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Einführung in die Neuroanatomie

Abstract

Gehirn und Rückenmark bilden das zentrale Nervensystem (ZNS). Sie liegen geschützt im knöchernen Schädel bzw. im Wirbelkanal und sind von einer weiteren Schutzschicht - dem Liquor cerebrospinalis - umgeben. Die Aufgaben des ZNS sind vielfältig: So integriert es Reize, die von außen oder innen auf den menschlichen Organismus wirken, koordiniert alle motorischen Abläufe und stimmt zudem alle Systeme aufeinander ab. Seine Funktionsweise ist bis heute aber noch nicht vollständig verstanden.

Gehirn und Rückenmark bestehen jeweils aus grauer und weißer Substanz. Die graue Substanz setzt sich größtenteils aus Nervenzellkörpern zusammen und ist in der Großhirnrinde bzw. im schmetterlingsförmigen inneren Anteil des Rückenmarks zu finden. Die weiße Substanz hingegen erhält ihre weiße Farbe hauptsächlich von markhaltigen Nervenfasern: Sie bildet im Gehirn das innen gelegene und im Rückenmark das außen gelegene Gewebe.

Das periphere Nervensystem (PNS) umfasst das Nervengewebe außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks. Die Unterscheidung zwischen PNS und ZNS ist allerdings rein topographisch, funktionell lassen sie sich nicht voneinander abgrenzen. Die Aufgabe des PNS ist es, Informationen zwischen dem Gehirn bzw. Rückenmark und dem restlichen Körper zu übermitteln.

Das Gehirn entwickelt sich ab der vierten bis fünften Woche aus drei primären Gehirnbläschen und reift bis zur Geburt heran. Es unterliegt im Laufe des Lebens jedoch ständigen Entwicklungs- und Umbauprozessen.

Zentrales Nervensystem

Das zentrale Nervensystem besteht aus Gehirn und Rückenmark.

Makroskopische Anatomie

Gehirn

Steckbrief

  • Funktion: Integration, Koordination und Regulation aller Organfunktionen, Bewegungen und Verhaltensweisen
  • Lage: Im knöchernen Schädel
  • Form: Zwei miteinander verbundene Hemisphären (ähnlich einer Walnuss)
  • Gewicht: Bis zu 1,5kg

Aufbau

Rückenmark

Siehe Kapitel: Aufbau des Rückenmarks

Mikroskopische Anatomie

Das ZNS besteht aus zwei Hauptgeweben: der grauen und der weißen Substanz. Detaillierte Informationen zum Aufbau des Nervengewebes siehe Kapitel Nervengewebe, Synapsen und Transmitter

Graue Substanz Weiße Substanz
Bestandteile
Vorkommen im Gehirn
  • Rinde
  • Kerngebiete
Vorkommen im Rückenmark
Aufgabe
  • Verarbeitung von neuronalen Impulsen

Die Lage der grauen und weißen Substanz verhält sich in Gehirn und Rückenmark entgegengesetzt zueinander!

Peripheres Nervensystem

Zum peripheren Nervensystem zählt man die Spinalnerven und die Hirnnerven III-XII. Der Übergang zwischen dem ZNS und dem peripheren Nervensystem (PNS) ist fließend: Am Rückenmark spricht man ab dem Übergang zu den Spinalwurzeln vom PNS, die Hirnnerven zählen ab dem Verlassen des Hirnstamms zum PNS.

Spinalnerven

Spinalnerven sind paarig aus dem Rückenmark entspringende Nerven des PNS. Es gibt 31-33 Spinalnerven, die jeweils nach dem Rückenmarkssegment benannt sind, aus dem sie entspringen.

Segmentanzahl
Zervikal (C1-C8) 8
Thorakal (Th1-Th12) 12
Lumbal (L1-L5) 5
Sakral (S1-S5) 5
Coccygeal (Co1-Co3) 1(-3)
Gesamt 31(-33)

Aufbau und Verlauf

Äste der Spinalnerven Versorgungsgebiet/Endpunkt

Ramus anterior

  • Extremitäten (über Bildung von Nervenplexus)
  • Ventro-laterale Rumpfwand
Ramus posterior
Ramus meningeus
Ramus communicans albus

Radikuläre Innervation

Die segmentale Gliederung des Rückenmarks spielt eine wichtige Rolle in der Organisation des peripheren Nervensystems, da jedes Segment ein ganz bestimmtes Hautareal (Dermatom) sensibel und bestimmte Muskeln (Kennmuskeln) motorisch innerviert. So kann ein motorischer Ausfall eines Muskels (insb. in Kombination mit einem sensiblen Ausfall eines bestimmten Hautareals) ein spezifischer Hinweis auf eine Läsion einer bestimmten Nervenwurzel/eines Spinalnervs sein kann.

  • Sensible Innervation: Dermatome
    • Definition: Hautgebiet, das von einem Spinalnerv sensibel innerviert wird
    • Aufbau: Dermatome sind segmental angeordnet (siehe Abbildung)
  • Motorische Innervation: Kennmuskeln
    • Definition: Muskeln, die sich jeweils einem spezifischen Rückenmarkssegment zuordnen lassen

Hilfreiche Orientierungspunkte beim Lernen der Dermatome sind die Brustwarzen (Übergang Th4/Th5), der Thenar (C6) sowie der Bauchnabel (Th10)!

Head'sche Zonen
Mitunter konvergieren die viszeroafferenten Fasern innerer Organe gemeinsam mit den somatoafferenten Fasern der Haut im Rückenmark auf Neuronen des Tr. spinothalamicus (= Schmerzbahn). Dadurch werden Schmerzen eines Organs als Schmerzen eines bestimmten Hautbereiches wahrgenommen, der als Head'sche Zone bezeichnet wird. Diese Schmerzform wird als „übertragener Schmerz“ bezeichnet. Typische Beispiele sind die Übertragung von Schmerzen des Herzens auf den Bereich des linken Thorax (Dermatom Th3/Th4, die Übertragung von Schmerzempfindungen der Leber auf den Bereich unter dem rechten Rippenbogen (Dermatom Th8-L1) oder die Übertragung von Schmerzen der Nieren bzw. der Hoden in den Bereich der Leiste (Dermatom Th10-L1).

Kennmuskeln
Als Kennmuskeln werden solche Muskeln bezeichnet, die überwiegend durch ein oder mitunter auch mehrere Rückenmarkssegmente innerviert werden. Eine Parese dieser Muskeln oder ein Ausfall des entsprechenden Muskeleigenreflexes ist somit typisch für die Läsion des jeweiligen Segments. Dies ist klinisch von großer Bedeutung, da so oftmals bereits ohne eine bildgebende Diagnostik die Höhe einer Nervenwurzel- oder Rückenmarksläsion vermutet werden kann. Kennmuskel des Segments S1 ist bspw. der M. triceps surae, so dass die Unfähigkeit, sich auf die Zehenspitzen zu stellen und der Ausfall des Achillessehnenreflexes ein Hinweis auf eine Läsion dieses Segments sein können.

Plexusbildung

Die Innervationsgebiete der Spinalnerven sind nicht deckungsgleich mit denen der peripheren Nerven!

Geburtstraumatische Plexusschäden
Bei der Geburt kann es durch übermäßige Lateralflexion des Kopfes oder durch starkes Ziehen am Arm zu einer Zerrung des Plexus brachialis kommen (insb. infolge von Entbindungen mit der Zange). Dadurch kann es zu einer Nervenschädigung kommen, die je nach Lokalisation zu einer oberen Plexuslähmung mit Lähmung des Schultergürtels oder einer unteren Plexuslähmung mit Pfötchenstellung der Hand führt. Unter Ruhigstellung und Physiotherapie verschwinden die Lähmungen jedoch meist innerhalb weniger Monate.

Hirnnerven

Siehe Kapitel: Hirnnerven

Entwicklung des Nervensystems

Embryonale Entwicklung des Gehirns

Das Gehirn entwickelt sich ab der vierten und fünften Woche der Embryonalperiode.

Entwicklungsstadien des Gehirns
Primärbläschen Sekundärbläschen Reifes Gehirn
Prosencephalon (Vorderhirn)
Mesencephalon (Mittelhirn)
Rhombencephalon (Rautenhirn)
  • Metencephalon
  • Myelencephalon

Embryonale Entwicklung des Rückenmarks

Das Rückenmark entwickelt sich aus dem kaudalen Abschnitt des Neuralrohrs. Die sensiblen Hinterhörner entwickeln sich dabei aus der dorsolateral gelegenen Flügelplatte des Neuralrohrs, die motorischen Vorderhörner aus der ventrolateral gelegene Grundplatte . Während sich bis zum 4. Monat Rückenmark und Wirbelkanal parallel entwickeln, kommt es im Anschluss zu einem vermehrten Wachstum der Wirbelsäule, dessen Größe die des Rückenmarks schließlich überschreitet.

Histogenese des ZNS

Die Bildung und Entwicklung von Gewebe im ZNS dauert länger als alle anderen Entwicklungsschritte. Diese Prozesse finden teilweise gleichzeitig oder nacheinander statt.

  • Zellproliferation: Zellteilung, Zellwachstum
  • Migration: Die unreifen Neurone (Neuroblasten) und Gliazellen wandern zu ihrem Zielgebiet
    • Besonderheit im ZNS: Entstehungs- und Zielort der Neurone können sehr weit auseinander liegen
    • Die Neuroblasten wandern entlang spezieller Gliafasern, die im Gehirn gespannt sind
  • Axonwachstum: Zielgerichtet mithilfe des Wachstumskolbens
  • Neuronale Differenzierung: Im Zielgebiet werden Neurotransmitter und Rezeptoren exprimiert
  • Synaptogenese: Bildung von neuronalen Kontakten, die bei neuronaler Inaktivität auch wieder aufgelöst werden können
  • Apoptose: Zelltod
    • Zweck: Regulierung der Neuronenzahl
    • Auslöser: Mangel an neurotrophen Faktoren im Zielgebiet → Mangelnde Stimulation der Neurone → Absterben
  • Gliazellentwicklung: Entwickeln sich aus dem Neuralrohr
  • Myelinisierung: Bildung der Markscheiden

Wiederholungsfragen zum Kapitel Einführung in die Neuroanatomie

Welche Fasertypen befinden sich in Vorder- und Hinterwurzel des Rückenmarks und zu welcher Struktur vereinigen sie sich?

Was ist ein Dermatom? Welchen Dermatomen werden die Brustwarzen, der Thenar und der Bauchnabel zugeordnet?

Was ist eine Head'sche Zone? Wo liegt die Head'sche Zone der Leber?

Was sind Neuromere und Rhombomere?

Aus welchen embryonalen Strukturen gehen Vorder- und Hinterhorn des Rückenmarks hervor?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.