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Rückenmark (Medulla spinalis)

Inhalt

Überblick

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist der Vermittler zwischen zentralem Nervensystem und Peripherie und besteht aus einer dichten Ansammlung von Neuronen und ihren Axonen. Es wird von Fasertrakten aus dem Hirnstamm und höheren Zentren angesteuert und leitet Informationen in die Peripherie. Zudem erhält es Informationen aus letzterer und gibt sie an den Hirnstamm und höhere Zentren weiter. Darüber hinaus kann das Rückenmark über einen Eigenapparat bestimmte Impulse selbstständig direkt verarbeiten.

Rückenmark in situ (en)
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Rückenmark in situ auf Höhe der Brustwirbelsäule.

Lage und Topographie

Rückenmark / Medulla spinalis (Ansicht von kranial)Das Rückenmark liegt geschützt im knöchernen Wirbelkanal (Canalis vertebralis) und ist umhüllt von Rückenmarkshäuten (Meninx spinalis):

  • Pia mater spinalis
  • Arachnoidea mater spinalis
  • Dura mater spinalis

Die Meningen des Rückenmarks gehen ohne eine spezifische Barriere oder Unterbrechung direkt in die des Hirnstammes über. Der Aufbau der Hirnhäute im Gehirn (Meninx encephali) entspricht im Wesentlichen denen des Rückenmarks. Gemeinsam sind sie Teil der Liquorzirkulation des Zentralnervensystems.

Pia mater spinalis

Die Pia mater spinalis liegt dem Rückenmark fest an und bildet seine direkte Umhüllung. Sie besteht, genau wie die Pia mater encephali des Gehirns, aus einer Lamina interna (Intima) und einer Lamina externa (Epipia). Letztere enthält kollagene und elastische Fasern. Auf die Pia folgt die Arachnoidea mater, zwischen beiden liegt ein Spaltraum, der Subarachnoidalraum (Spatium subarachnoideum), in dem sich die ein- und austretenden Fasern des Vorder- und Hinterhorns befinden.

Arachnoida mater spinalis

Die Arachnoida liegt der Dura flächenhaft an und besitzt einige wenige Arachnoidaltrabekel, die sie mit der Pia mater verbinden. Sie enthält keine Leitungsbahnen, weswegen sie nicht schmerzempfindlich ist und nicht auf mechanische Reize reagiert (fehlende Mechanosensoren). Die Versorgung mit Sauerstoff erfolgt vor allem durch Diffusion aus dem Kapillarbett der Dura.

Dura mater spinalis

Dura mater spinalis / harte Hirnhaut des Rückenmarks (Ansicht von kranial)Die Dura umhüllt das Rückenmark im gesamten Bereich des Wirbelkanals als lang gezogener Durasack, ist dabei jedoch nicht mit dem Periost verbunden. Zwischen Dura und Knochen liegt der Epiduralraum (Spatium epidurale), bestehend aus lockerem Bindegewebe und durchsetzt mit reichlich Fettgewebe sowie einem ausgeprägten Venenplexus (Plexus venosus vertebralis internus). Der Durasack besitzt seitliche Ausziehungen (Trichter), die den Austritt der Spinalwurzeln ermöglichen. Dieser geht im Bereich der Foramina intervertebralia kontinuierlich in die Bindegewebskapsel und das Epineurium von Spinalganglion und Spinalnerven über.

Die Dura besitzt ein gut entwickeltes Kapillarbett mit teilweise fenestriertem Endothel, das die Arachnodia mitversorgt. Bei den Arterien handelt es sich um Rr. durales sowie Aa. radiculares aus den Rr. spinales verschiedener vorgeschalteter Arterien. Ventral und dorsal besteht eine Verbindung mit Arterien der Wirbel, im oberen Zervikalmark bestehen direkte Verbindungen zu Meningealarterien der Aa. vertebrales und Aa. inferior posterior cerebelli. Der Blutabfluss erfolgt über den Plexus venosus vertebralis internus. Die Rr. meningei der Spinalnerven versorgen die Dura sensibel. Dabei treten sie rückläufig durch das jeweilige Foramen intervertebrale an die Dura und teils an die Pia heran.

Aufbau

Das Rückenmark wird in fünf Teile gegliedert:

  • Pars cervicalis
  • Pars thoracica
  • Pars lumbalis
  • Pars sacralis
  • Pars coccygea

Seine Form entspricht der eines schmalen Stabes mit einem Durchmesser von etwa 1 cm, einer Länge von ca. 40 bis 45 cm und einem Gewicht von durchschnittlich 30 g. An zwei Stellen, der Intumescentia cervicalis (auf Höhe von C4-Th1) sowie der Intumescentia lumbosacralis (auf Höhe von Th10-Th12), ist es verdickt, weil von dort aus neben dem Rumpf zusätzlich die Extremitäten versorgt werden. Die Verdickung kommt durch die dafür notwendigen zusätzlichen Neurone und das Volumen ihrer Zellkörper zustande.

Makroskopisch finden sich an der Oberfläche fünf Längsfurchen:

  • Fissura mediana anterior (ventromedian)
  • Sulcus anterolateralis dexter et sinister (ventrolateral)
  • Sulcus medianus posterior (dorsomedian)
  • Sulcus posterolateralis (dorsolateral bis an die Medulla oblongata)
  • Sulcus intermedius posterior (dorsal nur im kranialen Abschnitt, paarig)

Kaudal endet das Rückenmark kegelförmig und spitz zusammenlaufend (Conus medullaris). An seiner Spitze schließt sich ein dünner bindegewebiger Faden (Filum terminale) an, der in der Regel bis zum untersten Abschnitt des Os coccygis läuft. Kaudal des Conus medullaris verlaufen die Fila radicularia der Rückenmarkssegmente L2 bzw. L3 um das Filum terminale herum gruppiert. Dies ist darin begründet, dass es einen durch die embryonale Entwicklung bedingten Höhenunterschied zwischen Rückenmarkssegement und Wirbelsäulensegment gibt.

Aufhängung des Rückenmarks

Im Spatium wird das Rückenmark durch drei Systeme verankert und gestützt: das paarig angelegte Ligamentum denticulatum, die Arachnoidaltrabekel sowie den Liquor cerebrospinalis (kurz "Liquor"). Das Rückenmark ist von Liquor umgeben, der damit Energie von Stößen und anderen Bewegungen, denen der Körper ausgesetzt ist, mechanisch abfängt. Nach dem gleichen Prinzip ist auch das Gehirn vor der Einwirkung solcher Kräfte geschützt.

Um die Lage des Rückenmarkes konstant zu halten und Schlenkbewegungen in Richtung seiner Begrenzungen (auf Grund von Trägheitskräften) zu verhindern, ist es durch die Ligamenta denticulata fixiert. Jeweils eines davon hat seinen Ursprung lateral, wobei es leicht nach dorsal versetzt ist und in Richtung Spinalganglion läuft. Es geht direkt von der Epipia ab und setzt an der Dura mater zwischen den Duratrichtern an. Dort inseriert es mit 19 bis 23 regelmäßig angelegten Zacken, sodass das Rückenmark nach lateral fixiert ist. Ventral und dorsal befinden sich außerdem von der Arachnoidea mater abgehende Arachnoidaltrabekel. Sie sind spärlich verteilt und verlaufen septumartig, median findet sich eine verdichtete Ansammlung (Septum posterius).

Beide Systeme bestehen aus kollagenem Bindegewebe und können durch ihre Spannung geringen Krafteinwirkungen entgegenwirken. Was der Fixierapparat nicht zu leisten vermag, kann durch die stoßdämpfende Wirkung des Liquor abgefangen werden. Diese Kombination bewirkt eine gute Standhaftigkeit gegenüber einwirkenden Kräften.

Organisation des Rückenmarks

Das Rückenmark besitzt drei Organisationsebenen:

  • segmentale Gliederung basierend auf den Spinalnerven
  • Längsgliederung entlang verschiedener "Neuronensäulen"
  • Verschaltung basierend auf Netzwerken aus Interneuronen

Dabei handelt es sich jeweils um verschiedene Betrachtungsebenen, die miteinander in Verbindung stehen: Während die segmentale Gliederung an Hand der Spinalnerven makroanatomisch erfassbar ist, lassen sich Längsgliederung und Interneuronennetzwerke nur mit Hilfe verschiedener Färbetechniken bzw. elektrophysiologischer Testverfahren darstellen.

Segmentale Gliederung

Makroskopisch ist das Rückenmark durch die Spinalnerven in Segmente unterteilt. Ein Spinalnerv besteht jeweils aus Vorder- und Hinterwurzel, die aus dem Vorderhorn entspringen bzw. im Hinterhorn münden.

Die Gesamtheit aller Fasern des Rückenmarks bildet den Leitungsapparat. Dieser beinhaltet das afferente und das efferente Wurzelsystem, welches Impulse aus der Peripherie nach zentral (zum Gehirn) leitet und umgekehrt. Sind zwischen afferenten und efferenten Fasern nur Zellen des Rückenmarks eingeschaltet, handelt es sich um den Eigenapparat.

Der Leitungsapparat bedingt den inneren Aufbau des Rückenmarks, bestehend aus weißer und grauer Substanz. Die graue Substanz (Substantia grisea) besteht aus Zellkörpern von Nervenzellen, die weiße Substanz (Substantia alba) aus Nervenfasern. Das Rückenmark ist außerdem somatotop gegliedert, d.h. bestimmten Regionen der Peripherie sind bestimmte Neuronengruppen zugeordnet. Dies trifft vor allem auf Motoneurone und sensible Hinterwurzelneurone zu.

Annähernd alle Prozesse laufen auf großen Strecken über die gesamte Länge des Rückenmarks ab – rein segmentale Verarbeitungsvorgänge existieren praktisch nicht. Auch "monosynaptische" Reflexe laufen in der Regel über mehr als eine Schaltstelle. Die Bezeichnung ist historisch bedingt und wird vor allem aus didaktischen Gründen nachwievor verwendet.

"Segmentale Gliederung" bezieht sich daher nur auf Spinalnerven. Eine Segmentierung des Rückenmarks selbst und seiner Neurone im engeren Sinne existiert nicht. Diese ursprünglich aufgestellte Hypothese wurde Mitte des 20. Jahrhunderts auf Grund der Ergebnisse verschiedener Untersuchungen endgültig aufgegeben. Auch sie wird nachwievor aus didaktischen Gründen verwendet.

Längsgliederung entlang von Neuronensäulen

Der Leitungsapparat bildet zusammen mit dem Verbindungsapparat eine Vielzahl an auf- und absteigenden Bahnen. Diese führen jedoch nicht nur Fasern, die auf einer bestimmten Höhe eines Spinalnerven beginnen und an einer bestimmten Stelle im Gehirn enden (bzw. umgekehrt). Vielmehr geben diese häufig zahlreiche Kollateralen innerhalb des Rückenmarks ab, die wiederum sowohl mit anderen Kollateralen als auch mit Interneuronen verbunden sind.

Auf diese Weise entsteht ein komplexes Netzwerk von Verschaltungen innerhalb des Rückenmarkes, wobei diese häufig von absteigenden Bahnen aus dem Gehirn moduliert werden.

Verschaltung basierend auf Netzwerken aus Interneuronen

Die graue Substanz des Rückenmarks ist von Interneuronenfortsätzen durchzogen, die keine supraspinalen Zentren erreichen, sondern mit benachbarten Neuronen verbunden sind. Hauptsächlich handelt es sich dabei um glyzinerge oder GABAerge Neurone, jedoch gibt es auch solche mit exzitatorischen Transmittern. Zudem verfügen sie über eine Vielzahl von Neuropeptiden. Eine Besonderheit ist, dass ein einzelnes Neuron mehrere Transmitter (und ggf. zusätzlich Neuropeptide) fein abgestimmt freisetzen kann. Diese Freisetzung kann moduliert und reguliert werden, wodurch Interneurone überhaupt erst eine Steuerung und Kontrolle der Aktivität sowohl afferenter als auch efferenter Neurone ermöglichen.

Interneurone wiederum sind z.T. zu Netzwerken zusammengeschlossen und bilden so eine eigene Ebene der Verschaltung, die von anderen zentralen Neuronen angesteuert werden. Sie sind makroskopisch nicht vom Rest des Rückenmarks zu unterscheiden, ihre Darstellung bedarf besonderer Färbetechniken in der Histologie bzw. die Verwendung immunhistochemischer oder biochemischer Methoden.

Embryologie

Die grundlegenden Prinzipien der Entwicklung des Rückenmarks entsprechen denen des übrigen zentralen Nervensystems, wobei ein besonderer Aspekt dessen Entwicklung kennzeichnet: Etwa im 3. Entwicklungsmonat erstreckt sich das Rückenmark über die gesamte Länge des Embryos. Die Spinalnerven treten jeweils in der Höhe ihres Ursprungssegmentes durch die Foramina intervertebralia aus. Mit zunehmender Entwicklung wächst die Wirbelsäule jedoch schneller als das Neuralrohr, wodurch sich das (spätere) Rückenmark relativ gesehen weiter nach kranial verlagert. Die einzelnen Spinalnerven wachsen mit der Wirbelsäule mit, verbleiben jedoch an ihrer Austrittstelle. Ist die Entwicklung des Rückenmarks abgeschlossen und alle Spinalnerven fertig ausgebildet, wachsen diese nur noch in ihrer Länge, um dem Wachstum der Wirbelsäule zu folgen.

Es handelt sich dabei um ein regelgerechtes Wachstum, das auf spezifischen Zellbewegungen beruht - die Spinalnerven werden durch das Wirbelsäulenwachstum keinen Zugkräften ausgesetzt.

Blutversorgung

Arterien

Das Gefäßsystem des Rückenmarks ist ein komplexes Geflecht, dessen arterielle Versorgung aus drei Quellgebieten stammt. Die größte Arterie ist die Arteria spinalis anterior, die ventral in der Fissura mediana anterior verläuft. Dorsal ziehen im linken und rechten Sulcus posterolateralis die Arteriae spinales posteriores kaudalwärts. Im Verlauf werden diese Arterien von Ästen der A. subclavia, Aorta descendens und Aa. iliacae gespeist.

Venen

Das venöse Blut fließt hauptsächlich in zwei longitudinal verlaufende Venenpaare (V. spinalis anterior et posterior), die in der Fissura mediana anterior bzw. Sulcus medianus posterior liegen. Von dort wird es in den epiduralen Plexus venosus vertebralis internus weitergeleitet. Vom Venengeflecht im Wirbelkanal drainiert es nun über segmentale Vv. radiculares, die durch die Foramina intervertebralia ziehen, in die großen zentralen Venen des Körpers.

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Quellen anzeigen

Quellen:

  • D. Drenckhahn, A. Benninghoff: Anatomie, 16. Auflage, Elsevier (2004), S. 289 ff., S. 276 f., S. 311 ff., S. 304, 647 f.
  • T. Sadler: Medizinische Embryologie, 11. Auflage, Thieme (2008), S. 393 f.
  • M. Bähr, M. Frotscher: Neurologisch-topische Diagnostik, 9. Auflage, Thieme (2009), S. 441 ff.
  • M. Trepel: Neuroanatomie, 4. Auflage, Urban & Fischer (2008), S. 98 f., S. 112 f.
  • M. Schünke, E. Schulte, U. Schumacher et al.: Kopf, Hals und Neuroanatomie – Prometheus, 2. Auflage, Thieme (2009), S. 263
  • W. Kahle, M. Frotscher: Nervensystem und Sinnesorgane – Taschenatlas Anatomie, 10. Auflage, Thieme (2009), S. 62 ff.

Autor: 

  • Andreas Rheinländer

Illustratoren: 

  • Rebecca Betts
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