Tausendfüßler mit Pferdeschweif

Die funkelnden Neuronengewitter und unergründlich wirkenden Windungen des Gehirns ziehen uns zu Recht in ihren Bann. Im Gehirn suchen wir, was den Menschen im Innersten ausmacht – und vergessen darüber mitunter den Rest. Doch auch wenn sich körperlose Gehirne eines Stammplatzes in fantastischen Fabeln erfreuen mögen, bleiben unsere wundersamen Denkschnecken in der Wirklichkeit bislang fest mit dem Körper verbunden – und wirken erst durch ihn ihre beachtlichen Taten. Damit das klappt, bedarf es vor allem des anderen Teils des zentralen Nervensystems: des Rückenmarks.

Im wahrsten Sinne des Wortes ein Anhängsel, erscheint das Rückenmark auf den ersten Blick auch nur als etwas langweiliges Postskriptum – als Wurmfortsatz, als „Blinddarm des Gehirns“. Im Gegensatz zum echten Blinddarm können wir auf das Rückenmark allerdings kaum verzichten. Als Brücke zwischen Gehirn und Körper trägt es entscheidend dazu bei, Gedanken in Taten umzuwandeln, Sinneseindrücke in unseren Kopf zu schicken und lebenswichtige Sofortmaßnahmen selbstständig vor Ort zu koordinieren.

Auf den zweiten Blick enthüllt das Rückenmark seine faszinierende und mitunter auch gruselige Gestalt. Gut verpackt in die knöcherne Wirbelsäule und drei Bindegewebsschichten, die sich aus den Hirnhäuten fortsetzen, zieht es sich als runder Strang vom Hinterkopf bis in die Lendenwirbelsäule, spitzt sich dann zunächst kegelförmig zu und erreicht schließlich als dünner, fast nur noch aus Bindegewebe bestehender Endfaden das Steißbein. Mit den zwischen den Wirbeln jeweils links und rechts austretenden 31 Spinalnervenpaaren erinnert das segmentierte spinale Gesamtpaket an Riesentausendfüßer, an den Parasiten aus „Alien“, der die Eingeweide seines Opfers zerfetzt, oder aber die Maschinen aus dem „Matrix“-Universum. Kaum weniger bizarr wirken die zum Hinterende des Rückenmarks als zotteliger „Pferdeschweif“ angeordneten Wurzeln der unteren zehn Spinalnervenpaare – sie gleichen dem Tentakelgewirr im Gesicht des von H.P. Lovecraft erdachten weltenzerstörenden Monsters Cthulu.

Delikatere Bilder zeigt der Querschnitt durch das Rückenmark. Hier offenbart sich im Innern des Strangs eine Schmetterlingsgestalt. Sie besteht aus grauer Substanz, die sich – wie auch im Gehirn – vorwiegend aus Zellkörpern von Neuronen zusammensetzt. Außerhalb des „Schmetterlings“ verlaufen Axone, die – ebenfalls wie im Gehirn – umhüllt von fetthaltigen Myelinscheiden die weiße Substanz bilden. Die Schmetterlingsform hat guten Grund. Denn im Rückenmark geht es nicht wie im Gehirn wild verschlungen, sondern stattdessen streng geometrisch geordnet zu.

Die rückenseitigen oder hinteren „Flügel“ des Schmetterlings laufen spitz und weit voneinander ausladend zu. Sie werden als Hinterhörner bezeichnet und beherbergen sensorische Neuronen. Diese empfangen Sinnesinformationen von Nervenzellen aus der Peripherie des Körpers, die ihnen über die afferente („zuführende“ oder „aufsteigende“) Hinterwurzel des jeweiligen Spinalnervs zugeleitet werden. Die Zellkörper der Hinterwurzel liegen außerhalb des Rückenmarks gebündelt in den Spinalganglien. Ihre Axone laufen teilweise in der weißen Substanz als afferente Stränge ohne weitere Umschaltung direkt bis ins Gehirn. Ein anderer Teil tritt in die graue Substanz ein und verschaltet sich dort mit Nervenzellen, deren Zellkörper im Hinterhorn liegen. Diese wiederum verarbeiten die empfangenen Sinnesinformationen entweder direkt im Segment oder leiten sie zur Weiterverarbeitung an das Gehirn oder andere Teile des Rückenmarks weiter. Unterschiedliche aufsteigende Bahnen vermitteln so verschiedene Empfindungen an das Gehirn – darunter Schmerz- und Temperaturreize und Rückmeldungen über die Lage und Stellung von Körperteilen.

Die bauchseitigen oder vorderen Flügel des Schmetterlings sind breiter, liegen aber auch dichter beieinander. Sie werden als Vorderhörner bezeichnet. Im Vorderhorn liegen die Zellkörper von motorischen Neuronen. Sie empfangen und vermitteln Handlungsbefehle aus dem Gehirn und peripherer Sinneszellen. Ihre Axone ziehen als absteigende Bahnen mittig durch den Vorderstrang sowie in die Seitenstränge der weißen Substanz und vereinigen sich zur efferenten („hinausführenden“) Vorderwurzel des jeweiligen Spinalnervs. Die Vorderwurzel tritt aus dem Rückenmark aus und gibt Handlungsbefehle weiter an die Muskeln des Körpers. Die Zellen des Vorderhorns gehören zum pyramidalen und außerpyramidalen System, die gemeinsam insbesondere für die Steuerung der Skelettmuskulatur verantwortlich sind.

Vor allem im Brustbereich, aber teilweise auch noch in der Lendenregion, kann man in der grauen Substanz außerdem noch eine Ausbuchtung erkennen, das so genannte Seitenhorn. In diesen seitlichen Bereichen liegen vor allem Zellkörper des vegetativen oder autonomen Nervensystems, das die Funktion und Muskulatur vieler innerer Organe kontrolliert. Diese Zellen stehen ebenfalls über die Vorder- und Hinterwurzeln der Spinalnerven mit dem Körper und dem Gehirn in Verbindung.

Zoomt man weiter in die graue Substanz des Rückenmarks hinein, kann man zehn strukturelle Schichten („Laminae“) sowie mehrere funktionell verschiedene Nervenkerne unterscheiden, die aber teilweise schichtübergreifend verlaufen bzw. nur Teile der Schichtenbreite ausfüllen. Die ersten sieben Schichten gehören zum Hinter- und Seitenhorn, die achte und neunte zum Vorderhorn und die zehnte umschließt den im Zentrum des Rückenmarks verlaufenden röhrenförmigen Zentralkanal, der wie die Ventrikel im Gehirn mit Hirn-Rückenmarksflüssigkeit („Liquor“) gefüllt ist. Die zehnte Schicht verbindet die linke und rechte Hälfte der grauen Substanz.

Nicht alle Zellen des Rückenmarks stehen entweder mit dem Gehirn oder dem Rest des Körpers in Verbindung. Etliche von ihnen, die so genannten Binnenzellen, sind stattdessen ausschließlich an Schaltkreisen innerhalb des Rückenmarks beteiligt. Ihre Axone verlassen das Rückenmark nicht. Zu diesen als Eigenapparat oder propriospinales System bezeichneten Zellen gehören erstens die Schaltzellen, die für Kommunikation innerhalb einer Hälfte eines Rückenmarksegmentes sorgen, zweitens die Assoziationszellen, welche unterschiedliche Rückenmarkssegmente jeweils auf einer Seite verbinden, und drittens die Kommissurzellen, die beide Hälften eines einzelnen Rückenmarks miteinander verknüpfen.

Gemeinsam tragen die Zellen des Eigenapparates entscheidend dazu bei, dass das Rückenmark auch ganz ohne das Gehirn beachtliche Integrationsleistungen vollbringt. Dazu gehören zum Beispiel Reflexe wie der Kniesehnenreflex, der nach einem leichten Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe das Kniegelenk streckt, oder der Rückziehreflex, der etwa dafür sorgt, dass die Hand sofort von einer heißen Herdplatte zurückzuckt, noch bevor der Schmerzreiz im Gehirn angekommen ist.

So regelmäßig die strukturelle und funktionelle Ordnung innerhalb eines einzelnen Rückenmarkssegments auch sein mag, so vielfältig sind die Zuständigkeiten der unterschiedlichen Segmente. Die obersten acht Segmente bilden das Halsmark, das die Bewegung von Kopf, Hals, Schultern und Armen, die Atmung und den Herzschlag (mit-)koordiniert. Ihnen folgt das Brustmark mit zwölf Segmenten, die für Teile der Handbewegungen, die Muskulatur des Rumpfes und den sympathischen Teil des vegetativen Nervensystems verantwortlich sind. Die fünf Segmente des Lendenmarks, die fünf Segmente des Kreuzmarks und das beim Menschen nur rudimentär ausgebildete einzelne Segment des Schwanzmarks steuern die meisten Funktionen unterhalb der Gürtellinie: Hüft-, Bein- und Fußbewegungen, aber auch Unterleibsfunktionen wie Erektion und Ejakulation sowie die Blasen- und Darmtätigkeit.

Diese vertikale Arbeitsteilung erklärt auch, warum Beeinträchtigungen des Rückenmarks je nachdem, auf welcher Höhe sie auftreten, zu sehr unterschiedlichen neurologischen Problemen führen können. Sie reichen von der Paraplegie, die nur die unteren Gliedmaßen betrifft, bis zur Tetraplegie, die bei einer Schädigung im Halswirbelbereich Funktionsausfälle in allen vier Gliedmaßen und im Rumpf nach sich zieht (Link auf Teil 3).

Wissenschaftspioniere wie Plato, der im Rückenmark den Ursprung des Samens vermuteten, oder die, wie mehrere Denker des 18. Jahrhundert, dem Rückenmark gar eine eigene Seele zuschrieben, mögen ein wenig übers Ziel hinausgeschossen sein. Doch seinen Ruf als langweiligen Wurmfortsatz des Gehirns hat dieser faszinierende Tausendfüßer des Zentralnervensystems angesichts seiner vielfältigen Funktionen wahrlich auch nicht verdient.

Zum Weiterlesen

• Trepel, Martin: Neuroanatomie - Struktur und Funktion.  München (2017).
• Johal J et al.: The early history of our understanding of the functions of the spinal cord. Child’s Nervous System 2018; 34(11): 2123–2125 ( zum Volltext )