Das Rückenmark: Aufbau, Funktion und Bedeutung für den Körper

Das Rückenmark ist eine lebenswichtige Struktur des zentralen Nervensystems (ZNS) und spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbindung zwischen Gehirn und Körper. Es ermöglicht die Übertragung von Nervenimpulsen, die für willkürliche Bewegungen, unwillkürliche Funktionen und die Wahrnehmung von Sinnesreizen unerlässlich sind. Dieser Artikel beleuchtet detailliert den Aufbau, die Funktionen und die klinische Bedeutung des Rückenmarks.

Einführung in das Rückenmark

Das Rückenmark, auch bekannt als Medulla spinalis, ist ein länglicher, zylindrischer Strang aus Nervengewebe, der sich vom Gehirn bis zum unteren Rücken erstreckt. Es verläuft innerhalb des knöchernen Schutzes der Wirbelsäule, genauer gesagt im Wirbelkanal. Gemeinsam mit dem Gehirn bildet das Rückenmark das zentrale Nervensystem (ZNS). Seine Hauptaufgabe besteht darin, als Kommunikationsweg zwischen dem Gehirn und dem peripheren Nervensystem zu dienen.

Anatomie des Rückenmarks

Lage und Ausdehnung

Das Rückenmark beginnt am Foramen magnum des Os occipitale, wo es in das verlängerte Mark (Medulla oblongata) des Gehirns übergeht. Es erstreckt sich bis zur Höhe des ersten oder zweiten Lendenwirbels (L1 oder L2). Beim Menschen erreicht das Rückenmark im Alter von etwa fünf Jahren seine endgültige Länge von ungefähr 45 cm.

Äußere Struktur

Das Rückenmark ist von drei schützenden Membranen, den Hirnhäuten (Meningen), umgeben:

• Dura mater: Die äußere, harte Membran.
• Arachnoidea mater: Die mittlere, spinnwebartige Membran.
• Pia mater: Die innere, zarte Membran, die direkt auf dem Rückenmark aufliegt.

Zwischen der Arachnoidea und der Pia mater befindet sich der Subarachnoidalraum, der mit Zerebrospinalflüssigkeit (Liquor) gefüllt ist. Diese Flüssigkeit dient als Stoßdämpfer und versorgt das Rückenmark mit Nährstoffen.

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Innere Struktur

Im Querschnitt zeigt das Rückenmark eine charakteristische Struktur mit grauer und weißer Substanz.

• Graue Substanz: Diese befindet sich im Zentrum des Rückenmarks und hat eine H-förmige oder schmetterlingsartige Gestalt. Sie besteht hauptsächlich aus Nervenzellkörpern (Neuronen) und ihren Dendriten. Die graue Substanz ist in verschiedene Hörner unterteilt:
  • Vorderhorn: Enthält motorische Neuronen, die für die Steuerung der willkürlichen Muskelbewegungen verantwortlich sind. Hier befinden sich die somatomotorischen Neurone. Mediale Kerngruppen des Vorderhorns: Ncl. dorsomedialis und Ncl. ventromedialis. Laterale Kerngruppen des Vorderhorns: Ncl. dorsolateralis, Ncl. ventrolateralis und Ncl. retrodorsolateralis. Zentrale Kerngruppen des Vorderhorns im Zervikalmark: Ncl. phrenicus und Ncl. accessorius. Laterale Kerngruppen des Vorderhorns im Halsmark: Ncl. spinalis nervi accessorii, Ncl. cervicalis lateralis, Ncl. funiculi lateralis, Ncl. intermedio lateralis und Ncl. intermedio medialis.
  • Hinterhorn: Enthält sensorische Neuronen, die Informationen aus der Peripherie empfangen und an das Gehirn weiterleiten. Hier treten die posterioren Wurzelgänge ein, die für die Weiterleitung von sensorischen Informationen ins Gehirn verantwortlich sind.
  • Seitenhorn: Befindet sich nur in den thorakalen und oberen lumbalen Segmenten und enthält präganglionäre Neuronen des autonomen Nervensystems.
• Weiße Substanz: Umgibt die graue Substanz und besteht hauptsächlich aus myelinisierten Nervenfasern (Axonen). Diese Fasern bilden aufsteigende (sensorische) und absteigende (motorische) Bahnen, die Informationen zwischen Gehirn und Körper übertragen. Die weiße Substanz ist in drei Bereiche unterteilt:
  • Hinterstrang: Leitet Informationen über feine Berührung, Druck und Propriozeption (Körperwahrnehmung) zum Gehirn.
  • Seitenstrang: Enthält Bahnen, die für Schmerz, Temperatur und motorische Kontrolle zuständig sind.
  • Vorderstrang: Überträgt verschiedene sensorische und motorische Informationen.

Rückenmarkssegmente und Spinalnerven

Das Rückenmark ist in 31 Segmente unterteilt, die jeweils einem Paar von Spinalnerven entsprechen. Diese Spinalnerven verlassen das Rückenmark durch Öffnungen zwischen den Wirbeln (Foramina intervertebralia) und versorgen spezifische Bereiche des Körpers mit sensorischen und motorischen Nervenfasern. Die Spinalnerven werden nach den Wirbelsäulenabschnitten benannt, aus denen sie austreten:

• Zervikalnerven (C1-C8): Versorgen den Nacken, die Schultern, Arme und Hände.
• Thorakalnerven (T1-T12): Versorgen den Brustkorb und den oberen Bauchbereich.
• Lumbalnerven (L1-L5): Versorgen den unteren Bauchbereich, die Hüften und die Beine.
• Sakralnerven (S1-S5): Versorgen das Becken, die Genitalien und die Füße.
• Kokzygealnerv (Co1): Versorgt den Bereich um das Steißbein.

Jeder Spinalnerv besteht aus zwei Wurzeln:

• Vordere Wurzel (Radix anterior): Enthält motorische Nervenfasern, die Signale vom Rückenmark zu den Muskeln übertragen.
• Hintere Wurzel (Radix posterior): Enthält sensorische Nervenfasern, die Signale von den Sinnesrezeptoren zum Rückenmark übertragen.

Die vordere und hintere Wurzel vereinigen sich außerhalb des Rückenmarks zum Spinalnerv.

Blutversorgung

Das Rückenmark wird von drei Hauptarterien versorgt:

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• Arteria spinalis anterior: Verläuft entlang der vorderen Seite des Rückenmarks und versorgt den vorderen Teil des Rückenmarks. Die A. sulcocommissuralis zweigt von der A. spinalis anterior ab und speist die A. spinalis anterior.
• Arteriae spinales posteriores (paarig): Verlaufen entlang der hinteren Seite des Rückenmarks und versorgen den hinteren Teil des Rückenmarks.

Diese Arterien erhalten Zuflüsse aus segmentalen Arterien, die aus der Aorta entspringen.

Das venöse Blut aus dem Rückenmark wird über die V. spinalis anterior und die Vv. spinales posteriores abgeleitet. Die V. spinalis posterior steht in Verbindung mit den Vv. intervertebrales. Im Halsbereich erfolgt die Drainage in die V. vertebralis, im Thorakalbereich in die (Hemi-)Azygosvenen, die gemeinsam in die V. cava superior drainieren.

Funktionen des Rückenmarks

Das Rückenmark erfüllt mehrere wichtige Funktionen:

Informationsübertragung

Das Rückenmark dient als Hauptleitungsweg für die Übertragung von Nervenimpulsen zwischen Gehirn und Körper. Aufsteigende Bahnen leiten sensorische Informationen (z. B. Berührung, Schmerz, Temperatur) zum Gehirn, während absteigende Bahnen motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln übertragen.

Reflexe

Das Rückenmark ist auch an der Steuerung von Reflexen beteiligt. Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen auf bestimmte Reize. Einige Reflexe, wie der Kniesehnenreflex (Patellarsehnenreflex), werden direkt im Rückenmark vermittelt, ohne Beteiligung des Gehirns. Beim Eigenreflex liegen Rezeptor und Effektor im gleichen Organ. Dehnungsrezeptoren in der Muskelspindel des M. quadriceps femoris werden aktiviert, die Afferenzen verlaufen im N. femoralis zum Rückenmark. Efferenzen verlaufen nun im Plexus lumbalis und dann isoliert im N. femoralis zurück zum M. quadriceps femoris. Beim Fremdreflex liegen Rezeptor und Effektor nicht im gleichen Organ. Ein Beispiel hierfür ist der Cornealreflex.

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Eine Erregung kann durch afferente Fasern direkt auf Motoneurone der Vorderhornzellen übertragen werden, die wiederum über ihre Efferenzen die Muskulatur ansteuern.

Steuerung autonomer Funktionen

Das Rückenmark spielt auch eine Rolle bei der Steuerung autonomer Funktionen wie Herzfrequenz, Atmung, Blutdruck und Verdauung. Diese Funktionen werden vom autonomen Nervensystem reguliert, dessen Neuronen sich teilweise im Rückenmark befinden.

Klinische Bedeutung

Verletzungen oder Erkrankungen des Rückenmarks können schwerwiegende neurologische Störungen verursachen. Die Art und der Schweregrad der Symptome hängen von der Lokalisation und dem Ausmaß der Schädigung ab.

Rückenmarkverletzungen

Rückenmarkverletzungen können durch traumatische Ereignisse wie Autounfälle, Stürze oder Sportverletzungen verursacht werden. Sie können zu Lähmungen (Paralyse) und Sensibilitätsverlust unterhalb der Verletzungshöhe führen. Je höher die Verletzung im Rückenmark liegt, desto größer ist der Bereich des Körpers, der betroffen ist. Eine Verletzung im Halsbereich kann beispielsweise zu einer Tetraplegie (Lähmung aller vier Gliedmaßen) führen, während eine Verletzung im Lendenbereich zu einer Paraplegie (Lähmung der Beine) führen kann.

Bei einer Rückenmarksverletzung kann es zu Unterbrechungen in der Kommunikationsleitung kommen, weshalb Funktionsausfälle, wie z. B. eine eingeschränkte Mobilität oder Sensibilität, auftreten.

Querschnittssyndrome

Querschnittssyndrome sind neurologische Ausfälle, die durch eine Schädigung des Rückenmarks verursacht werden, die die Nervenbahnen unterbricht. Je nachdem, wo das Rückenmark betroffen ist, können die Symptome stark variieren und von Lähmungserscheinungen bis hin zu einer vollständigen Immobilität führen. Es gibt verschiedene Arten von Querschnittssyndromen, darunter:

• Zentromedulläres Syndrom: Betrifft die spinothalamischen Bahnen (Sensorik) und die medialen Anteile der Tractus corticospinales (Motorik).
• Vorderes Quadrantensyndrom: Betrifft das ventrale Rückenmark unter Schonung der dorsalen Anteile. Klinische Manifestationen sind der Verlust der motorischen und sensorischen Funktion unterhalb des Verletzungsniveaus.
• Hinteres Quadrantensyndrom: Betrifft die dorsalen Säulen, die Tractus corticospinales und die absteigenden autonomen Bahnen zur Blase.
• Brown-Séquard-Syndrom: Wird durch eine halbseitige Rückenmarkschädigung verursacht.

Erkrankungen des Rückenmarks

Es gibt eine Vielzahl von Erkrankungen, die das Rückenmark betreffen können, darunter:

• Multiple Sklerose (MS): Eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung, die zur Demyelinisierung des ZNS führt. Multiple Sklerose ist die häufigste demyelinisierende Erkrankung, wobei vor allem junge Frauen* betroffen sind. Das klinische Erscheinungsbild variiert stark je nach Lokalisation der Läsionen, beinhaltet jedoch typischerweise neurologische Symptome, die das Sehvermögen, die motorischen Funktionen, die Sensorik und die autonome Funktion beeinträchtigen. Die Diagnose wird in der Regel anhand der McDonald-Kriterien gestellt, die klinische Befunde, MRT-Bilder (Gehirn und Wirbelsäule) sowie Liquoruntersuchung berücksichtigen.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine neurodegenerative Erkrankung, die sowohl die oberen als auch die unteren Motoneurone betrifft. ALS ist die häufigste progressive Motoneuronerkrankung. Die Diagnose wird klinisch gestellt und die Therapie ist symptomatisch, bis hin zur palliativen Versorgung am Lebensende.
• Bandscheibenvorfall (Prolapsus nuclei pulposi): Kann auf das Rückenmark drücken und zu neurologischen Ausfallerscheinungen führen. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen einem Bandscheibenvorfall (Prolapsus nuclei pulposi) und einer Bandscheibenprotrusion.
• Myelitis: Eine Entzündung des Rückenmarks, die diffus über das gesamte Rückenmark verteilt sein oder herdförmig auftreten kann (disseminierte Myelitis). Die Ursachen sind meist immunologisch oder allergisch bedingt.
• Spina bifida (offener Rücken): Ein Neuralrohrdefekt, der durch den fehlerhaften Verschluss des Neuralrohrs während der Embryonalentwicklung verursacht wird. Dies kann zu einer Vorwölbung von Neuralgewebe führen. Die Diagnose kann pränatal durch Ultraschall (Sonographie) und mütterlichem α-Fetoprotein-Spiegel erfolgen. Die Behandlung eines offenen Neuralrohrdefektes erfolgt hauptsächlich chirurgisch.
• Syringomyelie: Eine seltene Erkrankung, bei der sich Flüssigkeit im Rückenmark ansammelt und Hohlräume bildet. Dies kann zu chronischen Schmerzen und Schwäche führen.
• Infektionen: Meningitis und Enzephalitis sind Entzündungen der Membranen im Gehirn und Rückenmark. Poliomyelitis tritt vor allem in der Kindheit auf und führt zu Lähmungen.
• Tumore: Gliome, Neurofibrome und Meningeome können im Rückenmark oder in seiner Umgebung entstehen und Druck auf das Rückenmark ausüben.

Diagnostische Verfahren

Zur Diagnose von Rückenmarkserkrankungen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung:

• Neurologische Untersuchung: Beurteilung der motorischen und sensorischen Funktionen, Reflexe und Koordination.
• Magnetresonanztomographie (MRT): Bildgebendes Verfahren zur Darstellung des Rückenmarks und der umgebenden Strukturen.
• Computertomographie (CT): Bildgebendes Verfahren zur Darstellung der knöchernen Strukturen der Wirbelsäule.
• Elektrophysiologische Untersuchungen: Messung der elektrischen Aktivität der Nerven und Muskeln, z. B. Elektroneurographie (ENG) und Elektromyographie (EMG).
• Lumbalpunktion: Entnahme von Liquor aus der lumbalen Zisterne zur Untersuchung auf Entzündungen, Infektionen oder andere Erkrankungen des ZNS. Die lumbale Spinalpunktion ist ein wichtiges diagnostisches Instrument zur Beurteilung einer Vielzahl von Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS). Viele Erkrankungen des ZNS können die Zellen im Liquor verändern oder die Konzentration seiner chemischen Bestandteile verändern, was die Diagnose unterstützt.

Therapeutische Maßnahmen

Die Behandlung von Rückenmarkserkrankungen hängt von der Art und Ursache der Erkrankung ab. Zu den möglichen Behandlungen gehören:

• Medikamentöse Therapie: Entzündungshemmende Medikamente, Immunsuppressiva, Schmerzmittel, Antibiotika oder Antiviralia.
• Physiotherapie: Zur Stärkung der Muskeln, Verbesserung der Beweglichkeit und Koordination.
• Ergotherapie: Zur Verbesserung der Alltagsfähigkeiten und Selbstständigkeit.
• Chirurgische Eingriffe: Zur Entlastung des Rückenmarks bei Kompressionen, Entfernung von Tumoren oder Stabilisierung der Wirbelsäule.
• Anästhesiologische Verfahren: Die Injektion von Opioid-Medikamenten in den Epidural- oder Subarachnoidalraum kann eine wirksame Anästhesie bei der Geburt und bei chirurgischen Eingriffen am Abdomen und an der unteren Extremität bieten. Bei der kontinuierlichen Epiduralanästhesie wird ein Katheter in den Epiduralraum gelegt, um eine kontinuierliche Infusion von Medikamenten zu ermöglichen. Die Spinalanästhesie umfasst die einmalige Injektion eines Opioids in den Subarachnoidalraum.

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