Der Liquor/ Nervenwasser befindet sich in zwei anatomisch voneinander abgrenzbaren Räumen, die jedoch miteinander in Verbindung stehen: der äußere und der innere Liquorraum.

1. Der äußere Liquorraum befindet sich zwischen den beiden Anteilen der weichen Hirnhaut, zwischen Pia mater und Spinnengewebshaut (Arachnoidea). Dieser Spalt, in dem der Liquor fließt, wird auch als Subarachnoidalraum bezeichnet und findet sich sowohl um das Gehirn als auch um das Rückenmark.
2. Der innere Liquorraum besteht aus einem Hohlraumsystem im Gehirn, dem sogenannten Ventrikelsystem. In diesen Ventrikeln befinden sich auch die Gefäßgeflechte, in denen der Liquor produziert wird. Sie haben damit Transport- und Produktionsfunktion.

Das System besteht aus 4 hintereinander geschalteten Ventrikeln: 2 zueinander symmetrische Seitenventrikel im Großhirn (Telencephalon), einem 3. Ventrikel im Zwischenhirn (Diencephalon) und einem 4. Ventrikel im Rautenhirn (Rhombencephalon). Die Ventrikel haben Verbindung zueinander. Zwischen den beiden Seitenventrikeln und dem 3. Ventrikel gibt es eine Verbindung in Form von je einem Foramen interventricularis. Das Aquädukt führt von 3. in den 4. Ventrikel. Letzterer geht über in den Zentralkanal des Rückenmarks.

Äußerer und innerer Liquorraum stehen außerdem über insgesamt drei Öffnungen miteinander in Verbindung: zwei Aperturae laterales sowie einer Apertura mediana, die vom Ventrikelsystem in den Subarachnoidalraum führen.

Um den Liquor/ Nervenwasser labortechnisch untersuchen zu können, muss er aus dem Rückenmarkskanal gewonnen werden. Dazu wird mit einer langen Nadel in den Rückenmarkskanal eingestochen und die Flüssigkeit kann so austreten (Lumbalpunktion).

Die Lumbalpunktion kann sowohl am sitzenden als auch am liegenden Patienten durchgeführt werden. Wichtig ist lediglich eine möglichst effiziente Krümmung des unteren Rückens, da dadurch die Fortsätze der Wirbelsäule weiter auseinanderweichen und somit die Punktion durch die Bandstrukturen der Wirbelsäule hindurch erleichtert wird. Die Punktion erfolgt auf Höhe des Raumes zwischen drittem und viertem bzw. viertem und fünftem Lendenwirbel, um Verletzungen des Rückenmarks zu vermeiden. Da das Rückenmark bereits etwa auf Höhe des ersten Lendenwirbels endet, besteht kaum die Gefahr einer Läsion. Sollte eine Liquorentnahme im Lendenwirbelbereich nicht möglich sein, wie es selten bei Tumorbefall der Wirbelsäule vorkommen kann, so ist prinzipiell auch eine Entnahme aus der sogenannten Cisterna cerebello-medullaris möglich, einem Raum zwischen Hinterhaupt und erstem Halswirbel.

Bei der üblichen Lumbalpunktion wird die Nadel bis in den Rückenmarkskanal vorgeschoben bis Liquorflüssigkeit Nervenwasser austritt. Diese wird in Proberöhrchen aufgefangen und untersucht. Um Komplikationen wie Infektionen zu vermeiden, sollten strikt sterile Bedingungen geschaffen werden und die Patienten nachfolgend Bettruhe einhalten. Auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr ist zu achten, um nach dem Eingriff Kopfschmerzen zu vermeiden. Blutungen durch den Einstich kommen nur selten vor.

Viele Erkrankungen des zentralen Nervensystems lassen sich nicht allein durch Blutuntersuchungen diagonostizieren, hier ist die Lumbalpunktion oft Methode der Wahl. Damit können virale oder bakterielle Infektionen, die Entzündungsreaktionen hervorrufen, nachgewiesen werden. Auch Blutungen des Subarachnoidalraums, also Blutungen aus Hirn/ Hirnblutung versorgenden Gefäßen der Schädelbasis, sowie tumoröse Veränderungen des zentralen Nervensystems können hiermit beurteilt werden. Seltener finden sich Infektionen durch Pilze und Parasiten.

Nach Entnahme des Liquors/ Nervenwasser wird dieser im Labor auf folgende Kriterien hin untersucht: makroskopisch auf Farbveränderungen und Trübungen, die oftmals schon eine erste Verdachtsdiagnose ermöglichen, mikroskopisch auf Zellart und –zahl, Eiweiß, Zucker- und Mineralgehalt, Antikörper sowie Bakterien und Pilze.

Da Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) mit einer Veränderung des Liquors/ Nervenwasser bzw. dessen Zusammensetzung einhergehen, lassen sich durch die Liquordiagnostik oftmals Verdachtsdiagnosen bestätigen. Entzündliche Erkrankungen des ZNS wie beispielsweise Gehirnentzündungen (Enzephalitis), Hirnhautentzündungen (Meningitis), Rückenmarksentzündungen (Myelitis) oder entzündliche Autoimmunerkrankungen wie die Multiple Sklerose lassen sich beurteilen. Handelt es sich um bakterielle Infektionen, lassen sich vor allem neutrophile Granulozyten, eine Unterform der weißen Blutkörperchen, nachweisen. Bei viralen Infektionen hingegen finden sich vermehrt Lymphozyten. Tumorzellen im Nervenwasser lenken den Verdacht auf einen Tumorbefall der Hirnhäute (Meningeosis neoplastica), der bei Lymphomen, Leukämien oder Karzinomerkrankungen auftreten kann. Blutungen des Subarachnoidalraumes, die von hirnversorgenden Schlagadern ausgehen, werden durch das Auftreten von Erythrozyten (rote Blutkörperchen) im Nervenwasser bestätigt. Allerdings ist hierbei auf Artefakte zu achten, da geringe Blutmengen ebenfalls durch den Einstich bei der Punktion hervorgerufen werden können. Auch zur Diagnose von Lyme-Borreliosen und Neurolues (letztes Stadium der Syphilis) lässt sich die Liquoruntersuchung nutzen. 

Eine absolute Kontraindikation für eine Lumbalpunktion stellt ein erhöhter Hirndruck dar, da es durch Liquorentnahme zum Absacken des Gehirnes und damit zu dessen Einklemmung kommen kann. Das Atemzentrum wird komprimiert und es besteht die Gefahr eines Atemstillstandes mit unmittelbarer Lebensbedrohung. Deshalb ist vor einer Liquorentnahme eine Hirndruckmessung unabdinglich.