B. cervikalen) Abschnitten des Rückenmarks gehörigen Leitungsbahnen liegen dabei der zentralen grauen Schicht an, die zu tieferen (z. B. sacralen) Abschnitten gehörigen Leitungsbahnen liegen weiter außen. Im Gegensatz zu dieser konzentrischen somatotopischen Gliederung ist die funktionelle Gliederung für Leitungsbahnen wie Druck-, Schmerz- und Temperaturempfinden radiär gegliedert.Alfred Benninghoff u. a.: Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Dargestellt unter Bevorzugung funktioneller Zusammenhänge. 3. Band: Nervensystem, Haut und Sinnesorgane. Urban und Schwarzenberg, München 1964, S. 133f.
Pyramidenbahn Die aus der Hirnrinde austretenden Fasern des sensomotorischen Primärgebiets bilden einen breiten zunächst frontal gestellten Fächer, der sich beim Eintritt in das Marklager der Hemisphäre schnell verschmälert und in die innere Kapsel gelangt. Dabei kommt es zu einer schraubenförmigen Verdrehung der ganzen Faserplatte. Innerhalb der Capsula interna liegen die im frontal ausgerichteten Fächer des Gyrus praecentralis anfänglich am weitesten unten entspringenden Fasern nach der Drehung rostral, die oben entspringenden am weitesten occipital. Im Bereich der Hirnschenkel liegen dann die im frontal ausgerichteten Fächer des motorischen Primärgebiets anfänglich am weitesten unten entspringenden Fasern nach der Drehung medial. Die oben in der Hirnrinde entspringenden Fasern bilden die seitlichen bzw. lateralen Anteile des Bündels.Alfred Benninghoff u. a.: Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Dargestellt unter Bevorzugung funktioneller Zusammenhänge. 3. Band: Nervensystem, Haut und Sinnesorgane. Urban und Schwarzenberg, München 1964, S. 247ff.
Sensomotorischer Cortex 600px|mini|zentriert| Homunkulus: Sensomotorischer Cortex. Nach Penfield und Rasmussen (1950).
Der sensomotorische Cortex ist das Paradebeispiel somatotopischer Gliederung. Er hat die Bezeichnung Homunkulus geprägt. Da die korrespondierende sensomotorische Gliederung mit Wahrnehmungs- und Bewusstseinsqualitäten einhergeht, sind damit notwendig auch neuropsychologische Qualitäten verbunden, siehe Agnosien, Körperschema, Topik (Psychologie), Wahrnehmungspsychologie. Durch Verlagerung primärer Reize durch die sog. sensorischen Projektionsbahnen zu sekundären und tertiären Assoziationszentren entstehen jeweils neue Wahrnehmungsqualitäten. – Die Homunkulustheorien der Wahrnehmung sind sowohl als Gegenstand der Philosophiegeschichte als auch der Psychologiegeschichte anzusehen. Zu beachten ist außerdem, dass die Abbildung zur Körperrepresentation hier teilweise falsch bzw. veraltet ist, da nach einer Studie nun belegt ist, dass die menschlichen Genitalien zwischen dem Rumpf und den Beinen und nicht unterhalb der Zehen in der Fissura longitudinalis repräsentiert werden.Christian Kell et al.: The Sensory Cortical Representation of the Human Penis: Revisiting Somatotopy in the Male Homunculus The Journal of Neuroscience, Frankfurt am Main 2005
Fossa Sylvii In der Tiefe der Fossa Sylvii findet sich eine sekundäre motorische Region (Feld II) mit umgekehrter somatotopischer Gliederung.Alfred Benninghoff u. a.: Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Dargestellt unter Bevorzugung funktioneller Zusammenhänge. 3. Band: Nervensystem, Haut und Sinnesorgane. Urban und Schwarzenberg, München 1964, S. 250.
Kleinhirnrinde Das Kleinhirn erhält praktisch von allen Teilen des Nervensystems Meldungen und kann seinerseits über seine Efferenzen Einfluss ausüben.
Mittels evozierter Potentiale ließen sich enge somatotopische Verbindungen zum Großhirn nachweisen. Derartige somatotopische Vertretungen wurden im Kleinhirn experimentell bei verschiedenen Tierarten, wie z. B. auch bei Primaten, nachgewiesen, weshalb eine ähnliche Somatotopik in der menschlichen Kleinhirnrinde vermutet wird.Peter Duus: Neurologisch-topische Diagnostik. 5. Auflage. Thieme, Stuttgart 1990, ISBN 3-13-535805-4, S. 239.W. Kahle: Taschenatlas der Anatomie. Band 3. Thieme, Stuttgart 1979.
Segmentale Gliederung mini|Segmentale Gliederung der Dermatome
Eine Somatotopie ist auch in der segmentalen oder radikulären Gliederung der nervlichen Versorgung von Haut (Dermatome) und Muskulatur (Myotome) zu erkennen. Die segmentale Innervierung bezieht sich auf abschnittsweise gegliederte nervale Versorgung des Körpers entsprechend der embryonalen Verknüpfung der Ursegmente (Somiten) der Chorda dorsalis mit zugeordneten (benachbarten) Abschnitten der – selbst anatomisch fassbar nicht gegliederten – Rückenmarksanlage. Mit radikulär ist die Innervation durch einzelne Spinalnerven gemeint.Norbert Boss (Hrsg.): Roche Lexikon Medizin. 2. Auflage. Hoffmann-La Roche und Urban & Schwarzenberg, München 1987, ISBN 3-541-13191-8, S. 1556, 1441.
Somatotopische Varianten Verzerrungen und Sprünge des Homunkulus Urbild und Abbild