Gehirnsegmente: Funktion und Aufgaben

Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das alle Körperfunktionen steuert. Es ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Als faszinierendes Netzwerk durchzieht es unseren gesamten Organismus und dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen.

Das Rückenmark: Mehr als nur ein Anhängsel

Oft wird das Rückenmark als ein langweiliges Anhängsel des Gehirns betrachtet. Doch das ist weit gefehlt! Es ist ein wichtiger Teil des zentralen Nervensystems, der Signale zwischen Gehirn und Körper vermittelt und einige Funktionen unabhängig vom Gehirn steuert. Es trägt entscheidend dazu bei, Gedanken in Taten umzuwandeln, Sinneseindrücke in unseren Kopf zu schicken und lebenswichtige Sofortmaßnahmen selbstständig vor Ort zu koordinieren.

Aufbau und Struktur

Das Rückenmark zieht sich als runder Strang vom Hals bis zum Unterleib. Gut verpackt in die knöcherne Wirbelsäule und drei Bindegewebsschichten, die sich aus den Hirnhäuten fortsetzen, zieht es sich als runder Strang vom Hinterkopf bis in die Lendenwirbelsäule, spitzt sich dann zunächst kegelförmig zu und erreicht schließlich als dünner, fast nur noch aus Bindegewebe bestehender Endfaden das Steißbein. Zwischen den Wirbelknochen treten jeweils links und rechts 31 Spinalnervenpaare aus, die dem Rückenmark entspringen. Das segmentierte spinale Gesamtpaket erinnert an einen Riesentausendfüßer. Am unteren Ende verjüngt sich das Rückenmark zum Conus medullaris und endet als dünner Strang (Filum terminale). Die Wurzeln der unteren zehn Spinalnervenpaare sind als zotteliger „Pferdeschweif“ angeordnet.

Im Querschnitt zeigt das Rückenmark einen schmetterlingsförmigen Kern, der aus grauer Substanz besteht. Die graue Substanz liegt schmetterlingsförmig mittig im Rückenmark und wird von der weißen Substanz umhüllt. Sie besteht vor allem aus Nervenzellkörpern. 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, Zwischenhorn und Vorderhorn. Um diesen Kern herum liegt weiße Substanz, die aus Nervenfasern (Axonen) besteht. Diese leiten die Nervenimpulse aus dem Gehirn oder der Peripherie weiter. Jedes Axon ist von einer fettartigen Schicht (Myelin) umgeben, die es wie die Beschichtung eines Kabels isoliert. Eine zweite Umhüllung mit kleinen Einschnürungen (Schwann`sche Scheide) schützt es zusätzlich.

Das Rückenmark wird von drei bindegewebigen, dünnen Schichten umhüllt: den Rückenmarkshäuten (Meningen). Von außen nach innen sind dies: die harte Außenhülle namens Dura mater spinalis, die weichere Zwischenhaut namens Arachnoidea spinalis und 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.

Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben

Funktionelle Gliederung: Die Segmente des Rückenmarks

Das Rückenmark ist in Segmente unterteilt, die jeweils für bestimmte Körperregionen zuständig sind. Die obersten acht Segmente bilden das Halsmark (Zervikalmark), das die Bewegung von Kopf, Hals, Schultern und Armen, die Atmung und den Herzschlag (mit-)koordiniert. Ihnen folgt das Brustmark (Thorakalmark) mit zwölf Segmenten, die für Teile der Handbewegungen, die Muskulatur des Rumpfes und den sympathischen Teil des vegetativen Nervensystems verantwortlich sind. Die fünf Segmente des Lendenmarks (Lumbalmark), die fünf Segmente des Kreuzmarks (Sakralmark) und das beim Menschen nur rudimentär ausgebildete einzelne Segment des Schwanzmarks (Kokzygealmark) steuern die meisten Funktionen unterhalb der Gürtellinie: Hüft-, Bein- und Fußbewegungen, aber auch Unterleibsfunktionen wie Erektion und Ejakulation sowie die Blasen- und Darmtätigkeit.

Die Segmente des Rückenmarks haben unterschiedliche Aufgaben, die ungefähr zu ihrer Lage im Körper passen. Obere Segmente sind für Funktionen im Oberkörper zuständig, untere für den Lendenbereich. Diese vertikale Arbeitsteilung erklärt auch, warum Beeinträchtigungen des Rückenmarks je nachdem, auf welcher Höhe sie auftreten, zu sehr unterschiedlichen neurologischen Problemen führen können. Sie reichen von der Paraplegie, die nur die unteren Gliedmaßen betrifft, bis zur Tetraplegie, die bei einer Schädigung im Halswirbelbereich Funktionsausfälle in allen vier Gliedmaßen und im Rumpf nach sich zieht.

Aufgaben 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».

Reflexe: Autonome Reaktionen des Rückenmarks

Manche Körperreaktionen werden vom Rückenmark selbstständig ausgelöst, ohne Beteiligung des Gehirns. Es handelt sich dabei um Reflexe. 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.

Die graue Substanz im Detail

Die graue Substanz im Rückenmark ist schmetterlingsförmig und besteht hauptsächlich aus Nervenzellkörpern. Sie ist in verschiedene Bereiche unterteilt, die jeweils spezifische Aufgaben haben:

Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.

• Hinterhorn: Hier liegen hauptsächlich Zellen, die zur Verarbeitung von Sinneseindrücken aus dem Körper zuständig sind. Diese empfangen Sinnesinformationen von Nervenzellen aus der Peripherie des Körpers, die ihnen über die afferente („zuführende“ oder „aufsteigende“) Hinterwurzel des jeweiligen Spinalnervs zugeleitet werden. Die Zellkörper der Hinterwurzel liegen außerhalb des Rückenmarks gebündelt in den Spinalganglien. Ihre Axone laufen teilweise in der weißen Substanz als afferente Stränge ohne weitere Umschaltung direkt bis ins Gehirn. Ein anderer Teil tritt in die graue Substanz ein und verschaltet sich dort mit Nervenzellen, deren Zellkörper im Hinterhorn liegen. Diese wiederum verarbeiten die empfangenen Sinnesinformationen entweder direkt im Segment oder leiten sie zur Weiterverarbeitung an das Gehirn oder andere Teile des Rückenmarks weiter.
• Vorderhorn: Hier liegen die Zellkörper von motorischen Neuronen. Sie empfangen und vermitteln Handlungsbefehle aus dem Gehirn und peripherer Sinneszellen. Ihre Axone ziehen als absteigende Bahnen mittig durch den Vorderstrang sowie in die Seitenstränge der weißen Substanz und vereinigen sich zur efferenten („hinausführenden“) Vorderwurzel des jeweiligen Spinalnervs. Die Vorderwurzel tritt aus dem Rückenmark aus und gibt Handlungsbefehle weiter an die Muskeln des Körpers. Die Zellen des Vorderhorns gehören zum pyramidalen und außerpyramidalen System, die gemeinsam insbesondere für die Steuerung der Skelettmuskulatur verantwortlich sind.
• Seitenhorn: Vor allem im Brustbereich, aber teilweise auch noch in der Lendenregion, kann man in der grauen Substanz außerdem noch eine Ausbuchtung erkennen, das so genannte Seitenhorn. In diesen seitlichen Bereichen liegen vor allem Zellkörper des vegetativen oder autonomen Nervensystems, das die Funktion und Muskulatur vieler innerer Organe kontrolliert. Diese Zellen stehen ebenfalls über die Vorder- und Hinterwurzeln der Spinalnerven mit dem Körper und dem Gehirn in Verbindung.

Zoomt man weiter in die graue Substanz des Rückenmarks hinein, kann man zehn strukturelle Schichten („Laminae“) sowie mehrere funktionell verschiedene Nervenkerne unterscheiden, die aber teilweise schichtübergreifend verlaufen bzw. nur Teile der Schichtenbreite ausfüllen. Die ersten sieben Schichten gehören zum Hinter- und Seitenhorn, die achte und neunte zum Vorderhorn und die zehnte umschließt den im Zentrum des Rückenmarks verlaufenden röhrenförmigen Zentralkanal, der wie die Ventrikel im Gehirn mit Hirn-Rückenmarksflüssigkeit („Liquor“) gefüllt ist. Die zehnte Schicht verbindet die linke und rechte Hälfte der grauen Substanz.

Die weiße Substanz: Nervenbahnen als Informationsautobahnen

Die weiße Substanz umgibt die graue Substanz und besteht hauptsächlich aus Axonen, den langen Nervenfasern, die Nervenimpulse weiterleiten. Diese Axone sind von einer Myelinscheide umgeben, die ihnen eine weiße Farbe verleiht und die Geschwindigkeit der Signalübertragung erhöht. Die weiße Substanz enthält aufsteigende (sensible) und absteigende (motorische) Nervenbahnen.

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. Es zählen dazu zum Beispiel:

• 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)

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.

Das Zusammenspiel mit dem Gehirn

Das Rückenmark ist eng mit dem Gehirn verbunden und bildet zusammen mit ihm das zentrale Nervensystem. Das Gehirn ist die übergeordnete Kontrollinstanz, die komplexe Entscheidungen trifft und Befehle an den Körper sendet. Das Rückenmark leitet diese Befehle weiter und ermöglicht so die Ausführung von Bewegungen und die Steuerung von Körperfunktionen.

Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick

tags: #gehirn #segmente #funktion