Rückenmark, Gehirn: Funktion, Unterschiede und Zusammenspiel

Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das sich durch den ganzen Körper erstreckt und für die Aufnahme und Weiterleitung von Informationen sowie die Steuerung von Muskeln und Organen verantwortlich ist. Es besteht aus verschiedenen, miteinander verbundenen Systemen, wobei das Gehirn als übergeordnetes Kontrollzentrum und das Rückenmark als wichtige Leitungsbahn fungieren.

Aufbau und Funktion des Rückenmarks

Das Rückenmark, auch Myelon oder Medulla spinalis genannt, ist ein Strang von Nervenzellen und ihren Fortsätzen, der sich innerhalb der Wirbelsäule befindet. Es erstreckt sich vom Hirnstamm bis zu den unteren Lendenwirbeln und ist etwa 45 Zentimeter lang bei einem Durchmesser von circa einem Zentimeter. Am unteren Ende verjüngt sich das Rückenmark zum Conus medullaris und endet als dünner Strang (Filum terminale). Bei Kindern liegt das Ende des Rückenmarks ungefähr in Höhe des vierten Lendenwirbels.

Blutversorgung und Schutz

Das Rückenmark wird von den Wirbelarterien und den Segmentarterien mit Blut versorgt. Es ist von drei schützenden Rückenmarkshäuten umhüllt, die aus zwei Gewebeschichten bestehen:

• Dura mater spinalis (harte Außenhülle)
• Arachnoidea spinalis (weichere Zwischenhaut)
• Pia mater spinalis (zarte Innenhaut)

Zwischen der mittleren und der inneren Rückenmarkshaut befindet sich ein mit Nervenwasser (Liquor) gefüllter Raum, der Subarachnoidalraum.

Innere Struktur

Im Querschnitt zeigt das Rückenmark eine charakteristische Struktur mit grauer und weißer Substanz. Die schmetterlingsförmige graue Substanz besteht aus Nervenzellkörpern und ist für die Aufnahme und Verarbeitung von Reizen zuständig. Sie gliedert sich in:

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• Vorderhorn (enthält motorische Nervenzellen)
• Seitenhorn (enthält vegetative Nervenzellen des autonomen Nervensystems)
• Hinterhorn (empfängt sensible Informationen)

Die weiße Substanz umgibt die graue Substanz und enthält Nervenfaserbahnen, die Informationen zwischen Gehirn und Körper übertragen. Dazu gehören aufsteigende (afferente) Bahnen, die Signale zum Gehirn leiten, und absteigende (efferente) Bahnen, die Signale vom Gehirn an die Muskeln senden. Die größte absteigende Bahn ist die Pyramidenbahn, die für die Steuerung willkürlicher Bewegungen verantwortlich ist.

Spinalnerven

Aus jedem Segment des Rückenmarks entspringt ein spinales Nervenpaar. Die Vorder- und Hinterwurzeln der Spinalnerven vereinigen sich und bilden die Spinalnerven, die die Verbindung zu den Nerven der Körperperipherie herstellen. Es gibt in der Regel 31 Spinalnervenpaare, die seitlich aus dem Wirbelsäulenkanal austreten. Jeder Nerv kann einem bestimmten Wirbelsäulenabschnitt zugeordnet werden und versorgt klar definierte Abschnitte der Bauch- und Rückenwand (Haut und Muskulatur) und der inneren Organe.

Funktion des Rückenmarks

Das Rückenmark hat zwei Hauptfunktionen:

1. Weiterleitung von Signalen: Es leitet Signale zwischen Gehirn und Körperperipherie weiter und fungiert somit als Verbindungsapparat.
2. Reflexsteuerung: Es steuert Reflexe, also unwillkürliche Reaktionen auf bestimmte Reize, ohne Beteiligung des Gehirns.

Reflexe

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. Reflexe werden bei jeder körperlichen Untersuchung geprüft.

• Eigenreflex: Ein Muskel wird 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: Reizempfänger und Reizbeantworter gehören verschiedenen Organsystemen an. 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.

Im Allgemeinen deuten abgeschwächte Reflexe auf eine Schädigung im Bereich des peripheren Nervensystems hin, gesteigerte Reflexe auf Störungen des Zentralnervensystems.

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Mögliche Schädigungen des Rückenmarks

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.

• Lähmungen: Eine Schädigung der Bahnen kann zu Lähmungen von Muskeln führen. Dieses Phänomen wird unter anderem für die Entstehung einer spastischen Lähmung verantwortlich gemacht. 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.
• Querschnittlähmung: Eine komplette spinale Querschnittlähmung 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.

Aufbau und Funktion des Gehirns

Das Gehirn ist die Steuerzentrale des Körpers und besteht aus verschiedenen Teilen, die für unterschiedliche Aufgaben zuständig sind. Es ermöglicht uns, wahrzunehmen, zu empfinden, zu denken, zu lernen und uns zu bewegen.

Hauptbereiche des Gehirns

Das Gehirn wird orientierungsweise in 5 größere Abschnitte unterteilt:

1. Großhirn (Cerebrum): Nimmt 80% der Hirnmasse ein und ist für höhere Funktionen wie Denken, Lernen, Gedächtnis, Sprache und willkürliche Bewegungen zuständig. Es besteht aus zwei Hälften, die durch den Balken miteinander verbunden sind. Die äußere Schicht des Großhirns bildet die Großhirnrinde (graue Substanz), unter der sich die weiße Substanz befindet.
2. Zwischenhirn (Diencephalon): Steuert lebenswichtige Funktionen wie Hunger, Durst, Schlaf und die Verarbeitung von Sinneseindrücken. Es besteht aus Thalamus (wichtige Schaltstation für Sinneseindrücke) und Hypothalamus (reguliert Körpertemperatur, Wasser- und Salzhaushalt, Magen-Darm-Funktion und Hormone).
3. Mittelhirn (Mesencephalon): Verbindet das Vorderhirn mit dem Hinterhirn und ist an der Steuerung von Augenbewegungen, akustischen und visuellen Reflexen beteiligt.
4. Kleinhirn (Cerebellum): Wichtig für Gleichgewicht, Koordination und die Steuerung gelernter Bewegungsabläufe.
5. Nachhirn (Medulla oblongata): Bildet den Übergang zum Rückenmark und ist für die Steuerung lebenswichtiger Funktionen wie Atmung, Herzschlag und Blutdruck zuständig. Zusammen mit dem Mittelhirn und der Brücke bildet es den Hirnstamm.

Schutz des Gehirns

Das Gehirn ist von drei Hautschichten umgeben:

• Harte Hirnhaut (Dura mater): Äußere Hülle, die innen mit den Schädelknochen fest verbunden ist.
• Spinnwebenhaut (Arachnoidea): Mittlere Haut.
• Pia mater: Innere Haut, die direkt auf dem Gehirn liegt.

Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit (Liquor), die bei Erschütterungen wie ein Stoßdämpfer wirkt und somit zum Schutz des Gehirns beiträgt. Im Inneren des Gehirns befinden sich 4 Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind.

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Nervenzellen und Vernetzung

Das Gehirn besteht aus Milliarden von Nervenzellen (Neuronen), die über Synapsen miteinander verbunden sind. Diese Vernetzung ermöglicht die Verarbeitung von Informationen und die Steuerung von Körperfunktionen. Die Nervenzellen bestehen aus einem Zellkörper, Dendriten (empfangen Signale) und einem Axon (leitet Signale weiter). Die Axone sind von einer Isolationsschicht (Myelinscheide) umgeben, die die Geschwindigkeit der Signalübertragung erhöht.

Hirnnerven

Die Hirnnerven sind 12 Paare von peripheren Nerven, deren Nervenzellleiber/Nervenzellen im Stammhirn liegen. Zu den Hirnnerven, die jeweils paarig angelegt sind, zählen u.a. der Riechnerv (N. olfactorius), der Sehnerv (N. opticus), die Augenmuskelnerven (N. occulomotorius, N. trochlearis und N. abducens), der Gesichtsnerv (N. Trigeminus), der Nerv für die mimische Muskulatur (N. facialis) und der Hör- und Gleichgewichtsnerv (N. vestibulocochlearis).

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Rückenmark und Gehirn

Merkmal	Rückenmark	Gehirn
Lage	Innerhalb der Wirbelsäule	Im Schädel
Funktion	Weiterleitung von Signalen, Reflexsteuerung	Steuerung aller Körperfunktionen, Denken, Lernen, Gedächtnis, Emotionen
Struktur	Graue Substanz innen, weiße Substanz außen	Großhirnrinde (graue Substanz) außen, weiße Substanz innen
Schutz	Wirbelsäule, Rückenmarkshäute, Liquor	Schädel, Hirnhäute, Liquor
Hauptbestandteile	Vorderhorn, Seitenhorn, Hinterhorn, aufsteigende und absteigende Bahnen, Spinalnerven	Großhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn, Kleinhirn, Nachhirn, Hirnnerven
Reflexe	Eigenreflexe, Fremdreflexe	Keine primäre Reflexsteuerung (außerhalb des Hirnstamms)
Kommunikation	Leitet Signale zwischen Gehirn und Körperperipherie weiter	Empfängt und verarbeitet Signale aus dem Körper und der Umwelt, sendet Befehle an Organe und Muskeln

Gemeinsamkeiten

• Beide sind Teil des zentralen Nervensystems.
• Beide bestehen aus Nervenzellen (Neuronen) und Gliazellen.
• Beide sind von schützenden Häuten und Flüssigkeit umgeben.
• Beide sind für die Kommunikation und Steuerung des Körpers unerlässlich.

Das Zusammenspiel von Gehirn und Rückenmark

Das Gehirn und das Rückenmark arbeiten eng zusammen, um die vielfältigen Funktionen des Körpers zu gewährleisten. Das Gehirn sendet Befehle über das Rückenmark an die Muskeln und Organe, während das Rückenmark sensorische Informationen an das Gehirn weiterleitet. Diese kontinuierliche Kommunikation ermöglicht es uns, uns an unsere Umwelt anzupassen, zu lernen, zu denken und zu handeln.

Erkrankungen und Schädigungen des Nervensystems

Erkrankungen und Schädigungen des Nervensystems können schwerwiegende Folgen haben und die Lebensqualität der Betroffenen erheblich beeinträchtigen. Dazu gehören unter anderem:

• Schlaganfall: Durchblutungsstörung im Gehirn, die zu Lähmungen, Sprachstörungen oder anderen neurologischen Ausfällen führen kann.
• Multiple Sklerose: Chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems, die zu vielfältigen Symptomen wie Müdigkeit, Muskelschwäche, Koordinationsstörungen und Sehstörungen führen kann.
• Morbus Parkinson: Neurodegenerative Erkrankung, die vor allem die Bewegungssteuerung beeinträchtigt und zu Zittern, Muskelsteifigkeit und verlangsamten Bewegungen führt.
• Alzheimer-Krankheit: Neurodegenerative Erkrankung, die zu Gedächtnisverlust, Sprachstörungen und anderen kognitiven Beeinträchtigungen führt.
• Querschnittlähmung: Schädigung des Rückenmarks, die zu Lähmungen und Sensibilitätsverlust unterhalb der Verletzungshöhe führt.
• Myelopathie: Schädigung des Rückenmarks, die durch verschiedene Ursachen wie Entzündungen, Verletzungen, Tumoren oder Gefäßerkrankungen verursacht werden kann.

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