Klinische Neurologie
Autoren
Cindy Richter, Elke Brylla und Ingo Bechmann

Anatomie: Rückenmark

Das Rückenmark ist für Rumpf, Extremitäten und Teile des Halses das wichtigste Schaltzentrum. Es beherbergt sowohl für die sensiblen als auch für die motorischen Bahnen Neurone zur integrativen Verschaltung. Die Nervenzellkörper im Inneren (graue Substanz) werden von den aufsteigenden und absteigenden Bahnen umgeben (weiße Substanz). Das Hinterhorn mit Afferenzen aus der Peripherie und den Eingeweiden beherbergt in erster Linie Kerngruppen der Strangzellen für die Schmerzleitung und -verarbeitung. Im Vorderhorn liegen die sog. zweiten Motoneurone, die eine abschließende integrative Verarbeitung von Informationen aus dem pyramidalen und extrapyramidalen System ermöglichen. Das Seitenhorn ist thorakolumbal und sakral Sitz der präganglionären vegetativen Neurone. Die weiße Substanz lässt sich in sensible Hinterstränge und sensomotorische Vorderseitenstränge unterteilen. Der Eigenapparat mit Neuronen, die nur auf Rückenmarksebene verschaltet werden, ermöglicht schnelle reflektorische Reaktionen.
Die Medulla spinalis (Rückenmark) liegt im Wirbelkanal und ist ca. 45 cm lang. Die Substantia grisea (graue Substanz) besitzt eine charakteristische Schmetterlingsform und beherbergt hauptsächlich Nervenzellkörper. Die Substantia alba (weiße Substanz) ummantelt sie und besteht hauptsächlich aus myelinisierten Axonen. Der Canalis centralis ist die kaudale Fortsetzung der inneren Liquorräume des Gehirns und liegt zentral in der grauen Substanz. An der ventralen Seite befindet sich eine tiefe Einziehung, die Fissura mediana anterior, welche die A. spinalis anterior und ihre segmentalen Äste beherbergt. Der schmale Sulcus medianus posterior ist als Äquivalent auf der dorsalen Seite ausgebildet. Die hingegen paarig ausgebildete A. spinalis posterior verläuft nahe der Austrittstelle der hinteren Nervenwurzeln. In den Segmenten, die zusätzlich zum Rumpf auch die Extremitäten versorgen, weist das Rückenmark zwei Anschwellungen auf: Intumescentia cervicalis (C5–Th1) und Intumescentia lumbosacralis (L2–S2).

Organisation der grauen Substanz

Die Substantia grisea des Rückenmarks beherbergt viele Zellkörper von Neuronen und Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten). Das perikaryennahe Geflecht aus Zellfortsätzen wird als Neuropil bezeichnet. Zudem ist das gesamte Rückenmark stark vaskularisiert. Die Neurone lassen sich nach dem Verlauf ihres Axons und ihrer Funktion unterteilen in:
  • Wurzelzellen : Neurone, deren Axone in der Vorderwurzel das Rückenmark verlassen
    • α- und γ-Motoneurone
    • präganglionäre sympathische Neurone (nur in den Segmenten C8 bis L3) (Espinosa-medina et al. 2016)
    • präganglionäre parasympathische Neurone (nur in den Segmenten S2 bis S4)
  • Binnenzellen (Schaltzellen): Neurone des Eigenapparates des Rückenmarkes, deren Axone die graue Substanz nicht verlassen
    • Assoziationszellen: Neurone, deren Axone zu ipsilateralen darüber- oder darunterliegenden Segmenten des Rückenmarkes ziehen
    • Kommissurenzellen: Neurone, die im Gegensatz zu den Assoziationszellen auf die kontralaterale Seite kreuzen
  • Interneurone : modulierende Schalt- oder Zwischenneurone mit sehr kurzen Axonen
  • Strangzellen : Neurone, die Leitungsbahnen innerhalb des Rückenmarks bzw. Leitungsbahnen zum Gehirn (Projektionszellen) bilden
Neben der groben Einteilung in ein motorisches Cornu anterius (Vorderhorn), ein sensibles Cornu posterius (Hinterhorn) und ein vegetatives Cornu laterale (thorakolumbal, sakral: Seitenhorn) lässt sich die graue Substanz in Rexed-Schichten (Laminae spinales) unterteilen. Die Laminae I–X beinhalten Kernsäulen (Columnae) von Neuronen, die abhängig von ihrer Funktion kontinuierlich oder nur auf bestimmten Segmenthöhen vertreten sind (Abb. 1).
Cornu posterius
Das Hinterhorn stellt den spitzen Flügel des Schmetterlings dar und beinhaltet die Laminae I–VI nach Rexed. Sie bestehen v. a. aus Interneuronen und Strangzellen, die den Tractus spinothalamicus anterior et lateralis bilden. Die Strangzellen erhalten Afferenzen der Extero- und Interozeption über die Hinterwurzeln. Zudem sind die Hinterhörner durch vom Hirn absteigende Bahnen mit supraspinalen Zentren verbunden.
Lamina I–V:
  • Schmerzleitung und -modulation
  • Ncl. proprius (Ursprungskern für den Tractus spinothalamicus)
Lamina VI:
  • Ncl. thoracicus/Ncl. dorsalis/Stilling-Clarke-Säule (Th1–L2, Verarbeitung von Propriozeption, Ursprungskern für den Tractus spinocerebellaris posterior)
Cornu laterale
Das Seitenhorn ist nur thorakolumbal und sakral ausgeprägt. Nur in diesen Rückenmarkssegmenten liegen die präganglionären vegetativen Wurzelzellen. Es ist Teil der Lamina VII.
Anmerkung: Das vegetative Nervensystem wird seit über hundert Jahren in den thorakolumbalen Sympathikus und den kraniosakralen Parasympathikus unterteilt. Neue Untersuchungen weisen aber ontogenetische und phänotypische Gemeinsamkeiten für die dem Rückenmark entstammenden vegetativen Nerven nach. Diese Merkmale grenzen eindeutig die vegetativen Spinalnerven von den vegetativen Hirnnerven (III., IV., IX., X.) ab (Espinosa-Medina et al. 2016). Eine Reklassifizierung des vegetativen Nervensystems scheint jedoch nicht sinnvoll (Neuhuber et al. 2017).
Lamina VII:
  • Ncl. intermediolateralis/Centrum ciliospinale (C8–Th2): präganglionäre sympathische Neurone zum Ganglion cervicale superius (z. B. M. dilatator pupillae)
  • Ncl. intermediomedialis (Th1–L3)
  • Ncl. intermediolateralis: präganglionäre Neurone des Sympathikus (C8–L3) und des Parasympathikus (S2–S4)
Das Cornu laterale und die graue Substanz um den Canalis centralis, die Lamina X, können zur Pars intermedia zusammengefasst werden.
Cornu anterius
Das Vorderhorn stellt den stumpfen Flügel des Schmetterlings dar und reicht nicht bis an den ventralen Rand des Rückenmarks. Es kann in die Rexed-Schichten VIII und IX unterteilt werden. Die Lamina VIII enthält hauptsächlich Interneurone für die Modulation der Motoneurone in der Lamina IX. Die Lamina IX kann weiter in eine mediale, laterale und zentrale Kerngruppe unterteilt werden. Medial liegende Kerngruppen sind für die Innervation der Rumpfmuskulatur zuständig. Die lateralen Kerngruppen innervieren hauptsächlich die Extremitätenmuskulatur und verursachen die Anschwellung des Rückenmarks zur Intumescentia cervicalis bzw. lumbosacralis. Die Nervenzellen im Ncl. n. accessorii (C1–5) und Ncl. n. phrenici (C3–5) bilden die zentrale Kerngruppe zervikal. In den sakralen Segmenten S2–3 finden sich die zentralen Kerngruppen für die Beckenbodenmuskulatur (Onuf-Kern, N. pudendus).
Lamina VIII:
  • Interneurone extrapyramidalmotorischer Systeme mit Afferenzen und Efferenzen zu Motoneuronen der Lamina IX
Lamina IX:
  • α- und γ-Motoneurone

Von der Nervenwurzel zum Spinalnerven

Am Sulcus anterolateralis des Rückenmarks treten die Axone der Motoneurone aus, welche die Fila radicularia der Radix ventralis/motoria (Vorderwurzel) bilden (Abb. 2). Am Sulcus posterolateralis werden die Fila radicularia der Radix dorsalis/(Hinterwurzel) durch eintretende sog. neuritische Axone pseudounipolarer Nervenzellen gebildet. Die Perikaryen dieser Nervenzellen liegen im Spinalganglion nahe dem Foramen intervertebrale, das dendritische Axon kommt aus der Peripherie. Über eine kurze Strecke vereinigen sich Radix ventralis und Radix dorsalis distal des Spinalganglions zum Spinalnerven – eine anatomische Bezeichnung, welche klinisch häufig in einem weiter gefassten Sinne verwendet wird.
Es bilden sich insgesamt 31 Spinalnervenpaare aus:
  • 8 Nn. cervicales
  • 12 Nn. thoracici
  • 5 Nn. lumbales
  • 5 Nn. sacrales
  • 1 N. coccygeus
Nach Verlassen des Foramen intervertebrale gibt der Spinalnerv den Ramus meningeus (R. recurrens) zur Innervation der Rückenmarkshäute ab. Anschließend teilt sich der Spinalnerv in einen Ramus anterior und einen Ramus posterior. Der stärkere Ramus anterior versorgt die ventrolaterale Leibeswand und die Extremitäten. Der Ramus posterior zieht zur autochthonen Rückenmuskulatur und zur Rückenhaut. Die metamere Gliederung wird in der Peripherie durch die Rami anteriores für die Extremitäten nicht beibehalten. Es kommt zur Plexusbildung mit intersegmentalem Faseraustausch.
Auf den Segmenthöhen C8 bis L3 ist das Seitenhorn ausgebildet. Es ist Sitz der präganglionären vegetativen Neurone im Ncl. intermediolateralis. In der motorischen Radix anterior gelangen diese Axone zum Ramus anterior des Spinalnerven. Dieser steht wiederum über den Ramus communicans albus (präganglionäre myelinisierte Axone) mit dem paravertebralen Grenzstrang (Truncus sympathicus) in Verbindung. Die vegetativen präganglionären Fasern für die Leibeswand und die Extremitäten werden im Grenzstrang auf unterschiedliche Höhen verteilt und auf postganglionäre Neurone umgeschaltet. Diese besitzen unmyelinisierte Axone und gelangen über den Ramus communicans griseus zurück zum Spinalnerven und mit ihm zu den Zielgebieten. Die Spinalnerven oberhalb von C8 erhalten sympathische Zuflüsse über Rami communicantes grisei aus den Halsganglien.
Zu Beginn der embryonalen Entwicklung füllt das Rückenmark noch den Wirbelkanal in seiner gesamten Länge aus, sodass Rückenmarkssegmente und Austrittsstellen der Spinalnerven annähernd auf einer Höhe liegen. Zur Geburt liegt der Conus medullaris, das kegelförmige Ende des Rückenmarks, auf Höhe des 3. Lumbalwirbelkörpers (LWK) und steigt beim Erwachsenen auf Höhe des 1.–2. LWK. Die lumbosakralen Spinalnervenwurzeln müssen dadurch enorm an Länge zunehmen, um an dem zugehörigen Neuroforamen auszutreten. Diese lang gezogenen Radices bilden im unteren Wirbelkanal die sog. Cauda equina („Pferdeschweif“).
Klinischer Bezug
Eine Schädigung des Rückenmarks in der unteren Brustwirbelsäule hat somit sakrale und lumbale Ausfallerscheinungen zur Folge, da die Wirbelsäule dem Myelon davongewachsen ist (Ascensus medullae spinalis).

Organisation der weißen Substanz

Die weiße Substanz lässt sich in Hinter-, Seiten- und Vorderstrang untergliedern (Abb. 3). Sie führt zum Gehirn aufsteigende, sensible Bahnen und absteigende, motorische Bahnen. Der Hinterstrang beinhaltet mit dem Fasciculus gracilis und Fasciculus cuneatus ausschließlich sensible Bahnen für die Mechanosensorik und Propriozeption. Im Vorderstrang und Seitenstrang verlaufen motorische Bahnen des pyramidalen und extrapyramidalen Systems in enger Nachbarschaft mit sensiblen Bahnen der Propriozeption (Tractus spinocerebellares). Die enge räumliche und funktionelle Kopplung der beiden Stränge führt zu der Bezeichnung „anterolaterales System“. In den sensiblen Anteilen werden zudem protopathische Erregungen (Schmerz- und Temperaturempfinden) über spinothalamische Bahnen geleitet. Die traditionelle Einteilung in ein pyramidales und extrapyramidales System wird beibehalten. Sie beschreibt den Bahnenverlauf in Beziehung zur Pyramis, einer Aufwölbung an der basalen Medulla oblongata. Funktionell werden diese Systeme nicht mehr getrennt. Eine Zusammenfassung zu den Bahnen in Tabellenform ermöglicht einen schnellen Überblick (Tab. 1).
Tab. 1
Bahnensysteme
Aufsteigende Bahnensysteme
     
Kopf (Hirnstamm)
Qualität
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Projektionsort des 3. Neurons
Kreuzung
Trigeminoafferentes System
Lemniscus medialis
(1. Neuron, Ausnahme für den Ncl. mesencephalicus n. trigemini)
Propriozeption
Kontralateraler Ncl. ventralis posteromedialis
Primärer somatosensorischer Kortex, Cerebellum
 
Mesencephalon
Ncl. motorius n. trigemini
(Reflexbogen)
Kaumuskulatur
Lemniscus medialis
(2. Neuron)
Feine Mechanosensorik
(„epikritische Sensibilität“)
Ipsilateraler Ncl. principalis n. trigemini (Pons)
Kontralateraler Ncl. ventralis posteromedialis
Primärer somatosensorischer Kortex
Pons
Lemniscus medialis
(2. Neuron)
Protopathische Sensibilität
Ipsilateraler Ncl. spinalis n. trigemini (Medulla oblongata)
→ somatotope Gliederung
Kontralateral mehrere Thalamuskerne, Formatio reticularis, Substantia grisea centralis
Primärer und sekundärer somatosensorischer Kortex, Frontallappen, Gyrus cinguli etc.
Medulla oblongata
Rumpf und Extremitäten (Rückenmark)
Qualität
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Projektionsort des 3. Neurons
Kreuzung
Hinterstrangbahnen
Fasciculus cuneatus (Burdach, 1. Neuron)
Lemniscus medialis
(2. Neuron)
Feine Mechanosensorik und Propriozeption, „epikritische Sensibilität“
(obere Extremitäten und oberer Rumpf)
Ipsilateraler Ncl. cuneatus (Medulla oblongata)
Kontralateraler Ncl. ventralis posterolateralis thalami
Primärer somatosensorischer Kortex
Medulla oblongata
Fasciculus gracilis (Goll, 1. Neuron)
Lemniscus medialis
(2. Neuron)
Feine Mechanosensorik und Propriozeption, „epikritische Sensibilität“
(untere Extremitäten und unterer Rumpf)
Ipsilateraler Ncl. gracilis (Medulla oblongata)
Kontralateraler Ncl. ventralis posterolateralis thalami
Anterolaterales System
Tractus spinothalamicus anterior
(2. Neuron)
Protopathische Sensibilität (langsame Schmerzempfindungen), grobe Mechanosensorik
Ncl. proprius
Kontralaterale Thalamuskerne, Formatio reticularis, Substantia grisea centralis
Primärer somatosensorischer Kortex, Frontallappen, Gyrus cinguli
Commissura alba anterior auf Segmenthöhe
Tractus spinothalamicus lateralis
(2. Neuron)
Protopathische Sensibilität (schnelle Schmerzempfindungen, Temperaturempfindung)
Rumpf und Extremitäten (Rückenmark)
Qualität
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Pedunculus cerebellaris
Kreuzung
Anterolaterales System (Kleinhirnbahnen)
Tractus cuneocerebellaris
(2. Neuron)
→ obere Extremitäten und oberer Rumpf
Ipsilateraler Ncl. cuneatus accessorius (Medulla oblongata)
Spinocerebellum:
Vermis und paravermale Zone
inferior
Keine
Tractus spinocerebellaris posterior (Flechsig, 2. Neuron)
Propriozeption
(kleine rezeptive Felder individueller Extremitätenmuskeln), Teil monosynaptischer Reflexbögen
Ipsilateraler Ncl. thoracicus (Ncl. dorsalis, Stilling-Clarke-Säule, Lamina VI, Th1–L2)
→ untere Extremitäten und unterer Rumpf
Tractus spinocerebellaris anterior (Gowers, 2. Neuron)
Untere Extremitäten:
Propriozeption
(große rezeptive Felder synergistisch wirkender Muskelgruppen)
Strangzellen (Lamina V–VII)
(Th12–L5)
superior
Segmentebene
Mesencephalon
ipsi- und kontralateraler Verlauf
Absteigende Bahnensysteme
     
Kopf (Hirnstamm)
Funktion
Lage des Perikaryons des 1. Neurons
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Kreuzung
Pyramidenbahn
Tractus corticonuclearis
Willkürmotorik für den Kopf und Hals
Primär- und sekundärmotorischer Kortex (Area 4 und 6)
Motorische Hirnnervenkerne:
- Ncl. motorius n. trigemini (bilateral)
- Ncl. n. facialis (oberer Kern: bilateral; unterer Kern: überwiegend kontralateral)
- Ncl. ambiguus (bilateral)
- Ncl. n. hypoglossi (bilateral)
- Ncl. n. accessorii (überwiegend ipsilateral)
Ausnahme: Augenmuskelkerne
Kaumuskulatur, mimische Muskulatur, Gaumen- und Kehlkopfmuskulatur, Zungenmuskulatur, M. trapezius, M. sternocleidomastoideus
Abhängig vom jeweiligen Hirnnervenkern auf Hirnstammebene
Rumpf und Extremitäten (Hirnstamm)
Funktion
Lage des Perikaryons des 1. Neurons
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Kreuzung
Pyramidenbahn
Tractus corticospinalis lateralis (70–90 %, 1. Neuron)
Willkürmotorik für den Körper
Primär- und sekundärmotorischer Kortex (Area 4 und 6)
Kontralateral:
α-Motoneuron
Skelettmuskulatur des Körpers
Medulla oblongata (Decussatio pyramidum)
Tractus corticospinalis anterior (10–30 %, 1. Neuron)
Segmentebene
Rumpf und Extremitäten (Hirnstamm)
Funktion
Ursprung
(1. Neuron)
Projektionsort des 1. Neurons
Projektionsort des 2. Neurons
Kreuzung
Extrapyramidalmotorisches System
Tractus vestibulospinalis lateralis
Vermittlung von Reflexen des Lage- und Gleichgewichtssinns, Aktivierung der Extensoren und Hemmung der Flexoren
Ncl. vestibularis lateralis (Deiters)
Ipsilateral:
α- und γ-Motoneurone (über Interneurone)
Skelettmuskulatur
Keine
Tractus vestibulospinalis medialis
Monosynaptische Hemmung von Motoneuronen
Ncl. vestibularis medialis
Ipsi- und kontralaterales zervikothorakales Mark:
α- und γ-Motoneurone (über Interneurone)
Muskulatur des Nackens und des oberen Rückens
Medulla oblongata
Tractus reticulospinalis medialis (Tractus pontoreticularis)
Aktivierung der Extensoren und Hemmung der Flexoren
Pontine Formatio reticularis
Ipsilateral:
α- und γ-Motoneurone (über Interneurone)
Skelettmuskulatur
 
Tractus rubrospinalis
(Monakow)
Aktivierung der Flexoren und Hemmung der Extensoren, Feinmotorik
Ncl. ruber
Kontralaterales Zervikalmark:
α- und γ-Motoneurone
Nackenmuskulatur
Decussatio tegmentalis anterior (Mesencephalon)
Tractus reticulospinalis lateralis (Tractus bulboreticularis)
Medulläre Formatio reticularis
Ipsi- und kontralaterales Zervikalmark:
α- und γ-Motoneurone (über Interneurone)
Medulla oblongata
Tractus tectospinalis
Aktivierung kontralateraler und Hemmung ipsilateraler Muskulatur
Reflektorische Kopf- und Halsbewegungen (Blickwendung)
Colliculus superior
Kontralaterales Zervikalmark:
α- und γ-Motoneurone (über Interneurone)
Nacken- und Halsmuskulatur
Decussatio tegmentalis posterior (Mesencephalon)

Facharztfragen

1.
Welche Symptome treten bei einer Halbseitenschädigung des Rückenmarks (Brown-Séquard-Syndrom) auf Höhe BWK 9 auf? Gehen Sie auf den Verlauf und die Umschaltung der geschädigten Bahnensysteme ein.
 
2.
Wo ist der Spinalnerv lokalisiert? Wodurch kann dieser geschädigt werden?
 
3.
Was versteht man unter dem Eigenapparat des Rückenmarks?
 
4.
Das Seitenhorn ist Sitz vegetativer Neurone. Wie sind diese verschaltet?
 
Literatur
Espinosa-Medina I, Saha O, Boismoreau F, Chettouh Z, Rossi F, Richardson WD, Brunet JF (2016) The sacral autonomic outflow is sympathetic. Science 354:893–897CrossRefPubMed
Neuhuber W, McLachlan E, Janig W (2017) The sacral autonomic outflow is spinal, but not „sympathetic“. Anat Rec (Hoboken)