Aufbau und Funktion des Rückenmarks: Ein umfassender Überblick

Das Rückenmark, oder Medulla spinalis, ist ein wesentlicher Bestandteil des zentralen Nervensystems (ZNS) der Wirbeltiere, einschließlich des Menschen. Es fungiert als eine Art "Vermittler" und verbindet das Gehirn mit dem peripheren Nervensystem. Es leitet nicht nur Informationen zwischen Gehirn und Körper, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Reflexen.

Anatomie des Rückenmarks

Lage und Ausdehnung

Das Rückenmark verläuft geschützt im Wirbelkanal der Wirbelsäule, von dem Hinterhauptsloch bis zum Bereich des ersten bis zweiten Lendenwirbels. Es ist kürzer als die Wirbelsäule selbst und endet als Markkegel (Conus medullaris). Unterhalb des Markkegels setzt sich das Filum terminale fort, ein dünner Strang aus Nervenfasern.

Äußere Struktur

Das Rückenmark ist ein zylindrischer Nervenstrang von etwa 40 bis 50 cm Länge und einem Durchmesser von ca. 0,5 cm. Entlang seiner gesamten Länge gehen paarweise Spinalnerven ab, die jeweils einem bestimmten Segment des Körpers zugeordnet sind. Diese Nerven sind nach den lateinischen Bezeichnungen der Segmente benannt: Cervix (Hals), Thorax (Brust), Lumbus (Lende), Sacrum (Kreuzbein) und Coccygeus (Steißbein), entsprechend C1 bis C8, Th1 bis Th12, L1 bis L5, S1 bis S5 und Co1.

Rückenmarkshäute

Das Rückenmark ist von drei schützenden Rückenmarkshäuten umgeben:

• Dura mater spinalis (harte Rückenmarkshaut): Die äußerste, robuste Schicht.
• Arachnoidea spinalis (Spinnwebhaut): Eine mittlere, netzartige Schicht.
• Pia mater spinalis (weiche Rückenmarkshaut): Die innerste Schicht, die direkt am Rückenmark anliegt.

Zwischen der Arachnoidea und der Pia mater befindet sich der Subarachnoidalraum, der mit cerebrospinaler Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Flüssigkeit wirkt als Stoßdämpfer und schützt das Rückenmark vor Verletzungen.

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Innere Struktur

Im Querschnitt zeigt das Rückenmark eine charakteristische Struktur mit einer äußeren weißen Substanz und einer inneren grauen Substanz.

• Weiße Substanz (Substantia alba): Sie umgibt die graue Substanz und besteht hauptsächlich aus myelinisierten Nervenfasern (Axonen), die in aufsteigenden (afferenten) und absteigenden (efferenten) Bahnen verlaufen. Die aufsteigenden Bahnen leiten sensorische Informationen vom Körper zum Gehirn, während die absteigenden Bahnen motorische Befehle vom Gehirn zum Körper übertragen.
• Graue Substanz (Substantia grisea): Sie hat eine schmetterlingsförmige Gestalt und besteht hauptsächlich aus Nervenzellkörpern (Neuronen), Dendriten, unmyelinisierten Axonen, Gliazellen und Blutkapillaren. Die graue Substanz ist in Vorderhörner (Cornua anteriora), Hinterhörner (Cornua posteriora) und Seitenhörner unterteilt.
  • Vorderhörner: Enthalten motorische Neurone, die für die Steuerung der Skelettmuskulatur verantwortlich sind.
  • Hinterhörner: Empfangen sensorische Informationen von den Spinalnerven.
  • Seitenhörner: Befinden sich nur im thorakalen und lumbalen Rückenmark und enthalten Neurone des autonomen Nervensystems, die die glatte Muskulatur, das Herz und die Drüsen steuern.

Spinalnerven

An jedem Segment des Rückenmarks treten links und rechts Spinalnerven aus. Jeder Spinalnerv entsteht aus der Vereinigung einer vorderen (motorischen) Wurzel und einer hinteren (sensiblen) Wurzel. Die vordere Wurzel enthält Axone von motorischen Neuronen, die Signale vom Rückenmark zu den Muskeln leiten. Die hintere Wurzel enthält Axone von sensorischen Neuronen, die Signale von den Sinnesrezeptoren zum Rückenmark leiten. In der hinteren Wurzel befindet sich das Spinalganglion, das die Zellkörper der sensorischen Neuronen enthält.

Funktionen des Rückenmarks

Informationsleitung

Das Rückenmark dient als Hauptleitungsweg für Informationen zwischen dem Gehirn und dem peripheren Nervensystem. Aufsteigende Bahnen in der weißen Substanz leiten sensorische Informationen wie Berührung, Schmerz, Temperatur und Propriozeption (Körperhaltung und Bewegung) zum Gehirn. Absteigende Bahnen leiten motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln, um willkürliche Bewegungen zu steuern.

Reflexe

Das Rückenmark ist auch ein wichtiges Reflexzentrum. Reflexe sind unwillkürliche, stereotype Reaktionen auf einen bestimmten Reiz. Sie laufen schnell ab, ohne Beteiligung des Gehirns, und dienen dem Schutz des Körpers vor Schäden.

Reflexbogen

Der Reflexbogen ist der neuronale Schaltkreis, der einen Reflex vermittelt. Er besteht typischerweise aus fünf Komponenten:

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1. Rezeptor: Nimmt den Reiz wahr (z. B. Schmerzrezeptor in der Haut).
2. Sensorisches Neuron: Leitet das Signal vom Rezeptor zum Rückenmark.
3. Interneuron (im Rückenmark): Verbindet das sensorische Neuron mit dem motorischen Neuron (nicht immer vorhanden).
4. Motorisches Neuron: Leitet das Signal vom Rückenmark zum Effektor.
5. Effektor: Führt die Reaktion aus (z. B. Muskelkontraktion).

Arten von Reflexen

Es gibt verschiedene Arten von Reflexen, die nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden können:

• Eigenreflexe: Rezeptor und Effektor liegen im selben Organ (z. B. Muskeldehnungsreflex).
• Fremdreflexe: Rezeptor und Effektor liegen in verschiedenen Organen (z. B. Hustenreflex).
• Unbedingte Reflexe: Angeborene Reflexe (z. B. Saugreflex).
• Bedingte Reflexe: Erlernte Reflexe (z. B. Speichelfluss beim Klingeln).

Beispiel: Kniesehnenreflex

Ein bekanntes Beispiel für einen Eigenreflex ist der Kniesehnenreflex (Patellarsehnenreflex). Bei diesem Reflex wird die Sehne unterhalb der Kniescheibe (Patella) mit einem Reflexhammer beklopft. Dies dehnt den Quadrizepsmuskel im Oberschenkel, was zu einer Kontraktion des Muskels und einer Streckung des Unterschenkels führt. Der Reflexbogen umfasst einen sensorischen Neuron, der die Dehnung des Muskels erfasst, ein Interneuron im Rückenmark und ein motorisches Neuron, der den Quadrizepsmuskel innerviert.

Muskelaktivität

Das Rückenmark stimmt die Muskelaktivität auf äußere Bedingungen ab.

Klinische Bedeutung

Schädigungen des Rückenmarks können schwerwiegende Folgen haben, da sie die Informationsübertragung zwischen Gehirn und Körper beeinträchtigen können. Die Art und der Schweregrad der Symptome hängen von der Lokalisation und dem Ausdehnungsgrad der Schädigung ab.

Ursachen von Rückenmarksschädigungen

Mögliche Ursachen für Rückenmarksschädigungen sind:

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• Traumatische Verletzungen: Frakturen oder Luxationen der Wirbelsäule, die zu einer Kompression oder Durchtrennung des Rückenmarks führen können.
• Tumore: Tumore, die im Rückenmark selbst (intramedullär) oder außerhalb des Rückenmarks (extramedullär) wachsen, können das Rückenmark komprimieren und schädigen.
• Infektionen: Infektionen wie Meningitis oder Myelitis können das Rückenmark entzünden und schädigen.
• Gefäßerkrankungen: Eine Unterbrechung der Blutversorgung des Rückenmarks, z. B. durch einen Schlaganfall, kann zu einem Infarkt des Rückenmarks führen.
• Degenerative Erkrankungen: Erkrankungen wie Multiple Sklerose oder Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) können das Rückenmark schädigen.

Symptome von Rückenmarksschädigungen

Die Symptome einer Rückenmarksschädigung können vielfältig sein und hängen von der Lokalisation und dem Ausmaß der Schädigung ab. Mögliche Symptome sind:

• Lähmungen: Verlust der willkürlichen Bewegungskontrolle in den Gliedmaßen (Paraplegie bei Schädigung des lumbalen Rückenmarks, Tetraplegie bei Schädigung des zervikalen Rückenmarks).
• Sensibilitätsstörungen: Verlust oder Veränderung der Empfindung von Berührung, Schmerz, Temperatur oder Vibration.
• Blasen- und Darmfunktionsstörungen: Verlust der Kontrolle über Blase und Darm.
• Sexuelle Funktionsstörungen: Verlust der sexuellen Funktion.
• Spastik: Erhöhte Muskelspannung und unwillkürliche Muskelkrämpfe.
• Schmerzen: Chronische Schmerzen, die durch die Schädigung der Nervenbahnen verursacht werden.
• Reflexstörungen: Veränderung oder Verlust von Reflexen.

Querschnittslähmung

Eine vollständige Querschnittslähmung liegt vor, wenn alle auf- und absteigenden Bahnen im Rückenmark unterbrochen sind. Dies führt zu einem vollständigen Verlust der willkürlichen Bewegungskontrolle und der Empfindung unterhalb des Schädigungsniveaus.

Rehabilitation

Die Rehabilitation von Patienten mit Rückenmarksschädigungen ist ein langer und anspruchsvoller Prozess. Ziel der Rehabilitation ist es, die Funktionsfähigkeit des Patienten zu verbessern, die Selbstständigkeit zu fördern und die Lebensqualität zu erhöhen. Die Rehabilitation umfasst in der Regel Physiotherapie, Ergotherapie, Logopädie und psychologische Betreuung.

Rückenprobleme bei Jugendlichen

Rückenprobleme sind nicht nur ein Problem älterer Menschen. Auch Jugendliche können unter Rückenschmerzen leiden, insbesondere wenn sie viel Zeit im Sitzen verbringen und sich wenig bewegen. Mangelnde Bewegung und Fehlhaltungen können zu einer Schwächung der Rückenmuskulatur und zu einer Überlastung der Wirbelsäule führen.

Prävention

Um Rückenproblemen vorzubeugen, sollten Jugendliche auf eine gute Körperhaltung achten, regelmäßig Sport treiben und schwere Lasten richtig heben. Das Gewicht der Schultasche sollte nicht mehr als 10 % des Körpergewichts betragen.

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