Die Wirbelsäule: Anatomie und Funktion von Wirbelkörpern und Rückenmark

Die Wirbelsäule bildet die zentrale Stütze des menschlichen Körpers und ermöglicht den aufrechten Gang. Sie ist nicht nur ein tragendes Element, sondern auch ein Schutzorgan für das empfindliche Rückenmark. Ihre komplexe Anatomie und die enge Verbindung zwischen Wirbelkörpern und Rückenmark sind entscheidend für die Beweglichkeit, Stabilität und die reibungslose Funktion des Nervensystems.

Die Wirbelsäule als zentrales Stützsystem

Die Wirbelsäule, auch Rückgrat genannt, erstreckt sich vom Kopf bis zum Becken und dient als tragende Struktur des Körpers. Sie ermöglicht eine aufrechte Körperhaltung und gewährleistet gleichzeitig die Flexibilität für vielfältige Bewegungen. Als "knöcherne Mitte" verbindet sie Kopf, Brustkorb, Becken, Schultern, Arme und Beine miteinander.

Aufbau der Wirbelsäule

Die Wirbelsäule eines Erwachsenen besteht in der Regel aus 33 Wirbeln, die in fünf Abschnitte unterteilt werden:

• Halswirbelsäule (HWS): 7 Wirbel (C1 bis C7)
• Brustwirbelsäule (BWS): 12 Wirbel (Th1 bis Th12)
• Lendenwirbelsäule (LWS): 5 Wirbel (L1 bis L5)
• Kreuzbein (Os sacrum): 5 miteinander verwachsene Wirbel (S1 bis S5)
• Steißbein (Os coccygis): 3 bis 5 miteinander verwachsene Wirbel

Die Wirbel werden von Fachleuten für jeden Abschnitt von oben nach unten durchnummeriert und abgekürzt: Halswirbelkörper mit C, Brustwirbelkörper mit Th, Lendenwirbelkörper mit L und das Kreuzbein mit S. Die Wirbelsäule beginnt oben also mit dem Wirbelkörper C1, nach dem C7 kommt der Th1 und so weiter.

Beweglichkeit und Stabilität

Die Wirbelsäule ist in ihren verschiedenen Abschnitten unterschiedlich beweglich. Am flexibelsten ist die Halswirbelsäule. Deshalb kann man den Kopf in fast alle Richtungen drehen und neigen. Kreuz- und Steißbein sind unbeweglich und bestehen bei Erwachsenen nur aus einem Knochen. Bei Kindern bilden noch mehrere Wirbelknochen das Kreuz- und Steißbein, die nach und nach zusammenwachsen.

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Die Wirbel müssen umso mehr Gewicht tragen, je weiter unten sie angeordnet sind. Daher sind zum Beispiel die Lendenwirbel größer und stabiler als die oberen Wirbel.

Die Hals- und Lendenwirbelsäule sind etwas nach vorne geschwungen. Diese natürlichen Krümmungen werden als Lordose bezeichnet.

Die Brustwirbelsäule und das Kreuzbein (Sacrum) sind leicht nach hinten geschwungen. Diese natürlichen Krümmungen werden als Kyphose bezeichnet.

Die s-förmige Krümmung macht die Wirbelsäule belastbar: Sie hilft, in der aufrechten Position die Balance zu halten, fängt beim Gehen Erschütterungen ab und schützt die Wirbel vor Brüchen. Die doppelte S-Form entwickelt sich erst nach der Geburt, wenn die Wirbelsäule immer stärker belastet wird, weil das Kind anfängt, den Kopf zu heben, zu krabbeln und schließlich zu laufen.

Von hinten betrachtet gleicht die Wirbelsäule einem geraden Stab. Krümmt sie sich zu Seite, kann das auf eine Skoliose (im Jugendalter oder als Alterserscheinung) hinweisen.

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Aufbau eines einzelnen Wirbels

Bis auf die ersten beiden Halswirbel sowie Kreuz- und Steißbein bestehen alle Wirbel aus einem Wirbelkörper, der nach vorne zeigt - also zur Körpermitte hin - und einem Dornfortsatz, der nach hinten zeigt.

Der Wirbelbogen verbindet Wirbelkörper und Dornfortsatz und bildet in seiner Mitte einen Hohlraum, das Wirbelloch. Die übereinanderliegenden Wirbellöcher aller Wirbel bilden den Wirbelkanal.

Bandscheiben als Stoßdämpfer

Zwischen den Wirbelkörpern befinden sich insgesamt 23 elastische Bandscheiben - außer zwischen Schädel und erstem Halswirbel sowie zwischen erstem und zweitem Halswirbel. Die Bandscheiben sind zwischen 5 und 10 mm dick und bestehen aus einer festen, mehrschichtigen Hülle aus Knorpelfaser und einem gelartigen Kern (Gallertkern).

Bandscheiben wirken wie Stoßdämpfer zwischen den einzelnen Wirbeln: Sie federn Stöße ab, die zum Beispiel beim Laufen oder Springen auf die Wirbelsäule wirken. Sie sorgen auch dafür, dass die Wirbelsäule beweglich ist und man sich bücken oder den Oberkörper drehen kann. Außerdem halten die Bandscheiben zusammen mit den Muskeln des Oberkörpers die Wirbelsäule stabil in ihrer Form, sodass die Wirbel nicht kippen oder verrutschen.

Bandscheiben funktionieren wie ein Schwamm: Wenn sie belastet werden, verlieren sie Flüssigkeit und werden dünner; bei Entlastung nehmen sie Flüssigkeit auf und werden wieder dicker. Da die meisten Menschen ihre Wirbelsäule tagsüber belasten und nachts beim Liegen entlasten, sind sie abends um etwa 1,5 bis 2 cm kleiner als morgens.

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Schon bei Menschen zwischen 20 und 30 Jahren setzen Verschleißerscheinungen an der Wirbelsäule ein - das ist ein normaler Teil des Älterwerdens. Die Bandscheiben werden dünner (Bandscheibendegeneration), deshalb sitzen die Wirbelkörper dichter aufeinander und die Wirbelsäule krümmt sich stärker. Im Alter ist man deshalb meist um einige Zentimeter kleiner als in jüngeren Jahren.

Durch den Verschleiß der Bandscheiben kann es zu weiteren Veränderungen an der Wirbelsäule kommen, zum Beispiel einem Bandscheibenvorfall oder einer Facettengelenkarthrose (Spondylose).

Das Rückenmark: Schutz und Funktion

Die Knochen der Wirbelsäule schützen das Rückenmark, das im sogenannten Wirbelkanal verläuft.

Aufbau und Verlauf des Rückenmarks

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist ein Strang von Nervenzellen und ihren langen Fortsätzen. Er liegt im Wirbelkanal innerhalb der knöchernen Wirbelsäule und reicht vom Hirnstamm bis zu den unteren Lendenwirbeln. Das Rückenmark ist für die Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper zuständig.

Das Rückenmark bildet zusammen mit dem Gehirn das zentrale Nervensystem. Über die komplexen Nervenbahnen des Rückenmarks werden Signale zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper (Peripherie) hin und her geleitet.

Das Rückenmark ist rund 45 Zentimeter lang und hat einen Durchmesser von etwa einem Zentimeter.

Das Rückenmark liegt im Wirbelkanal (Spinalkanal). Das ist ein knöcherner Kanal innerhalb der Wirbelsäule.

Das Rückenmark besteht aus Nerven, genauer gesagt aus Nervenzellkörpern und -fasern. Diese bilden ein komplexes Gebilde aus aufsteigenden sensiblen und absteigenden motorischen Nervenbahnen:

• Die sensiblen Bahnen leiten Signale aus der Körperperipherie ans Gehirn weiter, also von unten nach oben (daher aufsteigend genannt).
• Die motorischen Bahnen übermitteln Signale des Gehirns an die Muskulatur, also von oben nach unten (daher absteigend genannt).

Nervenwurzeln und Spinalnerven

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).

Die Paare aus vorderen und hinteren Nervenwurzelfasern ragen rechts und links zwischen den Wirbeln aus dem Rückenmark heraus. Sie gliedern das Rückenmark in Segmente, die den verschiedenen Körperregionen zugeordnet sind. Insgesamt gibt es 31 bis 33 dieser Segmente:

• acht Halssegmente
• zwölf Brustsegmente
• fünf Lendensegmente
• fünf Kreuzbeinsegmente
• ein bis drei Steißbeinsegmente

Rückenmark im Querschnitt

Der Rückenmark-Aufbau lässt sich im Querschnitt genauer erkennen. Unter dem Mikroskop sieht man die sogenannte graue Substanz sowie die weiße Substanz.

• Graue Substanz: Die graue Substanz liegt schmetterlingsförmig mittig im Rückenmark und wird von der weißen Substanz umhüllt. Sie besteht vor allem aus Nervenzellkörpern. Ihre Aufgabe ist es, Reize aus Hirn und Peripherie aufzunehmen und zu verarbeiten. Die graue Substanz gliedert sich in drei Abschnitte, die jeweils spezifische Aufgaben bei der Reizaufnahme und -verarbeitung haben: Hinterhorn, Zwischenhorn, Vorderhorn.
• Weiße Substanz: Die weiße Substanz im Rückenmark besteht hauptsächlich aus Axonen. Das sind lange Nervenzellfortsätze. Sie leiten die Nervenimpulse aus dem Gehirn oder der Peripherie weiter.

Rückenmarkshäute

Das Rückenmark wird von drei bindegewebigen, dünnen Schichten umhüllt: den Rückenmarkshäuten. Von außen nach innen sind dies:

• die harte Außenhülle namens Dura mater spinalis
• die weichere Zwischenhaut namens Arachnoidea spinalis
• die zarte Innenhaut namens Pia mater spinalis

Zwischen der mittleren und der inneren Rückenmarkshaut liegt ein spaltförmiger Raum, der mit Nervenwasser (Liquor) gefüllt ist. Mediziner nennen ihn Subarachnoidalraum.

An seinem oberen Ende mündet das Rückenmark in das verlängerte Mark (Medulla oblongata). Dieser Teil des Hirnstamms tritt über ein großes Loch (Foramen magnum) in den knöchernen Schädel ein. An dieser Stelle gehen die Rückenmarkshäute in die Hirnhäute über.

Das Rückenmark ist etwas kürzer als die Wirbelsäule. Deshalb verlaufen die Spinalnerven unterhalb des Rückenmarks als Fasergeflecht durch den Wirbelkanal, ähnlich einem Pferdeschwanz. Diesen untersten Rückenmarksabschnitt nennen Mediziner deshalb auch «Cauda equina» (lateinisch für «Pferdeschwanz»).

Funktion des Rückenmarks

Das Rückenmark hat die Aufgabe, Signale zwischen Gehirn und Körperperipherie weiterzuleiten. Es fungiert somit als Verbindungsapparat zwischen dem Gehirn und der Peripherie des Körpers:

• Weiterleiten von Signalen aus der Peripherie ans Gehirn: Wenn beispielsweise Sensoren in der Haut eine Berührung wahrnehmen, gelangt dieser Reiz über angeschlossene periphere Nerven zu den Spinalnerven und weiter über die Hinterwurzeln ins Rückenmark. Dieses leitet das Signal über sensible Nervenbahnen ins Gehirn.
• Weiterleiten von Signalen vom Gehirn an die Peripherie: Befiehlt das Gehirn zum Beispiel, die Hand auszustrecken, gelangt dieses Signal über absteigende motorische Nervenbahnen im Rückenmark an die Körperperipherie: Die motorischen Nerven treten an der sogenannten Vorderwurzel als motorische Nervenfasern aus dem Rückenmark aus. Sie übermitteln den Befehl über die zugehörigen Spinalnerven an periphere Nerven, die ihrerseits die entsprechende Muskeln «informieren».

Reflexe

Manche Körperreaktionen werden vom Rückenmark selbstständig ausgelöst, ohne Beteiligung des Gehirns. Es handelt sich dabei um Reflexe.

Wenn etwa die Hand versehentlich die heiße Herdplatte berührt, zuckt sie reflexartig zurück. Diese schnelle Reaktion ist möglich, weil der Schmerzreiz nicht zuerst an das Gehirn weitergeleitet wird. Anderenfalls wäre die Reaktionszeit zu lang, und die Hand schon verbrannt, bevor der Befehl des Gehirns, die Hand zurückzuziehen, bei den Handnerven ankommt.

Erkrankungen des Rückenmarks

Das Rückenmark kann bei verschiedenen Krankheiten und Verletzungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Der medizinische Fachbegriff für eine Schädigung des Rückenmarks jeglicher Ursache lautet Myelopathie. Es zählen dazu 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)

Welche Symptome eine Myelopathie hervorruft, hängt davon ab, in welcher Höhe und in welchem Ausmaß das Rückenmark geschädigt ist. Möglich sind zum Beispiel Missempfindungen wie Kribbelgefühle (etwa in den Händen und Armen), Lähmungen (bis hin zur Querschnittslähmung) sowie Probleme beim Wasserlassen und Stuhlgang.

Zusammenspiel von Wirbelkörpern und Rückenmarksnerven

Zwei benachbarte Wirbelbögen bilden auf beiden Seiten der Wirbelsäule zusammen eine Lücke, durch die rechts und links jeweils ein Rückenmarksnerv (Spinalnerv) das Rückenmark verlässt. Die Spinalnerven leiten Signale des Gehirns über das Rückenmark an die Muskeln des Skeletts und an die inneren Organe weiter. Umgekehrt melden sie Berührungen, Druck, Kälte, Wärme, Schmerz und andere Empfindungen von der Haut, den Muskeln, den Gelenken und den inneren Organen über das Rückenmark an das Gehirn. Rückenmark und Gehirn bilden zusammen das zentrale Nervensystem.

Das Rückenmark endet an der oberen Lendenwirbelsäule. Von dort läuft nur noch ein Bündel von Spinalnerven nach unten weiter.

Der Wirbelkanal und seine Bedeutung

Der Wirbelkanal, auch Spinalkanal genannt, ist eine zentrale anatomische Struktur der Wirbelsäule und spielt eine entscheidende Rolle im menschlichen Nervensystem. Veränderungen oder Erkrankungen in diesem Bereich, wie etwa eine Spinalkanalstenose, können schwerwiegende Auswirkungen auf die Bewegungsfähigkeit und das Schmerzempfinden haben.

Der Wirbelkanal wird durch die Wirbellöcher aller Wirbelkörper gebildet. Das Wirbelloch (Foramen vertebrale) eines einzelnen Wirbelkörpers wird von vorne durch den Wirbelkörper an sich und von hinten durch den Wirbelbogen gebildet. Je nach Lokalisation des Wirbelkörpers besitzt das Foramen vertebrale eine unterschiedliche Form: Die Wirbellöcher der Halswirbelsäule haben eine große dreieckige Form.

Wirbelbogen

Der Wirbelbogen ist ein knöcherner Teil eines Wirbels, der gemeinsam mit dem Wirbelkörper den Wirbelkanal bildet. Der Wirbelkanal erfüllt eine zentrale Funktion im menschlichen Körper, indem er das Rückenmark sowie die darin verlaufenden Nervenwurzeln schützt und ihnen einen sicheren Verlauf durch die Wirbelsäule ermöglicht. Als knöcherner Kanal umschließt er das empfindliche Nervengewebe und bewahrt es vor äußeren Einwirkungen und Verletzungen. Darüber hinaus trägt er durch seine Einbindung in die Wirbelsäule zur Stabilität des Körpers bei, ermöglicht aber auch eine gewisse Beweglichkeit, ohne das Rückenmark zu gefährden.

Spinalkanalstenose

Die Spinalkanalstenose ist eine Verengung des Wirbelkanals meist verursacht durch degenerative Veränderungen des Knochenmaterials an der Wirbelsäule. So befeuern Spondylophyten, eine Arthrose der Facettengelenke und Degenerationen an der Bandscheibe den Prozess. Klassischerweise ist die Lendenwirbelsäule betroffen und es kommt zur Claudicatio intermittens spinalis. dabei handelt es sich um ein intermittierendes Hinken, das bei Belastung auftritt und die mögliche Gehstrecke stark einschränkt. Typischerweise kommt es bei gebeugter Haltung zur Besserung der Symptomatik. Eine Therapie wird zunächst meist konservativ mit Physiotherapie und Schmerzmedikation versucht.

Bei einer Spinalkanalstenose verengt sich der Wirbelkanal, wodurch das darin verlaufende Rückenmark oder die Nervenwurzeln eingeengt werden. Dies kann zu Schmerzen, Taubheitsgefühlen, Kribbeln oder Schwäche in Armen oder Beinen führen, je nach Lokalisation der Stenose. Häufige Beschwerden sind auch Rückenschmerzen und eine eingeschränkte Gehstrecke, die sich durch Vorbeugen bessert. Ursache können z. B. Arthrose, Bandscheibenvorfälle oder Verdickungen von Bändern sein.

Typische Symptome einer Wirbelkanalerkrankung sind Rückenschmerzen, ausstrahlende Schmerzen in Arme oder Beine, Kribbeln, Taubheit, Muskelschwäche und Gehbeschwerden.

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