Histologie des ZNS: Rückenmark – Aufbau und Funktion

Einführung

Das Rückenmark ist ein wesentlicher Bestandteil des zentralen Nervensystems (ZNS) und fungiert als Hauptleitungsweg zwischen Gehirn und Körper. Es ermöglicht die Übertragung von sensorischen Informationen zum Gehirn und motorischen Befehlen vom Gehirn zu den Muskeln und Organen. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über den Aufbau, die Funktion und die klinische Bedeutung des Rückenmarks.

Anatomischer Aufbau des Rückenmarks

Lage und Ausdehnung

Das Rückenmark erstreckt sich vom Foramen magnum im Os occipitale bis zur Höhe des ersten oder zweiten Lendenwirbels. Am unteren Ende verjüngt es sich zum Conus medullaris und endet als dünner Strang, dem Filum terminale. Bei Kindern endet das Rückenmark etwas tiefer, etwa in Höhe des vierten Lendenwirbels.

Gliederung in Regionen

Das Rückenmark ist in verschiedene Regionen unterteilt, die jeweils mit bestimmten Wirbelabschnitten korrespondieren:

• Zervikalmark (Halsmark)
• Thorakalmark (Brustmark)
• Lumbalmark (Lendenmark)
• Sakralmark (Kreuzbeinmark)

Es ist wichtig zu beachten, dass die Rückenmarksegmente nicht exakt mit den entsprechenden Wirbelkörpern übereinstimmen.

Querschnittsaufbau

Im Querschnitt zeigt das Rückenmark eine charakteristische Struktur:

Lesen Sie auch: Alles Wichtige zur Histologie des Rückenmarks

• Graue Substanz: Ein H-förmiger Bereich im Zentrum, der hauptsächlich aus Nervenzellkörpern (Neuronen) und ihren Synapsen besteht. Hier werden Informationen verarbeitet und umgeschaltet.
  • Vorderhorn: Enthält Motoneurone, die für die Steuerung der Skelettmuskulatur zuständig sind.
    • Mediale Kerngruppen: Ncl. dorsomedialis und Ncl. ventromedialis.
    • Laterale Kerngruppen: Ncl. dorsolateralis, Ncl. ventrolateralis und Ncl. retrodorsolateralis.
    • Zentrale Kerngruppen (im Zervikalmark): Ncl. phrenicus (Zwerchfell) und Ncl. spinalis nervi accessorii (M. trapezius und M. sternocleidomastoideus).
    • Laterale Kerngruppen (im Halsmark): Ncl. accessorius (Arm), Ncl. intermedio lateralis (Hand) und Ncl. lumbalis.
  • Hinterhorn: Empfängt sensorische Informationen aus dem Körper.
  • Seitenhorn: Nur im thorakalen und lumbalen Rückenmark vorhanden; enthält Nervenzellen des autonomen Nervensystems (vegetative Nervenzellen).
• Weiße Substanz: Umgibt die graue Substanz und besteht hauptsächlich aus myelinisierten Nervenfasern (Axonen), die auf- und absteigende Bahnen bilden. Diese Bahnen leiten Informationen zwischen Gehirn und Rückenmark.
  • Die größte vom Gehirn durch das Rückenmark absteigende Bahn ist die Pyramidenbahn, die für willkürliche Bewegungen verantwortlich ist.

Spinalnerven

• Beim Menschen gibt es in der Regel 31 Spinalnervenpaare, die seitlich aus dem Wirbelsäulenkanal austreten.
• Jeder Spinalnerv enthält sowohl aufsteigende (afferente) als auch absteigende (efferente) Fasern.
• Die Spinalnerven verbinden das Rückenmark mit dem peripheren Nervensystem, das Nerven außerhalb des Gehirns und Rückenmarks umfasst.
• Kurz vor dem Eintritt ins bzw. Austritt aus dem Rückenmark teilt sich der Spinalnerv in die Fasern der auf- und absteigenden Bahnen auf.

Hirnhäute (Meningen)

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

• Dura mater (harte Hirnhaut)
• Arachnoidea mater (Spinnwebhaut)
• Pia mater (weiche Hirnhaut)

Der Raum zwischen Arachnoidea und Pia mater ist der Subarachnoidalraum, der mit Liquor cerebrospinalis gefüllt ist.

Blutversorgung

Das Rückenmark wird von zwei Hauptquellen aus mit Blut versorgt:

• Wirbelarterien (Arteriae vertebrales): Sie speisen die vordere Spinalarterie (A. spinalis anterior) und die paarigen hinteren Spinalarterien (Aa. spinales posteriores).
  • Die A. spinalis anterior versorgt den vorderen Teil des Rückenmarks. Von ihr zweigt die A. sulcocommissuralis ab.
  • Die Aa. spinales posteriores versorgen den hinteren Teil des Rückenmarks.
• Segmentarterien (Arteriae segmentales): Sie verstärken die Blutversorgung des Rückenmarks entlang seiner gesamten Länge.

Venöser Abfluss

Das venöse Blut aus dem Rückenmark wird über die vorderen und hinteren Spinalvenen (Vv. spinales anteriores und posteriores) abgeleitet.

• V. spinalis anterior: Drainage in die Vv. basivertebrales und Vv. intervertebrales.
• V. spinalis posterior: Verbindung mit Vv. intervertebrales und Plexus venosi vertebrales interni.
  • Halsbereich: Drainage in die V. vertebralis.
  • Thorakalbereich: Drainage in die (Hemi-)Azygosvenen, die gemeinsam in die V. cava superior münden.

Funktion des Rückenmarks

Informationsübertragung

Das Rückenmark dient als wichtiger Übermittler von Informationen zwischen Gehirn und Peripherie:

Lesen Sie auch: Funktionelle Histologie des Kleinhirns

• Aufsteigende Bahnen (afferent): Leiten sensorische Informationen wie Berührung, Schmerz, Temperatur undPropriozeption (Körperhaltung und Bewegung) zum Gehirn.
• Absteigende Bahnen (efferent): Übertragen motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln und Organen, um willkürliche Bewegungen, Muskeltonus und autonome Funktionen zu steuern.

Reflexe

Das Rückenmark ist auch an der Steuerung von Reflexen beteiligt:

• Reflexbogen: Ein neuronaler Schaltkreis, der eine schnelle, unwillkürliche Reaktion auf einen Reiz ermöglicht, ohne dass das Gehirn direkt beteiligt ist.
• 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.
• Eigenreflex: Rezeptor und Effektor liegen im gleichen Organ (z.B. Patellarsehnenreflex). 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.
• Fremdreflex: Rezeptor und Effektor gehören verschiedenen Organsystemen an (z.B. Babinski-Reflex). 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.

Klinische Bedeutung

Schädigungen des Rückenmarks können zu einer Vielzahl von neurologischen Ausfällen führen, abhängig von der Lokalisation und dem Ausmaß der Schädigung.

Ursachen von Rückenmarksschädigungen

• Trauma: Verletzungen durch Unfälle oder Stürze
• Tumoren: Können von außen auf das Rückenmark drücken oder innerhalb des Rückenmarks wachsen. Das Rückenmark‎ beziehungsweise 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.
• Entzündungen: Myelitis (Entzündung des Rückenmarks)
• Gefäßerkrankungen: Spinalinfarkt (Schlaganfall des Rückenmarks)
• Degenerative Erkrankungen: Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Multiple Sklerose (MS)
• Bandscheibenvorfälle (Prolapsus nuclei pulposi): Meist degenerativ oder manchmal auch traumatisch bedingt. Bandscheibenvorfall) drückt auf das Rückenmark und führt so zu neurologischen Ausfallerscheinungen. Bandscheibenvorfall) von einer Bandscheibenprotrusion.
• Neuralrohrdefekte: Verursacht durch den fehlerhaften Verschluss des Neuralrohrs während der Embryonalentwicklung, was möglicherweise zu einer Vorwölbung von Neuralgewebe führt. Wirbelsäule) sein.

Mögliche Folgen von Rückenmarksschädigungen

• Lähmungen: Schwäche oder vollständiger Verlust der willkürlichen Muskelkontrolle. Lähmungen von Muskeln.
  • Spastische Lähmung: Erhöhter Muskeltonus und überaktive Reflexe. Dieses Phänomen wird unter anderem für die Entstehung einer spastischen Lähmung verantwortlich gemacht.
  • Schlaffe Lähmung: Verminderter Muskeltonus und abgeschwächte Reflexe. Wenn, umgekehrt, in den auf- oder absteigenden Bahnen zu viel gehemmt wird, erhalten die Muskelzellen zu wenige erregende Impulse und es entsteht eine schlaffe Lähmung.
  • Eine komplette spinale Querschnittslähmung kann zum Beispiel durch einen Tumor im Rückenmark ausgelöst werden, der durch sein Ausmaß den Querschnitt eines gesamten Rückenmarksabschnittes schädigt, so dass alle auf- und absteigenden Bahnen unterbrochen werden.
  • Entsprechend kann eine Schädigung im hohen Halsmark, das heißt in Höhe des ersten bis vierten Halswirbelkörpers, die Erregungsleitung von und zu allen darunter liegenden Körpersegmenten wie Zwerchfell, Armen, Beinen, Blase und Mastdarm unterbrechen. Dies führt zu Atemlähmung, Lähmungen und Gefühlsausfällen aller vier Gliedmaßen und der Blasen- und Mastdarmfunktion führt.
• Sensibilitätsstörungen: Verlust oder Veränderung der Empfindung von Berührung, Schmerz, Temperatur oder Vibration.
• Blasen- und Darmfunktionsstörungen: Schwierigkeiten bei der Kontrolle von Blase und Darm.
• Sexuelle Funktionsstörungen: Erektionsstörungen bei Männern, verminderte sexuelle Empfindung bei Frauen.
• Autonome Dysfunktion: Störungen der Herzfrequenz, des Blutdrucks, der Schweißproduktion und der Körpertemperaturregulation.
• Zentromedulläres Syndrom: Neurologisches Syndrom, das durch eine Verletzung des Zentrums des Rückenmarks verursacht wird und die spinothalamischen Bahnen (Sensorik) und den medialen Anteilen der Tractus corticospinales (Motorik) betrifft.
• Vorderes Quadrantensyndrom: Inkomplettes Rückenmarkssyndrom infolge einer Verletzung des ventralen Rückenmarks unter der Schonung der dorsalen Anteile. Klinische Manifestationen sind der Verlust der motorischen und sensorischen Funktion unterhalb des Verletzungsniveaus.
• Hinteres Quadrantensyndrom: Inkomplettes Rückenmarkssyndrom, das die dorsalen Säulen, die Tractus corticospinales und die absteigenden autonomen Bahnen zur Blase betrifft.
• Brown-Séquard-Syndrom: Seltenes neurologisches Syndrom, das durch eine halbseitige Rückenmarkschädigung verursacht wird.

Diagnostische Verfahren

• Neurologische Untersuchung: Beurteilung von Muskelkraft, Reflexen, Sensibilität und Koordination. Reflexe werden bei jeder körperlichen Untersuchung geprüft. Im Allgemeinen deuten abgeschwächte Reflexe auf eine Schädigung im Bereich des peripheren Nervensystems hin [siehe peripheres Nervensystem‎], gesteigerte Reflexe auf Störungen des Zentralnervensystem‎s.
• Bildgebende Verfahren: Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) zur Darstellung des Rückenmarks und der umgebenden Strukturen.
• Elektrophysiologische Untersuchungen: Messung der elektrischen Aktivität von Nerven und Muskeln (z. B. Elektroneurographie, Elektromyographie).
• Lumbalpunktion: Entnahme von Liquor cerebrospinalis zur Untersuchung auf Entzündungen, Infektionen oder andere Erkrankungen. Lumbale Spinalpunktion: Entnahme von Liquor aus der lumbalen Zisterne unterhalb des Rückenmarks. Wirbelsäule 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. Bei Kindern führt man eher eine Subokzipitalpunktion durch, da bei ihnen das Rückenmark sehr weit nach kaudal reicht.

Therapieansätze

Die Behandlung von Rückenmarksschädigungen hängt von der Ursache und dem Ausmaß der Schädigung ab. Mögliche Therapieansätze sind:

• Medikamentöse Behandlung: Schmerzmittel, Muskelrelaxantien, entzündungshemmende Medikamente.
• Chirurgische Eingriffe: Entfernung von Tumoren, Dekompression des Rückenmarks bei Bandscheibenvorfällen, Stabilisierung der Wirbelsäule bei Frakturen.
• Physiotherapie und Ergotherapie: Rehabilitation zur Verbesserung von Muskelkraft, Koordination undFunktionsfähigkeit.
• Rehabilitation: Umfassende Betreuung zur Wiederherstellung vonSelbstständigkeit und Lebensqualität.
• Anästhesiologische Verfahren: Epiduralanästhesie und Spinalanästhesie zur Schmerzlinderung bei Operationen undGeburten. Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte: 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. Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte wird ein Katheter in den Epiduralraum gelegt, um eine kontinuierliche Infusion von Medikamenten zu ermöglichen. Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte umfasst die einmalige Injektion eines Opioids in den Subarachnoidalraum.

Das periphere Nervensystem

Das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus den Nerven, die außerhalb des ZNS liegen, einschließlich der Spinalnerven, die aus dem Rückenmark austreten. Es ist in das somatische und das autonome Nervensystem unterteilt.

• Das somatische Nervensystem steuert willkürliche Bewegungen, indem es Skelettmuskeln innerviert. Es umfasst sensorische Neuronen, die Empfindungen von Haut, Muskeln und Gelenken zum ZNS leiten, sowie motorische Neuronen, die Befehle vom ZNS an die Skelettmuskeln senden.
• Das autonome Nervensystem reguliert unwillkürliche Funktionen wie Herzfrequenz, Verdauung und Atmung. Es ist weiter unterteilt in das sympathische und parasympathische Nervensystem, die oft gegensätzliche Wirkungen auf die Organe haben.

Nervenstruktur und Funktion

Nerven sind Bündel von Nervenfasern (Axonen), die von Bindegewebe umhüllt sind. Sie übertragen elektrische und chemische Signale, um Informationen im Körper zu kommunizieren.

Lesen Sie auch: Aufbau und Funktion

• Axone: Lange, dünne Fortsätze von Neuronen, die elektrische Impulse vom Zellkörper zu anderen Neuronen oder Zielzellen leiten.
• Myelinscheide: Eine isolierende Schicht um viele Axone, die die Geschwindigkeit der Impulsübertragung erhöht. Sie wird von Gliazellen gebildet (Schwann-Zellen im PNS, Oligodendrozyten im ZNS).
• Ranviersche Schnürringe: Lücken in der Myelinscheide, an denen die Impulsübertragung "springt" (saltatorische Erregungsleitung), was die Geschwindigkeit erhöht.
• Plexus: Ein Nervengeflecht, in dem sich Fasern aus verschiedenen Spinalnerven neu zusammenfinden, um gemeinsam eine Zielregion zu versorgen.

Erkrankungen des peripheren Nervensystems

Viele Erkrankungen können die peripheren Nerven betreffen, darunter:

• Neuropathie: Schädigung peripherer Nerven, die zu Schmerzen, Taubheit, Kribbeln und Muskelschwäche führen kann. Ursachen sind u.a. Diabetes, Alkoholmissbrauch, Vitaminmangel, Infektionen und Autoimmunerkrankungen.
• Nervenkompression: Druck auf einen Nerv, z.B. durch einen Bandscheibenvorfall oder das Karpaltunnelsyndrom.
• Traumatische Nervenverletzungen: Durchtrennung oder Quetschung von Nerven durch Unfälle oder Operationen.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Auch bekannt als Lou-Gehrig-Syndrom, ist eine sporadisch auftretende oder vererbte neurodegenerative Erkrankung sowohl der oberen als auch der unteren Motoneurone. ALS ist die häufigste progressive Motoneuronerkrankung in Deutschland. Die Diagnose wird klinisch gestellt und die Therapie ist symptomatisch, bis hin zur palliativen Versorgung am Lebensende.

Das autonome Nervensystem

Das autonome Nervensystem (ANS) reguliert unwillkürliche Körperfunktionen wie Herzfrequenz, Atmung, Verdauung, Schweißproduktion und Blutdruck. Es ist in zwei Hauptteile unterteilt:

• Sympathisches Nervensystem: Bereitet den Körper auf "Kampf oder Flucht"-Situationen vor. Es erhöht die Herzfrequenz, erweitert die Bronchien, hemmt die Verdauung und setzt Energie frei.
• Parasympathisches Nervensystem: Fördert Ruhe und Verdauung. Es verlangsamt die Herzfrequenz, stimuliert die Verdauung und speichert Energie.

Das ANS ist an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt, dem Gleichgewicht des inneren Milieus des Körpers. Störungen des ANS können zu einer Vielzahl von Symptomen führen, wie z.B. Blutdruckschwankungen, Herzrhythmusstörungen, Verdauungsprobleme und übermäßiges Schwitzen.

tags: #histologie #zns #ruckenmark