Das Gehirn und das Rückenmark bilden zusammen das zentrale Nervensystem (ZNS), die Schaltzentrale des Körpers. Dieses komplexe System steuert lebensnotwendige Funktionen, ermöglicht die Kommunikation mit der Umwelt und reguliert innere Mechanismen.
Das zentrale Nervensystem (ZNS)
Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Das Rückenmark ist für die Kommunikation zwischen dem Körper und dem Gehirn zuständig. Es leitet Befehle vom Gehirn an den Körper und die Gliedmaßen weiter und umgekehrt Informationen vom Körper und den Gliedmaßen zum Gehirn.
Das Gehirn
Das Gehirn ist das Kontrollzentrum des Körpers und lässt sich orientierungsweise in fünf Hauptabschnitte unterteilen:
- Großhirn: Nimmt 80 % der Hirnmasse ein und ist für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache und Gedächtnis verantwortlich. Die äußere Schicht des Großhirns, die Großhirnrinde, ist für ihre graue Farbe bekannt und besteht aus den Zellkörpern der Neuronen.
- Zwischenhirn: Reguliert wichtige Funktionen wie Schlaf, Hunger und Körpertemperatur.
- Mittelhirn: Beteiligt an der Steuerung von Augenbewegungen und der Verarbeitung akustischer Signale.
- Kleinhirn: Koordiniert Bewegungen und ist für das Gleichgewicht zuständig.
- Nachhirn: Steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung und Herzschlag.
Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben, die es schützen. Die äußere Hülle, die harte Hirnhaut, ist fest mit den Schädelknochen verbunden. Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit, die als Stoßdämpfer wirkt. Im Inneren des Gehirns befinden sich vier Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind.
Das Rückenmark
Das Rückenmark ist ein etwa 45 Zentimeter langer und fingerdicker Strang aus Nervenzellen und ihren Fortsätzen, der im Wirbelkanal innerhalb der Wirbelsäule verläuft. Es reicht vom Hirnstamm bis zu den unteren Lendenwirbeln. Das Rückenmark ist etwas kürzer als die Wirbelsäule. Unterhalb des Rückenmarks verlaufen die Spinalnerven als Fasergeflecht durch den Wirbelkanal, ähnlich einem Pferdeschwanz. Diesen untersten Rückenmarksabschnitt nennen Mediziner deshalb auch «Cauda equina».
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Das Rückenmark besteht aus Nervengewebe, das in graue und weiße Substanz unterteilt wird. Die graue Substanz, die schmetterlingsförmig im Zentrum des Rückenmarks liegt, besteht aus Nervenzellkörpern und ist für die Aufnahme und Verarbeitung von Reizen zuständig. Die weiße Substanz, die die graue Substanz umgibt, besteht hauptsächlich aus Axonen, den langen Nervenzellfortsätzen, die Nervenimpulse weiterleiten.
Das Rückenmark ist außen mit Nervenwurzeln "gespickt": Die eingehenden Nerven aus der Körperperipherie gelangen über die sogenannten Vorderwurzeln ins Rückenmark und weiter über die sensiblen Nervenbahnen ins Gehirn. Signale aus dem Gehirn werden durch die motorischen Nervenbahnen über sogenannte Hinterwurzeln aus dem Rückenmark heraus geleitet.
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).
Aufgaben des Rückenmarks
Das Rückenmark hat mehrere wichtige Funktionen:
- Weiterleitung von Nervensignalen: Das Rückenmark leitet sensorische Informationen von der Peripherie zum Gehirn und motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln und Organen.
- Reflexe: Das Rückenmark ist an der Auslösung von Reflexen beteiligt, die schnelle, unwillkürliche Reaktionen auf bestimmte Reize ermöglichen. 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. Diesen Weg der Erregungsübertragung nennt man Reflexbogen, und eine so ausgelöste Muskelreaktion nennt man Reflex. Reflexe werden bei jeder körperlichen Untersuchung geprüft.
- Koordination von Bewegungen: Das Rückenmark trägt zur Koordination von Bewegungen bei, indem es Informationen zwischen verschiedenen Muskelgruppen austauscht.
Schutz des Rückenmarks
Das Rückenmark ist ein empfindliches Organ, das durch verschiedene Strukturen geschützt wird:
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- Wirbelsäule: Die knöcherne Wirbelsäule umgibt und schützt das Rückenmark.
- Rückenmarkshäute: Drei bindegewebige Schichten, die Rückenmarkshäute, umhüllen das Rückenmark und bieten zusätzlichen Schutz.
- Liquor: Die Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit (Liquor) umgibt das Rückenmark und wirkt als Stoßdämpfer.
Erkrankungen des Rückenmarks
Das Rückenmark kann durch verschiedene Erkrankungen und Verletzungen geschädigt werden. Der medizinische Fachbegriff für eine Schädigung des Rückenmarks jeglicher Ursache lautet Myelopathie. Dazu gehören 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)
Die Symptome einer Myelopathie hängen davon ab, in welcher Höhe und in welchem Ausmaß das Rückenmark geschädigt ist. Mögliche Symptome sind Missempfindungen, Lähmungen und Probleme beim Wasserlassen und Stuhlgang.
Das Immunsystem des ZNS
Das zentrale Nervensystem verfügt über ein eigenes Immunsystem, das von den Mikroglia-Zellen gebildet wird. Diese Zellen sind eine spezielle Art von Gliazellen, die im Gehirn und Rückenmark vorkommen. Mikroglia-Zellen haben im Ruhezustand verästelte Fortsätze und bilden ein Verteidigungsnetz. Bei Verletzungen oder Infektionen im Gehirn verlassen sie ihren Verbund. Sobald sie auf die Krankheitserreger treffen, geben sie Zellgifte ab, wie Sauerstoffradikale, Cytokine (Botenstoffe des Immunsystems) und Enzyme (Proteasen), um sie zu zerstören.
Wenn Mikroglia-Zellen jedoch ständig aktiviert sind, geben sie zu viele Giftstoffe ab, was zu Schäden an den Nervenzellen führen kann. Dies wird beispielsweise bei Alzheimer-Patienten beobachtet, bei denen die Eiweißablagerungen (Plaques) die Aktivierung von Mikroglia-Zellen auslösen und sie zur Produktion von Zellgiften anregen.
Zusammenspiel von Gehirn und Rückenmark
Das Gehirn und das Rückenmark arbeiten eng zusammen, um die vielfältigen Funktionen des Körpers zu steuern. Das Gehirn sendet Befehle über das Rückenmark an die Muskeln und Organe, während das Rückenmark sensorische Informationen vom Körper zum Gehirn weiterleitet. Dieses Zusammenspiel ermöglicht es dem Körper, auf Veränderungen in der Umwelt zu reagieren und lebenswichtige Funktionen aufrechtzuerhalten.
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Das periphere Nervensystem
Das periphere Nervensystem (PNS) umfasst alle Nerven, die außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegen. Es verbindet das ZNS mit den Muskeln, Organen und Sinnesorganen des Körpers. Das PNS besteht aus zwei Hauptteilen:
- Somatisches Nervensystem: Steuert die willkürlichen Bewegungen der Skelettmuskulatur.
- Autonomes Nervensystem: Reguliert die unwillkürlichen Funktionen des Körpers, wie Atmung, Herzschlag und Verdauung.
Das vegetative Nervensystem
Das vegetative Nervensystem (autonomes Nervensystem) regelt die Abläufe im Körper, die man nicht mit dem Willen steuern kann. Es ist ständig aktiv und reguliert beispielsweise Atmung, Herzschlag und Stoffwechsel. Hierzu empfängt es Signale aus dem Gehirn und sendet sie an den Körper. In der Gegenrichtung überträgt das vegetative Nervensystem Meldungen des Körpers zum Gehirn, zum Beispiel wie voll die Blase ist oder wie schnell das Herz schlägt. Das vegetative Nervensystem kann sehr rasch die Funktion des Körpers an andere Bedingungen anpassen. Ist einem Menschen beispielsweise warm, erhöht das System die Durchblutung der Haut und die Schweißbildung, um den Körper abzukühlen.
Das vegetative Nervensystem besteht aus zwei Bereichen, dem sympathischen und dem parasympathischen Nervensystem, die in entgegengesetzter Weise auf die Organe einwirken:
- Sympathikus: Bereitet den Organismus auf körperliche und geistige Leistungen vor. Er sorgt dafür, dass das Herz schneller und kräftiger schlägt, erweitert die Atemwege, damit man besser atmen kann, und hemmt die Darmtätigkeit.
- Parasympathikus: Kümmert sich um die Körperfunktionen in Ruhe: Er aktiviert die Verdauung, kurbelt verschiedene Stoffwechselvorgänge an und sorgt für Entspannung.
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