Das Rückenmark, ein vitaler Bestandteil des zentralen Nervensystems (ZNS), erstreckt sich innerhalb des Wirbelkanals und spielt eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Informationen zwischen Gehirn und Körper. Dieser Artikel beleuchtet die anatomischen Details des Rückenmarks und der Spinalnerven, einschließlich ihrer Struktur, Organisation und Funktion.
Lage und Ausdehnung des Rückenmarks
Das Rückenmark stellt den im Wirbelkanal gelegenen Abschnitt des ZNS dar. Sein oberes Ende beginnt auf der Höhe des Hinterhauptslochs (Foramen occipitale magnum) an der Grenze zum verlängerten Mark (Medulla oblongata); sein unteres Ende läuft spitz aus (Conus medullaris) und liegt beim Neugeborenen auf der Ebene der Wirbelkörper L3, beim Erwachsenen auf der Ebene der Wirbelkörper L1/L2. Beim Erwachsenen besitzt das Rückenmark eine Länge von ca. 40-45 cm und ein Gewicht von ca. 35g.
Der Subarachnoidalraum reicht hingegen bis zum 2. Sakralwirbel; die Spinalnerven L2-S5 und Co (Steißbeinnerv) ziehen als Cauda equina (Pferdeschwanz) im Subarachnoidalraum bis zum Austritt zwischen den entsprechenden Wirbelkörpern bzw. bis auf das Niveau von S2.
Das Rückenmark besitzt zwei Anschwellungen, die Hals- und Lendenanschwellung (Intumescentia cervicalis et lumbalis); sie werden durch den Zuwachs der grauen Substanz und durch die Faserverbindungen mit den oberen und unteren Extremitäten bedingt, da hier gegenüber den anderen Abschnitten vermehrt Nervenfasern und -Zellen untergebracht werden müssen.
In Längsrichtung des Rückenmarks verlaufen mehrere Furchen. Sulcus antero- und posterolateralis verbinden die Ein- bzw. Austrittsstellen der Vorder- und Hinterwurzeln der Spinalnerven.
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Aufbau des Rückenmarks: Graue und weiße Substanz
Das Rückenmark lässt sich in graue und weiße Substanz gliedern. Im Zentrum liegt die graue Substanz ("Schmetterlingsfigur") umgeben vom Markmantel der weißen Substanz. Die seichten seitlichen Furchen, die den Austritt der vorderen und hinteren Spinalwurzeln markieren, teilen den Markmantel auf jeder Seite in zwei Hauptstränge: Vorderseitenstrang (Funiculus anterolateralis) und Hinterstrang (Funiculus posterior).
Das Verhältnis von grauer zu weißer Substanz ist in den einzelnen Abschnitten des Rückenmarks unterschiedlich. Die graue Substanz liegt zentral und enthält Neurone. Sie besitzt die Form eines Schmetterlings oder eines "H" und ordnet sich um den Zentralkanal an. Man unterscheidet ein vorderes und hinteres Horn grauer Substanz (Cornu anterius et posterius). Beide sind auf allen Ebenen des Rückenmarkes zu finden.
Die weiße Substanz liegt peripher zur grauen Substanz. Sie setzt sich aus markhaltigen Axonen zusammen. Durch die ein- und austretenen Nervenwurzeln wird sie grob in 3 bilateral paarige Säulen (Funiculi) gegliedert: Hinterstrang, Seitenstrang und Vorderstrang (letztere werden meist zum Vorderseitenstrang zusammengefaßt).
In der grauen Substanz werden ein vorderes und hinteres Horn grauer Substanz sowie (im Thorakolumbalbereich) ein Seitenhorn unterschieden. In der weißen Substanz werden grob Hinterstrang (HS, zwischen Sulcus posterior und hinterer seitlicher Längsfurche), Vorderstrang (VS, zwischen medianem Längsspalt und vorderer Seitenfurche) und Seitenstrang (SS, zwischen vorderer und hinterer Seitenfurche) unterschieden.
Neuronale Organisation der grauen Substanz
Neurone sind nicht gleichmäßig innerhalb der grauen Substanz des Rückenmarks verteilt. Das Hinterhorn enthält vorwiegend Zellen, die die Afferenzen mit anderen Regionen des ZNS verschalten. Das Vorderhorn enthält vorwiegend die motorischen Zellen, die die Skelettmuskulatur innervieren. Im Seitenhorn finden sich die motorischen Zellen des autonomen NS. Hinter-, Vorder- und Seitenhorn können in bestimmte Kerne unterteilt werden.
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Diese Kerne sind funktionell angeordnet und somatotopisch gegliedert. Die afferenten Nervenfasern treten als zentrale Fortsätze von Spinalganglienzellen durch die hintere Wurzel in das Rückenmark ein (Wurzelfasern). Die efferenten Nervenfasern treten durch die vordere Wurzel aus dem Rückenmark heraus. Die Hinterstränge beider Seiten liegen zwischen den Hinterhörnern (Hintersäulen). Die Vorderseitenstränge schließen sich ventral bis zur Mittellinie an.
Funktionelle Bahnen im Rückenmark
In der Vorderseitenstrangbahn liegen u.a. Tr. spino-thalamicus, Tr. spino-reticularis und Tr. spino-tectalis. Der Tr. spino-thalamicus (Tr. neo-spinothalamicus) leitet protopathische Sensibilität (Schmerz, Temperatur, Berührung). Der Tr. spino-reticularis (Tr. palaeo-spinothalamicus) ist Teil einer Verbindung zum Thalamus, die in der Formatio reticularis unterbrochen ist (Tr. palaeo-spinothalamicus). Er verläuft ipsi- und kontralateral in die Formatio reticularis. Diese Bahn dient der Leitung des dumpfen Schmerzes und spielt eine Rolle bei der Beeinflussung des Aufmerksamkeitsniveaus. Der Tr. spino-tectalis zieht gekreuzt gemeinsam mit dem Tr. spino-thalamicus lat. Er endet in den tiefen Schichten des Tectums und in der Substantia grisea centralis mesencephali. Diese Bahn spielt eine Rolle für visuo-motorische Reflexe (Stellungsänderungen der Augen bei Rumpfbewegungen) und für Abwehrreaktionen bei Schmerzreizen.
Bezogen auf die Lage des Zentralkanals wird die weiße Substanz, die die Mittellinie kreuzt, in eine dorsale und ventrale Kommissur getrennt. Die ventrale Kommissur ist wesentlich deutlicher als die dorsale erkennbar.
Das Rückenmark ist sowohl segmental als auch vertikal organisiert. Im einfachsten Fall sind 2 Neurone für die Aufnahme von Reizen und ihre Weitergabe in Form motorischer Aktivität vorhanden. Diese direkte Verbindung eines sensiblen Neurons mit einem oder mehreren motorischen Neuronen bildet den einfachen Reflexbogen. In der Regel sind jedoch Interneurone zwischen sensiblen und motorischen Neuronen eingeschaltet.
Man unterscheidet:
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- Aufsteigende Bahnen:
- Hinterstrangbahn (Fc. gracilis, Fc. cuneatus)
- Vorderseitenstrangbahn (Tr. spino-thalamicus)
- Kleinhirnbahnen (Tr. spino-cerebellaris anterior und posterior)
- Absteigende Bahnen:
- Pyramidenbahn (Tr. cortico-spinalis)
- Kurze Tractus: Fc. dorsolateralis, Fc. proprius, Fc. septomaginalis
Der Eigenapparat (propriospinaler Apparat) besteht aus der Gesamtheit aller Fasern (sog. Grundbündel) und Schaltneurone, die innerhalb des Rückenmarks verbleiben. Sie bilden dort lokale Verbindungen oder kurze Leitungsbahnen, die einzelne Abschnitte innerhalb des Rückenmarks verbinden. Er dient damit der Koordinierung von Einzelleistungen „vor Ort“ und ermöglicht damit eine einheitliche Leistung über mehrere Segmente.
Rückenmarkshäute und Versorgung
Wie das Gehirn wird das Rückenmark von drei Hirnhäuten umhüllt: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater. Der spinale Epiduralraum ist daher als „echter“ Raum repräsentiert; er wird von Fettgewebe und dem vertebralen venösen Plexus ausgefüllt.
Zur Versorgung des Rückenmarks gibt es sowohl longitudinal wie transversal (segmental) verlaufende Gefäße. Die längs verlaufenden Gefäße entstammen aus der A. vertebralis und werden durch die unpaare A. spinalis anterior und die beiden paarigen Aa. spinales posteriores gebildet. Die A. spinalis anterior verläuft median im Sulcus medialis ant., die Aa. spinales post. an der Eintrittsstelle der hinteren Wurzel. Die segmentale Versorgung erfolgt aus (interkostalen u.a. ) Ästen von Arterien, die außerhalb der Wirbelsäule liegen. Sie treten als kleine segmental verlaufende Arterien durch die Foramina intervertebralia in den Wirbelkanal ein. Jede segmentale A. spinalis teilt sich in eine A. radicularis ant. und post., die jeweils mit den Nervenwurzeln verlaufen und mit den längs verlaufenden Gefäßen anastomosieren.
Der venöse Abfluss erfolgt zunächst in 6 längs verlaufende, stark gewundene Kanäle, die in ihrer Gesamtheit den Plexus vertebralis bilden und mit dem venösen System der Hirnvenen und Sinus des Schädels anastomosieren.
Spinalnerven: Verbindung zur Peripherie
Das Rückenmark liegt an der dorsalen Rumpfseite innerhalb des Wirbelkanals. Der 1. Zervikalnerv tritt oberhalb des 1. Wirbelkörpers, der 8. Zervikalnerv tritt unterhalb des 7. Halswirbels aus. Die übrigen Rückenmarksnerven werden nach dem Wirbelkörper benannt, unter dem sie austreten. Anschwellungen entstehen an den Ein- und Austrittsorten der Nerven der oberen und unteren Extremitäten.
Die Graue Substanz wird in Vorder-, Seiten- und Hinterhorn unterteilt. Sie nimmt afferente Informationen auf und gibt diese entweder an die Peripherie oder an des Gehirn weiter. Die weiße Substanz enthält längs verlaufende Bündel (= Säulen). Diese sind somatotopisch gegliedert.
Die Wirbelsäule: Schutz und Stabilität
Die menschliche Wirbelsäule, oder Columna vertebralis, ist die wichtigste anatomische und funktionelle Achse des menschlichen Körpers. Sie erstreckt sich von der Basis des Schädels bis kaudal vom Kreuzbein und begrenzt das Rückenmark und die Nervenwurzeln. Die Wirbelsäule besteht aus 33 hintereinander angeordneten Wirbeln, die durch die Bandscheiben und Bänder verbunden sind.
Anatomische Details der Wirbel:
- Foramen transversum: Foramen (Öffnung) in jedem Querfortsatz, Durchgangsöffnung für die nach kranial zum Gehirn verlaufende A. vertebralis.
- Foramen vertebrale: Große zentrale Öffnungen in den Wirbeln, die in ihrer Gesamtheit den Spinalkanal bilden. Das Rückenmark verläuft durch das Foramen vertebrale, wobei Nervenwurzeln durch die Foramina intervertebrale austreten.
Abschnitte der Wirbelsäule:
- Halswirbelsäule (HWS):
- Arcus posterior, auf dem sich der Sulcus arteriae vertebralis befindet, in dem die Aa. vertebrales verlaufen.
- Processus transversi ragen weit nach lateral: bilden auf jeder Seite ein Foramen transversarium (dort verläuft der A. vertebralis).
- Der 1. und 2. Halswirbel werden Atlas bzw. Axis genannt.
- Kreuzbein (Os sacrum): Das Steißbein setzt sich am unteren Teil des Kreuzbeins fort.
Bänder der Wirbelsäule:
Die Wirbelsäule wird durch Bänder stabilisiert, darunter:
- Lig. longitudinale anterius: Verhindert übermäßige Extension.
- Lig. longitudinale posterius: Schmaler als das Lig. longitudinale anterius. Verhindert übermäßige Flexion.
- Lig. supraspinale: Verschmilzt nach oben mit dem Lig. nuchae.
- Ligg. interspinalia: Verbinden die Dornfortsätze benachbarter Wirbel.
- Ligg. flava: Verbinden die Wirbelbögen benachbarter Wirbel.
Bewegung und Stabilität:
Die räumlichen Ausrichtung der Gelenkflächen in bestimmten Wirbelsäulenabschnitte ermöglichen gewisse Bewegungen besser. Der Neigungswinkel der Gelenkflächen variiert: HWS 45°, BWS 80°, LWS 90°.
Klinische Relevanz: Erkrankungen der Wirbelsäule und des Rückenmarks
Erkrankungen der Wirbelsäule und des Rückenmarks können vielfältige neurologische Symptome verursachen.
- Bandscheibenvorfall: Ein Bandscheibenvorfall tritt auf, wenn der Nucleus pulposus (Gallertkern) durch den Anulus fibrosus (Faserring) prolabiert oder bricht. Diese Herniation führt zu Schmerzen durch Reizung und Verletzung benachbarter Nervenwurzeln und des umgebenden Gewebes. Bandscheibenvorfälle treten am häufigsten in der Hals- oder Lendenwirbelsäule auf.
- Degenerative Bandscheibenerkrankungen: Bandscheiben unterliegen alters- und traumabedingten Veränderungen. Die Proteoglykan- und Wasserkonzentrationen nehmen in der Bandscheibe ab, was die Höhe der Bandscheibe verringert und zu anatomischen und biomechanischen Veränderungen führt.
- Spinalkanalstenose: entsteht durch eine Verengung des Spinalkanals. Spinalkanalstenose wird je nach Lokalisation als zentrale und/oder laterale Stenose bezeichnet. Rückenmark oder die Blutgefäße können von der Kompression betroffen sein.
- Kyphose: übermäßige Brustkrümmung; kann angeboren auftreten oder auf ein traumatisches Ereignis zurückzuführen sein.
- Skoliose: Seitliche Verbiegung der Wirbelsäule.
- Spina bifida occulta: Ein "verborgener Spaltwirbel", der für eine Neuralrohrfehlbildung sorgen kann.
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