Anatomie, Aufbau und Funktion des Rückenmarks

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist ein essentieller Bestandteil des zentralen Nervensystems (ZNS) und spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbindung von Gehirn und Körper. Es ist ein schmaler, zylindrischer Strang aus Nervengewebe, der sich im Wirbelkanal der Wirbelsäule befindet und vom Gehirn bis zur Lendengegend verläuft. Seine Hauptaufgabe besteht darin, Informationen zwischen dem Gehirn und den verschiedenen Körperteilen zu übertragen, insbesondere Empfindungen zu vermitteln und Bewegungen zu steuern. Verletzungen des Rückenmarks können zu schwerwiegenden neurologischen Störungen wie Lähmungen oder Sensibilitätsstörungen führen.

Was ist das Rückenmark?

Das Rückenmark bildet zusammen mit dem Gehirn das zentrale Nervensystem. Es ist eine ausgedehnte Struktur des Nervensystems, die im Inneren der Wirbelsäule liegt und eine Brücke für neurologische Signale bildet, die zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper auf- und absteigen. Über die komplexen Nervenbahnen des Rückenmarks werden Signale zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper (Peripherie) hin und her geleitet. Es fungiert somit als Verbindungsapparat zwischen dem Gehirn und der Peripherie des Körpers.

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist ein Strang von Nervenzellen und ihren langen Fortsätzen. Es liegt im Wirbelkanal innerhalb der knöchernen Wirbelsäule und reicht vom Hirnstamm bis zu den unteren Lendenwirbeln. Das Rückenmark ist rund 45 Zentimeter lang und hat einen Durchmesser von etwa einem Zentimeter.

Lage des Rückenmarks

Das Rückenmark läuft, geschützt im Wirbelkanal der Wirbelsäule, an deinem Rücken entlang. Es liegt im Wirbelkanal (Spinalkanal). Das ist ein knöcherner Kanal innerhalb der Wirbelsäule. Vom Kopf ausgehend (kranial) in Richtung Steißbein (kaudal) kann es in verschiedene Segmente eingeteilt werden. Dabei ist der Aufbau des Rückenmarks symmetrisch, sodass aus jedem Segment jeweils ein spinales Nervenpaar entspringt.

Das Rückenmark ist etwas kürzer als die Wirbelsäule. Deshalb verlaufen die Spinalnerven unterhalb des Rückenmarks als Fasergeflecht durch den Wirbelkanal, ähnlich einem Pferdeschwanz. Diesen untersten Rückenmarksabschnitt nennen Mediziner deshalb auch «Cauda equina» (lateinisch für «Pferdeschwanz»).

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Das Rückenmark ist Teil des ZNS und der Hauptleitungsweg, der das Gehirn mit dem Körper verbindet. Es erstreckt sich vom Foramen magnum im Os occipitale bis zur Höhe des 1. oder 2. Lendenwirbels. Am unteren Ende verjüngt sich das Rückenmark zum Conus medullaris und endet als dünner Strang (Filum terminale).

Anatomie des Rückenmarks

Das Rückenmark besteht größtenteils aus den Körpern und Fasern von Nervenzellen. Zusammen mit dem Gehirn bildet es das zentrale Nervensystem und gilt als Vermittler zwischen dem Gehirn und dem peripheren Nervensystem.

Aufbau des Rückenmarks

Das Rückenmark besteht aus Nerven, genauer gesagt aus Nervenzellkörpern und -fasern. Diese bilden ein komplexes Gebilde aus aufsteigenden sensiblen und absteigenden motorischen Nervenbahnen. Die sensiblen Bahnen leiten Signale aus der Körperperipherie ans Gehirn weiter, also von unten nach oben (daher aufsteigend genannt). Die motorischen Bahnen übermitteln Signale des Gehirns an die Muskulatur, also von oben nach unten (daher absteigend genannt).

Im Querschnitt betrachtet, lässt sich der Rückenmark-Aufbau genauer erkennen. Unter dem Mikroskop sieht man die sogenannte graue Substanz sowie die weiße Substanz. Die graue Substanz liegt schmetterlingsförmig mittig im Rückenmark und wird von der weißen Substanz umhüllt.

Genau wie im Gehirn kannst du hier zwischen grauer und weißer Substanz unterscheiden. Du kannst erkennen, dass sich in der Mitte die schmetterlingsförmige graue Substanz befindet. Sie wird umgeben von der weißen Substanz. Außerdem siehst du, dass dem Rückenmark rechts und links Nervenwurzeln entspringen, aus denen sich dann die Spinalnerven bilden.

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Graue Substanz

Die graue Substanz des Rückenmarks bildet im Inneren einen Schmetterlings- oder H-Form. Sie enthält Nervenzellkörper, die in unterschiedlichen Schichten und Kerngebieten angeordnet sind und u.a. für die Verarbeitung und Weiterleitung von Empfindungen und Bewegungssteuerung zuständig sind.

Die graue Substanz (Substantia grisea) besteht aus den zwei breiteren „Flügeln“ vorne (in Richtung Bauch, ventral) und den zwei schmaleren „Flügeln“ hinten (in Richtung Rücken, dorsal). Aus dem Vorderhorn entspringen also die motorischen Vorderwurzeln, während die sensiblen Hinterwurzeln zum Hinterhorn des Rückenmarks laufen. Die beiden Spinalnervenwurzeln vereinen sich dann zum sogenannten Spinalnerv.

Ihre Aufgabe ist es, Reize aus Hirn und Peripherie aufzunehmen und zu verarbeiten. Die graue Substanz gliedert sich in drei Abschnitte, die jeweils spezifische Aufgaben bei der Reizaufnahme und -verarbeitung haben:

• Hinterhorn (der hinten gelegene Schmetterlingsflügel)
• Zwischenhorn
• Vorderhorn (der vorn gelegene Flügel)

Weiße Substanz

Die weiße Substanz des Rückenmarks bildet die äußere Schicht und besteht hauptsächlich aus Nervenfasern, die in unterschiedlichen Bahnen verlaufen. Diese Nervenfasern dienen der Kommunikation zwischen verschiedenen Regionen des Körpers und dem Gehirn.

Die weiße Substanz im Rückenmark besteht hauptsächlich aus Axonen. Das sind lange Nervenzellfortsätze. Sie leiten die Nervenimpulse aus dem Gehirn oder der Peripherie weiter. In der weißen Substanz befinden sich aufsteigende und absteigende Nervenbahnen. Die aufsteigenden (afferenten) Bahnen laufen vom Rückenmark zum Gehirn und leiten Signale aus der Umwelt oder deinem Körper ins Gehirn. vom Gehirn zurück zum Rückenmark zuständig. Die wichtigste und größte motorische Nervenbahn ist die sogenannte Pyramidenbahn.

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Rückenmarkshäute (Meningen)

Das Rückenmark wird von drei bindegewebigen, dünnen Schichten umhüllt: den Rückenmarkshäuten. Von außen nach innen sind dies:

• die harte Außenhülle namens Dura mater spinalis
• die weichere Zwischenhaut namens Arachnoidea spinalis
• die zarte Innenhaut namens Pia mater spinalis

Zwischen der mittleren und der inneren Rückenmarkshaut liegt ein spaltförmiger Raum, der mit Nervenwasser (Liquor) gefüllt ist. Mediziner nennen ihn Subarachnoidalraum. Am oberen Ende mündet das Rückenmark in das verlängerte Mark (Medulla oblongata). Dieser Teil des Hirnstamms tritt über ein großes Loch (Foramen magnum) in den knöchernen Schädel ein. An dieser Stelle gehen die Rückenmarkshäute in die Hirnhäute über.

Rückenmarkssegmente und Spinalnerven

Das Rückenmark ist in verschiedene Segmente unterteilt, die jeweils für unterschiedliche Bereiche des Körpers zuständig sind. Die Paare aus vorderen und hinteren Nervenwurzelfasern ragen rechts und links zwischen den Wirbeln aus dem Rückenmark heraus. Sie gliedern das Rückenmark in Segmente, die den verschiedenen Körperregionen zugeordnet sind. Insgesamt gibt es 31 bis 33 dieser Segmente:

• acht Halssegmente
• zwölf Brustsegmente
• fünf Lendensegmente
• fünf Kreuzbeinsegmente
• ein bis drei Steißbeinsegmente

Die Fasernerven aus Vorder- und Hinterwurzeln vereinen sich paarweise und bilden die Spinalnerven. Diese stellen die Verbindung zu den Nerven der Körperperipherie her. Sie markieren den Übergang zwischen zentralem Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und peripherem Nervensystem (alle anderen Nerven im Körper).

Vom Rückenmark gehen die 31 paarigen Spinalnerven aus, welche die Brücke zum peripheren Nervensystem schlagen. Im Spinalnerv, also kurz vor Eintritt ins / Austritt aus dem Rückenmark, erfolgt die Aufteilung in die Fasern der auf- und absteigenden (afferenten und efferenten) Bahnen. Die Nerven, welche das Rückenmark mit dem restlichen Körper verbinden, sind die Spinalnerven. In regelmäßigen Abständen zweigen sie vom Rückenmark ab und verlaufen durch den Zwischenraum in den Wirbeln hinein in den Körper.

Spinalnerven bestehen aus einer vorderen und einer hinteren Wurzel. In der vorderen Wurzel verlassen efferente Nervenfasern das Rückenmark Richtung Peripherie, also führen vom Gehirn weg hinein in den Körper. Die afferenten Nervenbahnen treten in der hinteren Wurzel in das Rückenmark ein und führen zum Gehirn hin. Ein Spinalnerv ist also ein Bündel aus Nervenfasern, jeweils mit verschiedenen Funktionen und Verlaufsrichtungen.

Blutversorgung des Rückenmarks

Das Rückenmark wird durch das Blutkreislaufsystem mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Die Blutgefäße, die das Rückenmark versorgen, werden als Spinalarterien bezeichnet und kommen aus verschiedenen Segmenten der Aorta, der Hauptschlagader des Körpers. Das Rückenmark wird von zwei Quellen aus mit Blut versorgt: von den Wirbelarterien und von den Segmentarterien.

Drei Arterien, die Arteria spinalis anterior und zwei Arteriae spinales posteriores, versorgen das Rückenmark über die gesamte Länge hinweg mit Blut und damit mit lebenswichtigen Nährstoffen und Sauerstoff.

Die Blutversorgung des Rückenmarks ist besonders wichtig, da das Rückenmark viele lebenswichtige Funktionen kontrolliert, wie z.B. die Atmung, den Herzschlag und die Verdauung. Eine häufige Ursache für eine Unterbrechung der Blutversorgung des Rückenmarks ist eine Verletzung oder Erkrankung der Spinalarterien, wie z.B. bei einer Aortendissektion oder einer Thrombose. Auch degenerative Veränderungen der Wirbelsäule können die Blutversorgung beeinträchtigen.

Es ist daher wichtig, Erkrankungen der Wirbelsäule und des Rückenmarks frühzeitig zu erkennen und zu behandeln, um Komplikationen zu vermeiden.

Funktion des Rückenmarks

Das Rückenmark hat die Aufgabe, Signale zwischen Gehirn und Körperperipherie weiterzuleiten. Es fungiert somit als Verbindungsapparat zwischen dem Gehirn und der Peripherie des Körpers:

• Weiterleiten von Signalen aus der Peripherie ans Gehirn: Wenn beispielsweise Sensoren in der Haut eine Berührung wahrnehmen, gelangt dieser Reiz über angeschlossene periphere Nerven zu den Spinalnerven und weiter über die Hinterwurzeln ins Rückenmark. Dieses leitet das Signal über sensible Nervenbahnen ins Gehirn.
• Weiterleiten von Signalen vom Gehirn an die Peripherie: Befiehlt das Gehirn zum Beispiel, die Hand auszustrecken, gelangt dieses Signal über absteigende motorische Nervenbahnen im Rückenmark an die Körperperipherie: Die motorischen Nerven treten an der sogenannten Vorderwurzel als motorische Nervenfasern aus dem Rückenmark aus. Sie übermitteln den Befehl über die zugehörigen Spinalnerven an periphere Nerven, die ihrerseits die entsprechende Muskeln «informieren».
• Vermittlerrolle: Die Funktion des Rückenmarks besteht darin, als eine Art Vermittler zu wirken. Es leitet also einerseits das Signal „Bewege deine Beine“ vom Gehirn in deinen Körper.

Die wichtigste Aufgabe des Rückenmarks ist die Übertragung von Nervenimpulsen zwischen Gehirn und dem Rest des Körpers. Es leitet sowohl sensorische Informationen zum Gehirn, als auch motorische Befehle zu den Muskeln.

Reflexe

Manche Körperreaktionen werden vom Rückenmark selbstständig ausgelöst, ohne Beteiligung des Gehirns. Es handelt sich dabei um Reflexe. Das Rückenmark ist auch wichtig für die Entstehung von Reflexen. Unter einem Reflex verstehst du eine unwillkürliche, also nicht gesteuerte, Reaktion auf einen bestimmten Reiz. Das bedeutet, die Antwort wird direkt vom Rückenmark aus gesendet, ohne dass das Gehirn eine Rolle spielt.

Wenn etwa die Hand versehentlich die heiße Herdplatte berührt, zuckt sie reflexartig zurück. Diese schnelle Reaktion ist möglich, weil der Schmerzreiz nicht zuerst an das Gehirn weitergeleitet wird. Anderenfalls wäre die Reaktionszeit zu lang, und die Hand schon verbrannt, bevor der Befehl des Gehirns, die Hand zurückzuziehen, bei den Handnerven ankommt.

Manche Erregungen (Reize) werden von den aufsteigenden Bahnen im Rückenmark gar nicht erst zum Gehirn weitergeleitet, sondern unmittelbar auf derselben oder einer höher gelegenen Rückenmarksebene umgeschaltet. Die aufsteigenden Fasern verlaufen in diesem Fall statt zum Gehirn direkt zu Zellen des Vorderhorns und übertragen dort die Erregung. Diesen Weg der Erregungsübertragung nennt man Reflexbogen, und eine so ausgelöste Muskelreaktion nennt man Reflex. Reflexe werden bei jeder körperlichen Untersuchung geprüft.

Bei einem Eigenreflex wird ein Muskel durch einen sachten Schlag auf eine Sehne kurz gedehnt. Durch diese Reizung wird der oben beschriebene Reflexbogen ausgelöst, der die betroffene Rückenmarksebene nicht verlässt. Bei der Prüfung der Eigenreflexe wird unter anderem die Stärke dieser Muskelanspannung bewertet.

Bei einem Fremdreflex gehören Reizempfänger und Reizbeantworter verschiedenen Organsystemen an. Es werden Sinneszellen in der Haut gereizt und dadurch ein Reflexbogen ausgelöst, der sich über verschiedene Höhen des Rückenmarks (des Hirnstamms) ausbreitet. Beispielsweise kommt es beim Babinski-Reflex durch Bestreichen des Fußsohlenrandes zu einer Streckung von Fuß und Großzehe sowie Spreizung der übrigen Zehen im Sinne einer Fluchtreaktion, die den schädigenden Reiz entfernen soll. Dieses Babinski-Phänomen ist normal für Neugeborene und Kinder im ersten Lebensjahr.

Mögliche Erkrankungen des Rückenmarks

Das Rückenmark kann bei verschiedenen Krankheiten und Verletzungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Der medizinische Fachbegriff für eine Schädigung des Rückenmarks jeglicher Ursache lautet Myelopathie.

Das Rückenmark kann geschädigt werden, was zu Bewegungs-, Gefühls- oder Reflexeinschränkungen führen kann. Der Grad der Auswirkungen hängt dabei vor allem mit dem Ort der Beschädigung zusammen. Je höher die Stelle liegt, an der das Rückenmark beschädigt ist, desto größer sind die Einschränkungen.

Schädigungen des Rückenmarks können weitreichende Folgen haben. Sie können sowohl zu motorischen als auch zu Sensibilitätsstörungen führen. Typische Symptome sind zum Beispiel Schwäche oder Lähmungen der Muskulatur, Sensibilitätsstörungen und Schmerzen. Darüber hinaus können Funktionen des vegetativen Nervensystems, wie die Kontrolle von Blase und Darm sowie die sexuelle Funktion, betroffen sein.

Die Bandbreite an Krankheiten und Beschwerden des Rückenmarks ist äußerst groß. Im Allgemeinen deuten abgeschwächte Reflexe auf eine Schädigung im Bereich des peripheren Nervensystems hin, gesteigerte Reflexe auf Störungen des Zentralnervensystems.

Das Rückenmark bzw. die auf- und absteigenden Bahnen im Rückenmark können zum Beispiel durch einen Tumor geschädigt werden, der auf bestimmte Regionen im äußeren (peripheren) Bereich des Rückenmarks drückt oder der sich sogar im Mark, also innerhalb (zentral) dieser Bahnen befindet.

Mögliche Erkrankungen sind:

• Entzündliche Myelopathie: Eine Entzündung des Rückenmarks (Myelitis) kann etwa durch Viren oder Bakterien verursacht werden.
• Vaskuläre Myelopathie: Bedingt durch Erkrankungen oder Verschlüsse der versorgenden Gefäße, z.B. Blutung im Wirbelkanal oder Rückenmarksinfarkt
• Kompressionsmyelopathie: Quetschung des Rückenmarks, etwa durch einen Bandscheibenvorfall, eine Spinalkanalstenose oder einen Tumor
• Traumatische Myelopathie: Z.B. bei einem Genickbruch oder einer Rückenmarksprellung (Contusio spinalis)
• Stoffwechselbedingte (metabolische) Myelopathie: Z.B. funikuläre Myelose
• Toxische Myelopathie: Z.B. bei Lathyrismus (chronische neurologische Erkrankung infolge regelmäßiger Zufuhr bestimmter Hülsenfrüchte mit nervenschädigenden Eiweißbausteinen)
• Querschnittssyndrome: Schädigungen des Rückenmarks, die eine Unterbrechung der Nervenbahnen nach sich ziehen. Je nachdem, wo das Rückenmark betroffen ist, können die Symptome stark variieren und von Lähmungserscheinungen bis hin zu einer vollständigen Immobilität führen.
• Multiple Sklerose: Chronisch-entzündliche Erkrankung, bei der das Immunsystem die Myelinscheiden der Nervenfasern angreift. Dies führt zu einer Störung der Signalübertragung.
• Spina bifida (offener Rücken): Eine Fehlbildung, die bereits im Mutterleib entsteht. Teile des Rückenmarks und der Wirbelsäule bleiben ungeschützt.
• Syringomyelie: Seltene Erkrankung, bei der sich Flüssigkeit im Rückenmark ansammelt und Hohlräume bildet. Dies kann zu chronischen Schmerzen und Schwäche führen.
• Infektionen: Meningitis und Enzephalitis (Entzündungen der Membranen im Gehirn und Rückenmark). Polio tritt vor allem in der Kindheit auf und führt zu Lähmungen.
• Tumore: Gliome, Neurofibrome und Meningeome.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine neurodegenerative Erkrankung der oberen und unteren Motoneurone.

Welche Symptome eine Myelopathie hervorruft, hängt davon ab, in welcher Höhe und in welchem Ausmaß das Rückenmark geschädigt ist. Möglich sind zum Beispiel Missempfindungen wie Kribbelgefühle (etwa in den Händen und Armen), Lähmungen (bis hin zur Querschnittslähmung) sowie Probleme beim Wasserlassen und Stuhlgang.

Behandlungsmöglichkeiten

Die Wahl der geeigneten Therapie richtet sich nach Art und Schwere der Rückenmarkerkrankung. Im Allgemeinen kommt ein breites Spektrum an Behandlungen zum Einsatz, das von Medikamenten über Physiotherapie bis hin zu chirurgischen Eingriffen reicht.

Bei Entzündungen des Rückenmarks, wie bei der Multiplen Sklerose, kommen oft entzündungshemmende Medikamente und Immunsuppressiva zum Einsatz. Bei starken Schmerzen können Schmerzmittel, Antidepressiva oder Antikonvulsiva verabreicht werden, die die Schmerzübertragung blockieren.

Die Physiotherapie spielt eine große Rolle bei der Behandlung von Rückenmarkerkrankungen. Sie hilft dabei, Muskeln zu kräftigen, Beweglichkeit und Gleichgewicht zu fördern und Schmerzen zu lindern.

In einigen Fällen, wie bei Tumoren oder schweren Verletzungen des Rückenmarks, kann eine Operation notwendig sein. Dabei wird versucht, das Rückenmark zu entlasten und die Funktionsfähigkeit der Nerven zu erhalten oder wiederherzustellen.

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