Die Sinneszellen in den verschiedenen Organen des menschlichen Körpers sowie in der Haut und in den Muskeln nehmen Veränderungen ihrer Umgebung wahr und leiten dann Signale an besondere Nervenzellen in ihrer Nähe weiter. Diese Nervenzellen übertragen die Informationen in Form von elektrischen Signalen vom Ort der Sinneszellen zu anderen Zellen im Innern des Rückenmarks oder direkt zum Gehirn. Werden die Bahnen dieser Signalweiterleitung unterbrochen, gelangen die Informationen nicht vom Ort der Sinneszellen fort. Das Organ, der Hautbereich oder der Muskel werden dadurch gefühllos, und Empfindungen werden nicht mehr bewusst wahrgenommen. In gleicher Weise leiten wieder andere Nervenzellen vom Rückenmark oder dem Gehirn Informationen zur Steuerung von Muskeln und Drüsen. Werden diese Bahnen unterbrochen, erreichen die Informationen ihr Ziel nicht, und Muskeln und Drüsen bleiben untätig. Bei der Querschnittlähmung werden die Bahnen der Informationsweiterleitung unterbrochen, die durch das Rückenmark verlaufen. Aus diesem Grund fehlt anschließend sowohl das Gefühl aus den abgeschnittenen Sinneszellen als auch die Arbeit und Flüssigkeitsproduktion von Muskeln und Drüsen des betroffenen Bereiches. Nervenzellen sind anders aufgebaut als alle anderen Zellen des menschlichen Körpers.   Abb 1: Hier zeigt sich der Aufbau eines Neurons am Beispiel eines sogenannten Motoneurons des Rückenmarks. Der Zellkörper besitzt verschiedene Ausläufer, die Dendriten genannt werden. Das Axon ist meistens der längste Ausläufer und transportiert die elektrischen Impulse der Nervenzelle über weite Strecken zu anderen Körperzellen. Das Axon wird von Ammenzellen umgeben, die im Rückenmark Oligodendrozyten heißen. Nachdem die Axone das Rückenmark über einen Nerv verlassen, übernehmen die Schwann-Zellen die Aufgabe der Oligodendrozyten als Ammenzellen (HEIMER, 1995). Die Nervenzelle, auch Neuron genannt, besteht aus einem Empfangsteil für Informationen, das als Dendrit bezeichnet wird. Daran schließt sich der Zellkörper an, der in die Bahn übergeht, die der Weiterleitung der Informationen dient. Sie wird Axon genannt. Im Rückenmark werden die Axone der meisten Neuronenarten von den Ausläufern verschiedener Ammenzellen umhüllt, die auch als Gliazellen bezeichnet werden. Im Bereich des Gehirns und Rückenmarks werden die Ammenzellen Oligodendrozyten genannt. Innerhalb von Nervensträngen in Armen und Beinen bilden die sogenannten Schwann-Zellen eine Hülle. Beide Arten von Hüllen haben ähnliche Aufgaben und werden als Mark- oder auch Myelinscheide bezeichnet. Sie isolieren Abschnitte des Axons, damit die elektrischen Impulse schneller weitergeleitet werden können. Außerdem verhindern sie, dass sich nahe beieinander liegende Axone gegenseitig unter Strom setzen. Ohne diese Isolationsschicht können diese Arten von Neuronen keine Informationen weiterleiten. Bei der Querschnittlähmung werden sowohl die Neurone als auch die Ammenzellen an einer Stelle des Rückenmarks zerstört. Das Rückenmark ist ein verlängerter Ausläufer des Gehirns, der von Flüssigkeit umspült und verschiedenen Häuten umschlossen wird (Abb. 2).   Abb. 2: Das Rückenmark besitzt eine zylindrische Form und besteht aus einer weißen und grauen Substanz. Die graue Substanz liegt schmetterlingsförmig im Inneren und wird von der weißen Substanz umgeben. Die Nervenbahnen der Sinnesorgane ziehen im sogenannten Hinterhorn ins Rückenmark ein, während die Axone der motorischen Zellen das Rückenmark über das Vorderhorn verlassen. Alle Nervenbahnen vereinen sich im sogenannten Spinalganglion zu einem Nerv, der bestimmte Körperteile versorgt. Das Rückenmark ist wie das Gehirn von verschiedenen Hirnhäuten umgeben und geschützt. Zwischen Hirnhäuten und Mark fließt die Hirnflüssigkeit (HEIMER, 1995). Das Rückenmark bildet eine weißliche zylindrische Gewebsmasse von ovaler Form mit einer schmetterlingsförmigen, gräulichen Zentralsäule. Willkürlich wird die Grenze zwischen Gehirn und Rückenmark oberhalb des ersten Nackenwirbels (Cervikal 1 = C1) gezogen. Dort geht das Nervengewebe ohne scharfe Grenze in das verlängerte Mark über. In Richtung des Beckens zerfasert sich das Rückenmark nach einer Länge von etwa 40 - 45 cm (beim Erwachsenen) zur sogenannten Cauda Equina in ein dichtes Nervenfaserbündel. Zwischen den Wirbelkörpern des Rückgrades liegen die Ein- und Austrittsstellen der Rückenmarksnerven zu den verschiedenen Organen (Abb. 3 und 4).   Abb. 3: Das Rückenmark liegt im Spinalkanal der Wirbelsäule und wird von vier Knochen umgeben, die fest miteinander verwachsen sind. Im Falle von Gewalteinwirkung kann es jedoch entlang der Nähte zu Brüchen kommen. Dann können Knochenteile in den Wirbelkanal eindringen und das Rückenmark quetschen. (BENNINGHOFF, 1994).   Abb. 4: Dieser Längsschnitt durch eine Wirbelsäule zeigt den Verlauf des Rückenmarks durch den Spinalkanal. Die Austrittsstellen der Rückenmarksnerven liegen meist unterhalb und nur im Bereich des Halsmarks auf gleicher Höhe der Segmente. Die Nervenbahnen des unteren Lumbal- und des Sakralmarks bilden als sogenannte Cauda Equina ein Faserbündel, das am Ende des Rückenmarks vom ersten Lumbalwirbel bis zum letzten Sakralwirbel den Spinalkanal ausfüllt. Verletzungen in diesem Bereich führen zu anderen Ausfallserscheinungen als im echten Mark (BENNINGHOFF, 1994). Segmentlehre Bei Durchtrennung des Rückenmarks fallen die meisten Organfunktionen unterhalb der geschädigten Stelle aus. Aus diesem Grund kann man nach der sogenannten Segmentlehre die zu erwartenden Ausfälle beurteilen. Da jeder Mensch persönliche Unterschiede im Aufbau seines Nervensystems besitzt, kann die Segmentlehre nur grobe Angaben machen. Letztendlich ist jede Verletzung des Rückenmarks von anderen verschieden, selbst wenn sie im gleichen Segment erfolgt. Rückenmarksegment Versorgte Organe Nackenwirbel / Cervikalsegmente: C2 - C4 Nackenmuskulatur, Zwerchfell, Nackenhaut C5 Zwerchfell, Bizeps, Schultermuskeln, Schulterhaut C6 Bizeps, Schultermuskeln, Oberarm- und Daumenhaut C7 Schultermuskeln, Trizeps und lange Muskeln des Oberarms C8 Trizeps und lange Muskeln des Oberarms, Fingermuskulatur und kleine Muskeln der Hand, Handkantenhaut und kleiner Finger Brustwirbel / Thorakalsegmente: Th1 Fingermuskulatur und kleine Muskeln der Hand, Unterarmhaut Th2 - Th4 Brustmuskulatur, Rückenmuskulatur, Rippenmuskeln, Bauchmuskeln, Haut des oberen Brustbereichs und der Brustwarzen Th4 - Th5 Brustmuskulatur, Rückenmuskulatur, Rippenmuskeln, Bauchmuskeln, Haut der Brustwarzen Th5 - Th11 Brustmuskulatur, Rückenmuskulatur, Rippenmuskeln, Bauchmuskeln, Bauchhaut Th12 Brustmuskulatur, Rückenmuskulatur, Rippenmuskeln, Bauchmuskeln Lendenwirbel / Lumbalsegmente: L1 Oberschenkelmuskel,Lendenhaut L2 - L4 Unterschenkelmuskel, Oberschenkelhaut, Knieoberseite und Innenseite der Unterschenkel L5 Fuß- und Zehenmuskeln, Zehenhaut und Außenseite der Unterschenkel Beckenwirbel / Sakralsegmente: S1 Fuß- und Zehenmuskeln, Knöchel, Hackenhaut S2 Knöchel, Haut an der Knieinnenseite S3 - S5 Beckenboden, Genitalien, Blasenmuskulatur, Anus sowohl Haut, als auch Muskulatur Tabelle 1: Nach der Segmentlehre lassen sich sowohl die Höhe der Schädigung, als auch die zu erwartenden Symptome annähernd ermitteln. Erst eingehende Untersuchungen und Beobachtungen lassen jedoch das tatsächliche Ausmaß erkennen, da jeder Mensch persönliche Unterschiede aufweist (HEIMER, 1995). Wenn also zum Beispiel ein Bruch des 7. Halswirbels mit vollständiger Durchtrennung des Rückenmarks vorliegt, kann man bei dem Geschädigten nach der Segmentlehre eine intakte Nackenmuskulatur und eigenständige Atmung erwarten. Der Betroffene wird jedoch vermutlich eingeschränkt oder gar keine Kontrolle über seine Arme besitzen, und auch die Finger werden bis auf den Daumen wahrscheinlich völlig empfindungslos sein. Ebenfalls sind voraussichtlich alle Muskeln und Hautpartien unterhalb des Schultergürtels unkontrollierbar und taub. Bei einer solchen Schädigung spricht man dann von einer Tetraplegie. Wichtig ist außerdem zu verstehen, dass die Segmentlehre von einer vollständigen, schnittähnlichen Durchtrennung ohne jegliche Komplikation ausgeht. Tatsächlich gibt es diese schnittähnliche Durchtrennung nur im Laborversuch. Vielmehr erfolgt aufgrund des Feinaufbaus des Rückenmarks häufig ein inneres Zerreißen und Zerquetschen des Nervengewebes. Das Rückenmark besteht aus den Säulen der weißen und grauen Substanz. Diese stehen miteinander und in sich selbst sowie über eine große Anzahl von Längsverbindungen zu den verschiedenen Wirbelsegmenten in Verbindung. Dabei stellt die graue Substanz den Sitz der Zellkörper der Nervenzellen dar, während die weiße Substanz aus Bündeln von Axonen besteht. Die graue Substanz des Nervengewebes ist im Rückenmark in zehn "Rexed Zonen" aufgeteilt, die zapfen- bzw. säulenartig ausgerichtet sind (Abb.5). Diese Zonen sind nach dem schwedischen Neuroanatomen Bror Rexed benannt, der sie 1952 entdeckte.   Abb. 5: Die graue Substanz besteht aus zehn verschiedenen Gebieten, in denen die Zellkörper der unterschiedlichsten Neurone in dicht gepackten Haufen liegen. Die Zellhaufen der Motoneurone ziehen sich von einem Rückenmarkssegment zum nächsten und zeigen teilweise komplizierte Zapfen- und Säulenformen (BENNINGHOFF, 1994).   Abb. 6: Die zehn verschiedenen Rexed Zonen lassen sich im Querschnitt durch die verschiedenen Zellgrößen, Zellformen und Anfärbemöglichkeiten unterscheiden (HEIMER, 1995). Die Zellen der Zonen 1, 5, 6 und 8 sammeln zum großen Teil Impulse von Schmerzreizen der Haut, dem tiefen Gewebe und den Muskeln sowie Spannungs- und Schmerzsignalen der Eingeweide und leiten diese weiter. Die Zellen der Zonen 2, 3, 4 und 10 verknüpfen dagegen fast ausschließlich die unterschiedlichen Zonen miteinander und dienen der Verarbeitung der Signale. In der Zone 7 der Rückenmarkssegmente C8 - L3 bilden Zellen des Sympathischen Nervensystems eine Säule. Das Sympathische Nervensystem wirkt dem Parasympathischen Nervensystem entgegen. Beide zusammen bilden die Bestandteile des sogenannten Autonomen Nervensystems, das die lebensnotwendigen, unbewusst ablaufenden Organfunktionen wie Verdauung, Atmung und Herzschlag aufrecht erhält (Abb. 7).   Abb.7: Das Autonome Nervensystem besteht aus dem Sympathischen- (rot) und dem Parasympathischen Nervensystem (blau). Es kontrolliert die Funktionen der Inneren Organe. Bei der Querschnittlähmung wird der sakrale Parasympathikus betroffen. Dies bewirkt, daß nur Anus, Harnblase und die Geschlechtsorgane im "spinalen Schock" vollständig ausfallen können. Nach einigen Wochen nehmen sie jedoch ihre Arbeit über Reflexe auch wieder auf. (Benninghoff, 1994) Die Axone aus Zone 7 des Rückenmarks ziehen zu einer Reihe von miteinander verbundenen Ganglien, die aus Anhäufungen von Nervenzellen bestehen, die für die Verteilung der Informationen auf die unterschiedlichen Körperteile verantwortlich sind. Sie werden im Fall des Sympathischen Nervensystems als Grenzstrang bezeichnet, weil sie einer Perlenkette gleich außerhalb der Rückenwirbel an der Grenze der Wirbelsäule vom Hals bis ins untere Becken entlang ziehen. Im Bereich der Sakralwirbel befinden sich in der Zone 7 der grauen Substanz die Zellen des sakralen Parasympathikus, der unter anderem für Blasen- und Mastdarmentleerung zuständig ist. Die Zone 9 hingegen bildet den Sitz der Motoneurone, die direkt für die Entstehung von Muskelbewegungen verantwortlich sind. Je eine dieser in sogenannten Kernsäulen zusammengefassten Neuronengruppen kann einen Muskel oder eine Gruppe von Muskeln anregen. Ihre Ausläufer verlassen das Rückenmark über die Spinalnerven zu den verschiedenen Zielorganen, während die Axone der segmentüberspannenden Neurone der Zonen 1, 5, 6 und 8 in dem sogenannten Grundbündel verlaufen. Das Grundbündel stellt eine dünne Schicht der weißen Substanz dar, die wie eine Decke die graue Substanz umgibt. Den Hauptanteil der weißen Substanz machen jedoch die langen Bahnen vom Gehirn zu den einzelnen Rückenmarkssegmenten aus. Dabei liegen die längsten Bahnen außen (Abb. 8). Bahnsysteme   Abb.8: Die weiße Substanz des Rückenmarks besteht aus den aufsteigenden Bahnen (blau dargestellt), die Informationen aus den unterschiedlichen Sinnesorganen zum Gehirn weiterleiten, und den absteigenden Bahnen (rot dargestellt), mit deren Hilfe das Gehirn die Muskelbewegungen und Organfunktionen des Körpers kontrollieren kann (BENNINGHOFF, 1994). Es werden grob drei verschiedene zum Gehirn aufsteigende Bahnsysteme unterschieden. Das erste System wird aufgrund seiner Lage im hinteren (rückwärtigen) Bereich des Rückenmarks als Hinterstrangbahn bezeichnet. Es besteht aus dicken, markhaltigen Fortsätzen der Spinalganglienzellen. Die Signale dieser Bahn kommen von hochempfindlichen Sinnesorganen für feinste Druck- und Lageveränderungen und Vibrationen aus Haut, Gelenken, Muskeln und Knochenhaut. Für die Weiterleitung von groben Druck- und Lageveränderungen und Vibrationen sowie für Schmerz und Temperatur sind die dünnen, markhaltigen Fasern der Seitenstrangbahn verantwortlich. Diese Bahn stellt das zweite System der aufsteigenden Fasern dar. Das dritte System liegt im äußersten Randbereich des seitlichen Rückenmarks und kann als Kleinhirnbahn bezeichnet werden, da es die Weiterleitung von Signalen verschiedener Lagerezeptoren zum Kleinhirn unternimmt. Das Kleinhirn benötigt diese Impulse für die Berechnung gezielter Bewegungsabläufe von verschiedenen Muskelgruppen. Zu den absteigenden Bahnen werden die Pyramidenbahn und die Extrapyramidalen Bahnen gezählt. Die Pyramidenbahn mit ihren annähernd 660 000 - 1 Mio. markhaltigen Fasern entspringt in den Bereichen des Gehirns, die für die bewusste Feinkontrolle der Muskeln zuständig sind, und endet direkt an den betreffenden Motoneuronen des Rückenmarks. Die Signale dieser Bahn können die nötigen Reflexe des Rückenmarks verstärken und die störenden unterdrücken. Daher kommt es bei einer Durchtrennung dieser Bahn nach einiger Zeit zu den sogenannten Pyramidenbahnzeichen. Die Signale von den Extrapyramidalen Bahnen kontrollieren vor allem die unbewussten Reaktionen des Körpers, wie etwa die Kontrolle der Körperstellung und fließenden Muskelbewegungen. Sie enden oft an Neuronen des Rückenmarks, die der Hemmung von Muskelbewegungen dienen. Eine Durchtrennung dieser Bahnen bewirkt unter anderem Spasmus und Hyperreflexie. Während die aufsteigenden langen Bahnen Lage-, Schmerz- und Temperatursignale zum Gehirn weiterleiten, dienen die absteigenden Bahnen also der bewussten Muskelkontrolle sowie der Hemmung und Steuerung der Reflexe, die von den einzelnen Rückenmarkssegmenten selbstständig erarbeitet werden können. Autorin: Petra Ahmann http://privat.schlund.de/n/neuroscience/kap1.htm Verwendete Literatur: Adelman, G. (Hrsg.); 1987: "Encyclopedia of Neuroscience Volume I and II", Birkhäuser, Boston Drenckhahn, D.; Zenker, W. (Hrsg.); 1994: "Benninghoff Anatomie Band 2", 15. Auflage, Urban & Schwarzenberg, München Heimer, L.; 1995: "The Human Brain and Spinal Cord", 2. Auflage, Springer -Verlag, New York Kunze, K. (Hrsg.); 1992: "Lehrbuch der Neurologie", Georg Thieme Verlag, Stuttgart RRTC in Secondary Complications in Spinal Cord Injury at the University of Alabama at Birmingham, Spain Rehabilitation Center; März 1996: "Spinal Cord Injury - InfoSheet #4 and #5" http://www.spinalcord.uab.edu Schmidt (Hrsg.); 1993: "Neuro- und Sinnesphysiologie", Springer-Verlag, Berlin Zilles, K.; Rehkämper, G.; 1994: "Funktionelle Neuroanatomie", Springer-Verlag, Berlin