Die weiße Substanz des Rückenmarks: Aufbau, Funktion und klinische Bedeutung

Die weiße Substanz ist eine essenzielle Struktur des zentralen Nervensystems und spielt eine Schlüsselrolle in der Signalübertragung zwischen verschiedenen Hirnregionen sowie zwischen Gehirn und Rückenmark. Sie besteht hauptsächlich aus myelinisierten Nervenfasern, die für eine schnelle Weiterleitung elektrischer Signale sorgen.

Was ist die weiße Substanz?

Die weiße Substanz (Substantia alba) umfasst alle Bereiche des zentralen Nervensystems, die überwiegend aus myelinisierten Axonen bestehen und nur in geringer Anzahl unmyelinisiert vorliegen. Diese Axone sind von Myelinscheiden umhüllt, die aus Lipiden und Proteinen bestehen und eine elektrische Isolation bewirken. Die Bezeichnung stammt von ihrer hellen Farbe, die im Vergleich zur grauen Substanz auffällt.

Unterschiede zur grauen Substanz

Der wichtigste Unterschied zur grauen Substanz liegt in ihrer Zusammensetzung und Funktion. Während die graue Substanz überwiegend aus Zellkörpern, Dendriten und Synapsen besteht und somit vor allem für die Verarbeitung und Integration von Informationen zuständig ist, enthält die weiße Substanz vor allem lange, myelinisierte Nervenfasern, die Informationen über weite Strecken leiten. Im Gehirn liegt die weiße Substanz größtenteils unterhalb der Großhirnrinde. Besonders große Anteile finden sich in der inneren Kapsel (Capsula interna), die unter anderem motorische und sensorische Bahnen enthält. Im Rückenmark umgibt die weiße Substanz die zentrale, schmetterlingsförmige graue Substanz.

Aufbau der weißen Substanz

Die weiße Substanz setzt sich aus Millionen von myelinisierten Nervenfasern zusammen, die je nach ihrer Funktion und Verbindungsmuster in drei Hauptbahnen unterteilt werden:

• Assoziationsfasern: Sie verlaufen innerhalb einer Gehirnhälfte und verbinden dort verschiedene kortikale Regionen miteinander.
• Kommissurenfasern: Sie verbinden die beiden Gehirnhälften miteinander und sorgen für die Kommunikation zwischen entsprechenden Arealen der linken und rechten Hemisphäre. Die größte und bekannteste dieser Faserbahnen ist das Corpus callosum, eine dichte Struktur aus Nervenfasern.
• Projektionsfasern: Sie stellen die Verbindung zwischen dem Gehirn und anderen Bereichen des Nervensystems her. Diese Fasern verlaufen vertikal und leiten Signale sowohl vom Gehirn in tiefere Strukturen wie das Rückenmark und umgekehrt.

Funktion der weißen Substanz

Die Hauptfunktion der weißen Substanz liegt in der schnellen und effizienten Weiterleitung von Nervenimpulsen. Myelinisierte Axone sorgen dafür, dass Signale mit hoher Geschwindigkeit zwischen verschiedenen Nervenzentren übermittelt werden.

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Das Rückenmark ist ein Teil des zentralen Nervensystems (ZNS) und der Hauptleitungsweg, der das Gehirn mit dem Körper verbindet. Es ist in Zervikal-, Thorakal-, Lumbal- und Sakralregion unterteilt. Da man annehmen möchte, dass das Rückenmark mehr Platz braucht, um seine wichtige Aufgabe im Körper zu erfüllen, ist dieser Fakt vielleicht etwas überraschend: Bereits im Alter von fünf Jahren ist bei Menschen das Rückenmark etwa 45 cm lang - und länger wird es auch nicht. In den verschiedenen Abschnitten der Wirbelsäule unterschiedlich dick - der Durchmesser beträgt ca.

Die Funktion des Rückenmarks besteht darin, als eine Art Vermittler zu wirken. Es leitet also einerseits das Signal „Bewege deine Beine“ vom Gehirn in deinen Körper. Außerdem ist das Rückenmark auch wichtig für die Entstehung von Reflexen. Unter einem Reflex verstehst du eine unwillkürliche, also nicht gesteuerte, Reaktion auf einen bestimmten Reiz. Das bedeutet, die Antwort wird direkt vom Rückenmark aus gesendet, ohne dass das Gehirn eine Rolle spielt. Wenn wir eine heiße Tasse anfassen, zuckt unsere Hand zurück. Diese unwillkürliche Reaktionsfolge wird auch als Reflex bezeichnet. Die Verarbeitung des aufgenommenen Reizes, in diesem Fall Hitze, erfolgt nicht zwangsläufig im Gehirn. Manchmal übernimmt das Rückenmark als „Zentrale“ die Auswertung und Beantwortung empfangener Reize. Hast du schon einmal die Erfahrung gemacht, dass du schnell deine Hand von einer heißen Herdplatte weggezogen hast? Diese blitzschnelle Bewegung wird durch dein Rückenmark gesteuert. Informationen über die Hitze werden durch Nervenbahnen an dein Rückenmark gesendet, das sofort einen Reflex auslöst, um deine Hand zu schützen.

Das Rückenmark arbeitet auch unabhängig vom Gehirn. Als wichtiges Reflexzentrum steuert es den Ablauf vieler Reflexe unseres Körpers, die wir unbewusst ausführen. Viele dienen dem Schutz des Körpers und sind von Geburt an vorhanden. Man kann sie also weder erlernen noch vergessen. Ein ebenfalls wichtiger Reflex ist der Schmerzreflex. Was passiert dabei? Treten wir barfuß auf einen spitzen Stein oder fassen an den Dorn einer Rose, ziehen wir Fuß bzw. Hand reflexartig zurück. Der Reiz wird von den Sinneszellen, in diesem Fall von den Tastsinneszellen der Haut, aufgenommen. Die aus dem Reiz entstandene Erregung wird in Form eines elektrischen Signals über die sensiblen Nerven zum Rückenmark weitergeleitet. Wir erinnern uns, dass die sensorischen Nerven über das Hinterhorn in das Rückenmark eintreten. In der grauen Substanz des Rückenmarks werden die elektrischen Erregungen der sensiblen Nerven über Synapsen direkt auf die motorischen Nerven übertragen. Die motorischen Nerven leiten die Erregungen an die Muskeln weiter und diese kontrahieren. Das Bein bzw.

Das Rückenmark ist für die Weiterleitung der Nervensignale verantwortlich, die nicht nur willkürliche Bewegungen wie das Greifen eines Gegenstandes oder das Öffnen einer Tür steuern, sondern auch die unwillkürlichen Bewegungen wie z. B. Jede Bewegung, beispielsweise beim Laufen, Schwimmen oder Klettern, führen wir bewusst aus. Unser Gehirn gibt den entsprechenden Befehl in Form von elektrischen Signalen aus. Diese Signale werden über das Rückenmark und die motorischen Nerven an unsere Muskeln weitergeleitet, die daraufhin kontrahieren. Eine häufige Verwechslung ist, dass das Rückenmark selbst Signale erzeugt.

Plastizität der weißen Substanz

Während lange Zeit angenommen wurde, dass hauptsächlich die graue Substanz für neuronale Anpassungen verantwortlich ist, zeigen neuere Studien, dass sich auch die weiße Substanz strukturell verändern kann. Myelinisierung, also die Bildung neuer Myelinscheiden um Nervenfasern, kann sich durch Lernen und Training verbessern. Beispielsweise konnten Forscher nachweisen, dass intensives Klavierspielen oder das Erlernen einer neuen Sprache die Dichte und Organisation der weißen Substanz positiv beeinflusst.

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Klinische Bedeutung

Veränderungen oder Schädigungen der weißen Substanz können gravierende neurologische Erkrankungen zur Folge haben. Einige Beispiele sind:

• Multiple Sklerose (MS): Bei dieser Autoimmunerkrankung greift das Immunsystem die Myelinscheiden der weißen Substanz an, was zu Entzündungen, Vernarbungen (Plaques) und Funktionsausfällen führt. Multiple Sklerose ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung, die zur Demyelinisierung des zentralen Nervensystems (ZNS) führt. Multiple Sklerose ist die häufigste demyelinisierende Erkrankung, wobei vor allem junge Frauen* betroffen sind. Das klinische Erscheinungsbild variiert stark je nach Lokalisation der Läsionen, beinhaltet jedoch typischerweise neurologische Symptome, die das Sehvermögen, die motorischen Funktionen, die Sensorik und die autonome Funktion beeinträchtigen.
• Leukoenzephalopathien: Diese Gruppe seltener Erkrankungen betrifft die weiße Substanz und kann genetisch bedingt oder erworben sein.
• Altersbedingte Degeneration: Mit zunehmendem Alter nimmt das Volumen in bestimmten Regionen der weißen Substanz ab, was unter anderem mit einer Abnahme der kognitiven Leistungsfähigkeit in Verbindung gebracht wird.
• 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.
• 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.
• Bandscheibenvorfall (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.
• Myelitis: seltene Erkrankung mit meist immunologischen oder allergischen Ursachen. Entzündung kann diffus über das gesamte Rückenmark verteilt sein oder herdartig (= disseminierte Myelitis) in Erscheinung treten.
• Neuralrohrdefekte: verursacht durch den fehlerhaften Verschluss des Neuralrohrs während der Embryonalentwicklung, was möglicherweise zu einer Vorwölbung von Neuralgewebe führt. Wirbelsäule) sein. Ultraschall (Sonographie) und mütterlichem α-Fetoprotein-Spiegel ist üblich. Die Behandlung eines offenen Neuralrohrdefektes erfolgt hauptsächlich chirurgisch.

Aufbau des Rückenmarks im Detail

Das Rückenmark (lat. Medulla spinalis) ist ein im Inneren der Wirbelsäule liegender Strang aus Nervengewebe. Das Rückenmark ist von drei Rückenmarkshäuten umhüllt. Es gibt eine äußere, harte Rückenmarkshaut (Dura mata spinalis), eine mittlere Spinnwebhaut (Arachnoidea spinalis) und eine innere, weiche Rückenmarkshaut (Pia mata spinalis). Zudem liegt das Rückenmark im Wirbelkanal der menschlichen Wirbelsäule und ist von den knöchernen Wirbelkörpern gut geschützt.

Das Rückenmark läuft, geschützt im Wirbelkanal deiner Wirbelsäule, an deinem Rücken entlang. Vom Kopf ausgehend (kranial) in Richtung Steißbein (kaudal), kannst du es in verschiedene Segmente einteilen. Dabei ist der Aufbau des Rückenmarks symmetrisch, sodass aus jedem Segment jeweils ein spinales Nervenpaar entspringt. Dabei kannst du das Rückenmark aber nicht nach den einzelnen Wirbeln deiner Wirbelsäule einteilen. Das liegt daran, dass das Rückenmark kürzer als die Wirbelsäule ist. Denn ab dem ersten Lendenwirbel endet es als Markkegel (Conus medullaris). Danach läuft nur noch ein Nervenfaserbündel weiter. Genau wie dein Gehirn ist auch das Rückenmark von schützenden, sogenannten Rückenmarkshäuten, umhüllt. Du kannst sie in zwei Gewebeschichten einteilen. Genau wie im Gehirn kannst du hier zwischen grauer und weißer Substanz unterscheiden. Du kannst erkennen, dass sich in der Mitte die schmetterlingsförmige graue Substanz befindet. Sie wird umgeben von der weißen Substanz. Außerdem siehst du, dass dem Rückenmark rechts und links Nervenwurzeln entspringen, aus denen sich dann die Spinalnerven bilden.

Bis wohin reicht eigentlich das Rückenmark? Das Rückenmark schließt am Hirnstamm, dem Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark, an und reicht bis zum Bereich der Lendenwirbel. Am unteren Ende verjüngt sich das Rückenmark zum Conus medullaris und endet als dünner Strang (Filum terminale). Schaut man sich das Rückenmark im Querschnitt an, sieht man im Inneren eine schmetterlingsförmige, graue Substanz. Der zum Bauch gewandte, breite Teil der grauen Substanz wird Vorderhorn genannt, der zum Rücken gewandte, schmalere Teil Hinterhorn. Die graue Substanz besteht vorwiegend aus Zellkörpern von Nervenzellen. Die schmetterlingsförmige graue Substanz (Substantia grisea) besteht aus den zwei breiteren „Flügeln“ vorne (in Richtung Bauch, ventral) und den zwei schmaleren „Flügeln“ hinten (in Richtung Rücken, dorsal). Aus dem Vorderhorn entspringen also die motorischen Vorderwurzeln, während die sensiblen Hinterwurzeln zum Hinterhorn des Rückenmarks laufen. Die beiden Spinalnervenwurzeln vereinen sich dann zum sogenannten Spinalnerv. Er geht in viele Nerven des peripheren Nervensystems über. Das sind Nerven die beispielsweise Informationen an Muskeln weiterleiten.

Zwischen zwei Wirbelkörpern der Wirbelsäule treten seitlich paarige Rückenmarksnerven (rechts und links der Wirbelsäule) aus. Insgesamt gibt es 31 Paar Rückenmarksnerven. Jeder einzelne Rückenmarksnerv hat zwei Wurzeln. Zur Bauchseite gelegen befindet sich die vordere Wurzel. Hier verlaufen die motorischen Nerven. Sie leiten die Signale aus dem Rückenmark zu den Muskeln. Die zum Rücken gewandte, hintere Wurzel enthält die sensiblen Nerven mit einem Nervenknoten, dem Spinalganglion. In dem Nervenknoten liegen die Zellkörper der sensiblen Nervenzellen. Diese Nerven leiten Signale von den Sinneszellen zum Rückenmark. Die Nervenfasern der vorderen und hinteren Wurzel vereinen sich im Spinalnerv.

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Die weiße Substanz im Rückenmark

Die weiße Substanz umgibt die graue Substanz im Rückenmark und enthält die entsprechenden Bahnen der Nervenfasern. In der weißen Substanz befinden sich aufsteigende und absteigende Nervenbahnen. Die aufsteigenden (afferenten) Bahnen laufen vom Rückenmark zum Gehirn und leiten Signale aus der Umwelt oder deinem Körper ins Gehirn. vom Gehirn zurück zum Rückenmark zuständig. Die wichtigste und größte motorische Nervenbahn ist die sogenannte Pyramidenbahn.

Die größte vom Gehirn durch das Rückenmark absteigende Bahn ist die Pyramidenbahn (siehe auch Kapitel "Funktionelle Systeme"). Der Spinalnerv enthält alle Fasern, aufsteigende (afferente) wie absteigende (efferente), und geht in Nerven des peripheren Nervensystems über [peripheres Nervensystem‎]. Im Spinalnerv, also kurz vor Eintritt ins / Austritt aus dem Rückenmark, erfolgt die Aufteilung in die Fasern der auf- und absteigenden (afferenten und efferenten) Bahnen.

Blutversorgung und klinische Untersuchung

Das Rückenmark wird von zwei Quellen aus mit Blut versorgt: von den Wirbelarterien und von den Segmentarterien [siehe Arterie‎]. 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.

Reflexe und Rückenmark

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. 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. Bei einem Fremdreflex gehören Reizempfänger und Reizbeantworter 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 [siehe peripheres Nervensystem‎], gesteigerte Reflexe auf Störungen des Zentralnervensystem‎s.

Schädigung des Rückenmarks

Das Rückenmark kann geschädigt werden, was zu Bewegungs-, Gefühls- oder Reflexeinschränkungen führen kann. Der Grad der Auswirkungen hängt dabei vor allem mit dem Ort der Beschädigung zusammen. Je höher die Stelle liegt, an der das Rückenmark beschädigt ist, desto größer sind die Einschränkungen. 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 von Muskeln. 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. 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. Das Rückenmark ist ein hochsensibles Gewebe, besteht aus ca. einer Milliarde Neuronen und verläuft als Verlängerung des Gehirns durch den schützenden knöchernen Tunnel der Wirbelsäule.

Eine Verletzung des Rückenmarks beispielsweise durch Frakturen in der Wirbelsäule kann zum Querschnittssyndrom führen.

Anästhesie und Rückenmark

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.

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