De menselijke wervelkolom

De menselijke wervelkolom ofwel de ruggengraat is essentieel voor het menselijk lichaam. De wervelkolom kan vergeleken worden met een schakelkast. Hier worden talloos veel elektrische verbindingen gelegd tussen de hersenen en onze organen. Geen wonder dat rugklachten als een hernia pijn in je hele lijf kunnen veroorzaken.

Wervelkolom toont evolutie

Zoals de kabels uit een elektriciteitskast zich in een steeds fijnmaziger netwerk van wandcontactdozen in elke kamer vertakken, zo lopen kabels uit de hersenen naar alle weefsels en organen van ons lichaam. De goot waarin die kabels liggen, is de wervelkolom. En de bundel zelfs is het ruggenmerg. Aan de wervelkolom, en de opbouw van het ruggenmerg, is goed te zijn dat wij allemaal zijn voortgekomen uit wormen die al zeker 535 miljoen jaar geleden in zee leefden. Het bouwplan is in al die tijd wel wat aangepast aan de hedendaagse eisen, maar het is nooit radicaal gewijzigd. Ook het menselijk lichaam bestaat uit een lange reeks van min of meer identieke segmenten, maar die zijn bij ons vaak onherkenbaar geworden door allerlei rare aangroeisels en uitstulpingen. De wervelkolom en het ruggenmerg tonen ons het oorspronkelijk plan.

De bouw van de wervelkolom

De wervelkolom is een stapeling van losse botjes, die we 'wervels' noemen. Tussen twee wervels zit altijd een stevige schijf. Die heet, heel toepasselijk, 'tussenwervelschijf'. De wervels zijn keihard, in elk geval na de kindertijd. Ze zijn dan een en al bot. De tussenwervelschijven moeten voor de vering en buigzaamheid zorgen. Dat kan omdat ze bestaan uit een ring van kraakbeen met een geleiachtige kern. Wervels en tussenschijven worden door een verzameling banden en spieren bij elkaar en recht gehouden, maar daar gaan we het in dit verhaal niet over hebben. Wervels worden, van de halt tot de lendenen, steeds dikker en steviger, want ze moeten steeds meer gewicht torsen. Andere dieren, die niet rechtop lopen, hebben dat probleem (en die bouw) niet. Ook de rare bochten die bij mensen langzamerhand in de wervelkolom zijn ontstaan, zijn het gevolg van de zwaartekracht. De kolom is hol in de nek, bol bij de schouderbladen, hol onderin de rug, en dan weer bol. Alleen bij baby's is de rug vrijwel recht.

Anatomen verdelen van oudsher de wervels in vier grote groepen. Eerst zien we de zeven halswervels. De bovenste heet 'atlas', de tweede 'draaier', maar daarna konden kennelijk geen andere namen meer verzonnen worden. De zevende en laatste halswervel is vaak de eerste wervel die echt duidelijk voelbaar is op onze rug. Daarna komt een groep van twaalf borstwervels, waar de ribben aan vastzitten. Dan volgen de vijf grote en zware lendenwervels, en ten slotte het heiligbeen en het staartbeen. Het heiligbeen is een stapeltje van met elkaar vergroeide wervels, die samen met het bekken de eigenlijke basis van de hele wervelkolom erboven vormen.Het staartbeen hangt daar weer onder: het restant van de staart van onze evolutionaire voorouders. Dat klinkt als een keurig rijtje. Maar als mensen gaan tellen, komen ze vaak op heel verschillende aantallen. Het heiligbeen bestaat meestal uit vijf nog wel afzonderlijk herkenbare, maar vergroeide wervels. Bij ongeveer een derde van alle mensen zijn het er zes. Dan is een van de lendenwervels vergroeid met het heiligbeen. Of er is, aan de andere kant, een staartwervel vergroeid met het heiligbeen.

Afwijkingen in de wervelkolom

Het staartbeen zelf bestaat vaak uit drie vergroeide wervels. Maar ongeveer een op iedere duizend mensen heeft een staartwervel extra. Daar merkt niemand iets van, tot er geteld moet worden. Dan blijkt opeens dat ze niet 33, maar 34 wervels hebben. Ongeveer een op iedere dertien mensen heeft een rib extra. Dan hangt aan de bovenste lendenwervel ook nog een rib. En soms ook nog een rib aan de tweede lendenwervel. Die lendenrib kan gemeen in de nieren prikken. Als dat het geval is, moet er wat aan gedaan worden middels een medische ingreep. Aan de bovenkant kan het ook te veel worden. Dan zit een extra rib bij de hals, een halsrib. Ook die moet meestal worden verwijderd. Al met al duidt dit erop dat de exacte aanleg van de wervelkolom niet heel nauw luistert. Er zijn nog meer afwijkingen en 'varianten' bekend, maar mensen met die afwijkingen kunnen prima verder leven en zich voortplanten.

Het ruggenmerg met zijn 'witte' en 'grijze' stof

Als twee wervels met een tussenwervelschijf op elkaar liggen, blijven aan weerszijden en aan de voor- en de achterkant precies vier gaatjes over. Daar kunnen de zenuwen uit en in. Dat zijn de vertakkingen van het kabelsysteem, van het ruggenmerg. Het ruggenmerg verzorgt, kortweg, de communicatie tussen het brein en de rest van het lichaam. Snijd je het ruggenmerg dwars door, dan zie je een lichtgekleurde substantie. Die heet dan ook de 'witte stof'. In het midden ligt een H-vormige massa die donkerder is: de 'grijze stof'. Als we nog even in elektriciteitsnetten denken: de witte stof wordt gevormd door de doorgaande kabels, in de grijze stof zitten de schakelkasten. Zoals gezegd, het lichaam is in segmenten verdeeld. Elk segment heeft een eigen schakelkast. Hier komen de signalen naar en van de verschillende lichaamsdelen aan, en hier worden ze weer verwerkt en doorgestuurd. Dat verklaart ook de H-vorm van de grijze stof met zijn vier hoekpunten, en de vier uitgangen voor zenuwen die tussen de wervels zijn uitgespaard. Tel maar na: er moeten signalen van de hersenen naar de rest van het lichaam (één), van de rest van het lichaam naar de hersenen (nog één), zowel voor de linker- als voor de rechterkant van ons lichaam (nog eens twee).

Hoe werken de zenuwen in de wervelkolom?

Wat gebeurt als we onze spieren aan het werk zetten? Laten we als voorbeeld met onze rechterhand eens iets oppakken. De hersenen besluiten daartoe, en sturen een seintje naar beneden. De witte stof van het ruggenmerg geleidt het signaal tot aan de grijze stof die over onze vingers gaat. Dat is in dit geval het stuk boven de eerste borstwervel. Op die 'etage' wordt het signaal opgevangen, en doorgeschakeld naar de zenuwen die de spieren van onze handen bedienen. Zo'n zenuw is dus niets anders dan een lange draad met precies twee contactpunten: een zenuwcel in de grijze stof, en een zenuwcel in de spier. Als de zenuw in de grijze stof wordt geprikkeld, gaat direct ook een seintje naar de spier, die dan samentrekt. De zenuw die over het bewegen van de rechterhand gaat, komt door het kleine gat rechtsvoor tussen de wervels naar buiten. En willen we de linkerhand optillen, dan prikkelen we gewoon de zenuw die linksvoor naar buiten treedt. Om het nog wat ingewikkelder te maken, doen veel spieren bij het bewegen van onze handen mee. Die worden niet allemaal door een enkele etage van grijze stof bediend. Ook zenuwen die tussen de twee wervels boven de eerste borstwervel ontspringen, zijn erbij betrokken. Des te meer spieren er moeten worden aangestuurd, hoe meer grijze stof erbij wordt ingeschakeld. Bovendien gaan die zenuwen zich onderweg weer verder bundelen en vertakken. Anatomen hebben er nog een hele kluif aan gehad om uit te zoeken welke etages waarvoor precies verantwoordelijk waren. Maar het principe is steeds eenvoudig: van de hersenen naar de zenuwcellen in het ruggenmerg, het signaal hier doorschakelen, en dan van de zenuwcellen in het ruggenmerg naar de spier.

Reflex is kortsluiting

Zenuwen geven signalen razendsnel door. Maar soms moet het nog wat sneller. Als je je hand brandt, wil je niet eerst eens even bedenken dat het pijn doet, en dat dat moet ophouden. En dat je, oh ja, dat is waar, je hand dus moet terugtrekken. In die gevallen komt de reflex goed uit. Een reflex ontstaat bij een 'kortsluiting'. De binnenkomende signalen van je hand prikkelen dan in de grijze stof direct de naar de hand vertrekkende, uitgaande zenuwen. De hersenen worden daar niet over ingelicht. Voor je het weet, heb je je hand dan teruggetrokken. Er zijn talloze reflexen bekend. De bekendste (en eenvoudigste) is de kniepeesreflex. Laat een been hangen (benen over elkaar), en geef een tikje onder de knieschijf. De pees die daar zit, stuurt een seintje naar de hersenen. Maar in de grijze stof (voor de kniepeesreflex bij de vierde lendenwervel) is ook een soort 'kortsluitende schakeling' die de spieren van het been direct een seintje stuurt. Het gevolg: je been zwiept omhoog.

Hernia: gebroken kraakbeen

Tussen elke 2 wervels ligt een tussenwervelschijf: een laag zacht kraakbeen met een stevige buitenrand van bindweefsel. Gaat die buitenrand kapot en wordt hij zwak, dan kan het kraakbeen eruit puilen. Met vervelende gevolgen, zoals een 'hernia' (letterlijk: breuk). Het kraakbeen kan de zenuwbundel die tussen de wervels naar buiten komt, nu afknellen of beschadigen. Met als mogelijke gevolgen pijn, een verdoofd gevoel, of spierzwakte. Aan de plek waar de verschijnselen optreden, kan de dokter terugrekenen welke zenuw bekneld is. En dus welke tussenwervelschijf gerepareerd moet worden. Omdat onderste deel van de rug het zwaarst wordt belast, treden daar de meeste hernia's op. En omdat daar de zenuwen uittreden voor de benen, kan een hernia daar leiden tot pijn diep in het been, tot aan de hiel toe. Meestal repareert het lichaam zichzelf, en verdwijnt de hernia na verloop van tijd, met name door rust. Sommige mensen hebben baat bij oefeningen of geneesmiddelen, en in zware gevallen bij een operatie.