Физиология рефлекторной деятельности спинного мозга. Строение и функции спинного мозга

Нормальная физиология: конспект лекций Светлана Сергеевна Фирсова

1. Физиология спинного мозга

Спинной мозг – наиболее древнее образование ЦНС. Характерная особенность строения – сегментарность .

Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде передних и задних рогов. Они выполняют рефлекторную функцию спинного мозга.

Задние рога содержат нейроны (интернейроны), которые передают импульсы в вышележащие центры, в симметричные структуры противоположной стороны, к передним рогам спинного мозга. Задние рога содержат афферентные нейроны, которые реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения.

Передние рога содержат нейроны (мотонейроны), дающие аксоны к мышцам, они являются эфферентными. Все нисходящие пути ЦНС двигательных реакций заканчиваются в передних рогах.

В боковых рогах шейных и двух поясничных сегментов располагаются нейроны симпатического отдела вегетативной нервной системы, во втором-четвертом сегментах – парасимпатического.

В составе спинного мозга имеется множество вставочных нейронов, которые обеспечивают связь с сегментами и с вышележащими отделами ЦНС, на их долю приходится 97 % от общего числа нейронов спинного мозга. В их состав входят ассоциативные нейроны – нейроны собственного аппарата спинного мозга, они устанавливают связи внутри и между сегментами.

Белое вещество спинного мозга образовано миелиновыми волокнами (короткими и длинными) и выполняет проводниковую роль.

Короткие волокна связывают нейроны одного или разных сегментов спинного мозга.

Длинные волокна (проекционные) образуют проводящие пути спинного мозга. Они формируют восходящие пути, идущие к головному мозгу, и нисходящие пути, идущие от головного мозга.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции.

Рефлекторная функция позволяет реализовать все двигательные рефлексы тела, рефлексы внутренних органов, терморегуляции и т. д. Рефлекторные реакции зависят от места, силы раздражителя, площади рефлексогенной зоны, скорости проведения импульса по волокнам, от влияния головного мозга.

Рефлексы делятся на:

1) экстероцептивные (возникают при раздражении агентами внешней среды сенсорных раздражителей);

2) интероцептивные (возникают при раздражении прессо-, механо-, хемо-, терморецепторов): висцеро-висцеральные – рефлексы с одного внутреннего органа на другой, висцеро-мышечные – рефлексы с внутренних органов на скелетную мускулатуру;

3) проприоцептивные (собственные) рефлексы с самой мышцы и связанных с ней образований. Они имеют моносинаптическую рефлекторную дугу. Проприоцептивные рефлексы регулируют двигательную активность за счет сухожильных и позотонических рефлексов. Сухожильные рефлексы (коленный, ахиллов, с трехглавой мышцы плеча и т. д.) возникают при растяжении мышц и вызывают расслабление или сокращение мышцы, возникают при каждом мышечном движении;

4) позотонические рефлексы (возникают при возбуждении вестибулярных рецепторов при изменении скорости движения и положения головы по отношению к туловищу, что приводит к перераспределению тонуса мышц (повышению тонуса разгибателей и уменьшению сгибателей) и обеспечивает равновесие тела).

Исследование проприоцептивных рефлексов производится для определения возбудимости и степени поражения ЦНС.

Проводниковая функция обеспечивает связь нейронов спинного мозга друг с другом или с вышележащими отделами ЦНС.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

1. Физиология спинного мозга Спинной мозг – наиболее древнее образование ЦНС. Характерная особенность строения – сегментарность.Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде передних и задних рогов. Они выполняют рефлекторную функцию спинного мозга.Задние

ЛЕКЦИЯ № 9. Кровоснабжение головного и спинного мозга. Синдромы нарушений васкуляризации в сосудистых бассейнах головного и спинного мозга Кровоснабжение головного мозга осуществляется позвоночными и внутренними сонными артериями. От последней в полости черепа

Глава 2 АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СПИННОГО МОЗГА. ВОЗМОЖНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ СПИННОГО МОЗГА АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СПИННОГО МОЗГА От спинномозгового нерва отходит ветвь к твердой оболочке спинного мозга

Закрытые повреждения позвоночника и спинного мозга. Классификация закрытых повреждений позвоночника и спинного мозга Травму позвоночника и спинного мозга многие авторы прошлого называли «печальной страницей в истории хирургии», ибо этот вид патологии связан с

Нейроны спинного мозга Существует функциональное деление нейронов на 4 группы. В первую группу входят мотонейроны, или двигательные нейроны, расположенные в передних рогах, а их аксоны образуют передние корешки. Вторую группу составляют интернейроны – промежуточные

1.3.1. Периферические нервы спинного мозга Спинномозговые нервы представляют собой продолжение на периферию передних и задних корешков спинного мозга, которые, соединяясь между собой, образуют шейное, плечевое и пояснично-крестцовое сплетения.Шейное сплетение

ОБОЛОЧКИ СПИННОГО МОЗГА Спинной мозг, как и головной, окружен тремя оболочками: мягкой, прилегающей непосредственно к спинному мозгу, паутинной, находящейся между мягкой и твердой мозговыми оболочками и твердой мозговой оболочкой, находящейся снаружи спинного

ТРАВМЫ СПИННОГО МОЗГА Направленность реабилитационных мероприятий при спинномозговой травме зависит от множества факторов, к основным из которых относятся следующие: тип и характер спинномозговой травмы; стабильность повреждения позвоночника; вид, степень и уровень

Опухоли спинного мозга Опухоли нарушают кровообращение, сдавливают и тем самым разрушают спинной мозг. Они возникают чаще всего у людей в возрасте от 20 до 60 лет. Первым признаком заболевания является появление боли в спине, которая обычно усиливается при длительном

Заболевания спинного мозга. Опухоли спинного мозга Опухоли спинного мозга делятся на доброкачественные (менингиомы. возникающие из клеток мозговых оболочек, и шванномы, образующиеся из шванновских (вспомогательных) клеток) и злокачественные (глиомы, образующиеся из

Повреждения спинного мозга Основная задача ЛФК при травматическом повреждении позвоночника и спинного мозга сводится к нормализации двигательной активности больного или мобилизации компенсаторных возможностей.Используют физические упражнения, направленные на

Анатомия спинного мозга (рис. 9) Спинной мозг - это часть центральной нервной системы. Длина спинного мозга у взрослого человека среднего роста составляет около 45-50 см - от головного мозга до крестца, где разветвляются в поясничном отделе последние оставшиеся нервы. Эта

Заболевание спинного мозга - 1 ч. ложку с верхом свежих цветков виноградной лозы залить стаканом кипятка, настоять 1 час, процедить, добавить 1 ст. ложку яблочного уксуса. Пить глотками в течение дня 1–2 стакана

Меридианы головного мозга (перикарда) и спинного мозга (тройного обогревателя) Тот, кто более или менее знаком с литературой по китайской традиционной медицине, наверное, сразу обратил внимание на некоторое несоответствие в названиях данных меридианов. Дело в том, что в

Усиление головного-спинного мозга Я Дух Божий, веселый-жизнерадостный-счастливый Дух, могучий исполинский, мгновенно исцеляющий Дух, веселый-жизнерадостный-счастливый. Я Дух Божий, я прошу Тебя, Отец мой Небесный, горячо любимый, помоги мне сейчас, усиливай мою волю,

Спинной мозг – наиболее древнее образование ЦНС. Характерная особенность строения – сегментарность .

Короткие волокна связывают нейроны одного или разных сегментов спинного мозга.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции.

Рефлексы делятся на:

1) экстероцептивные (возникают при раздражении агентами внешней среды сенсорных раздражителей);

2. Физиология заднего и среднего мозга

Структурные образования заднего мозга.

1. V–XII пара черепных нервов.

2. Вестибулярные ядра.

3. Ядра ретикулярной формации.

Основные функции заднего мозга проводниковая и рефлекторная.

Через задний мозг проходят нисходящие пути (кортикоспинальный и экстрапирамидный), восходящие – ретикуло– и вестибулоспинальный, отвечающие за перераспределение мышечного тонуса и поддержание позы тела.

Рефлекторная функция обеспечивает:

1) защитные рефлексы (слезотечение, мигание, кашель, рвоту, чиханье);

3) рефлексы поддержания позы (лабиринтные рефлексы). Статические рефлексы поддерживают тонус мышц для сохранения позы тела, статокинетические перераспределяют тонус мышц для принятия позы, соответствующей моменту прямолинейного или вращательного движения;

4) центры, расположенные в заднем мозге, регулируют деятельность многих систем.

Сосудистый центр осуществляет регуляцию сосудистого тонуса, дыхательный – регуляцию вдоха и выдоха, комплексный пищевой центр – регуляцию секреции желудочных, кишечных желез, поджелудочной железы, секреторных клеток печени, слюнных желез, обеспечивает рефлексы сосания, жевания, глотания.

Повреждение заднего мозга приводит к утрате чувствительности, волевой моторики, терморегуляции, но дыхание, величина артериального давления, рефлекторная активность при этом сохраняются.

Структурные единицы среднего мозга:

1) бугры четверохолмия;

2) красное ядро;

3) черное ядро;

4) ядра III–IV пары черепно-мозговых нервов.

Бугры четверохолмия выполняют афферентную функцию, остальные образования – эфферентную.

Бугры четверохолмия тесным образом взаимодействуют с ядрами III–IV пар черепно-мозговых нервов, красным ядром, со зрительным трактом. За счет этого взаимодействия происходит обеспечение передними буграми ориентировочной рефлекторной реакции на свет, а задними – на звук. Обеспечивают жизненно важные рефлексы: старт-рефлекс – двигательная реакция на резкий необычный раздражитель (повышение тонуса сгибателей), ориентир-рефлекс – двигательная реакция на новый раздражитель (поворот тела, головы).

Передние бугры с ядрами III–IV черепно-мозговых нервов обеспечивают реакцию конвергенции (схождение глазных яблок к срединной линии), движение глазных яблок.

Красное ядро принимает участие в регуляции перераспределения мышечного тонуса, в восстановлении позы тела (повышает тонус сгибателей, понижают тонус разгибателей), поддержании равновесия, подготавливает скелетные мышцы к произвольным и непроизвольным движениям.

Черное вещество мозга координирует акт глотания и жевания, дыхания, уровень кровяного давления (патология черного вещества мозга ведет к повышению кровяного давления).

3. Физиология промежуточного мозга

В состав промежуточного мозга входят таламус и гипоталамус, они связывают ствол мозга с корой большого мозга.

Таламус – парное образование, наиболее крупное скопление серого вещества в промежуточном мозге.

Топографически выделяют передние, средние, задние, медиальные и латеральные группы ядер.

По функции выделяют:

1) специфические:

а) переключающие, релейные. Получают первичную информацию от различных рецепторов. Нервный импульс по таламокортикальному тракту идет в строго ограниченную зону коры головного мозга (первичные проекционные зоны), за счет этого возникают специфические ощущения. Ядра вентрабазального комплекса получают импульс от рецепторов кожи, проприорецепторов сухожилий, связок. Импульс направляется в сенсомоторную зону, происходит регуляция ориентировки тела в пространстве. Латеральные ядра переключают импульс от зрительных рецепторов в затылочную зрительную зону. Медиальные ядра реагируют на строго определенную длину звуковой волны и проводят импульс в височную зону;

б) ассоциативные (внутренние) ядра. Первичный импульс идет от релейных ядер, перерабатывается (осуществляется интегративная функция), передается в ассоциативные зоны коры головного мозга, активность ассоциативных ядер возрастает при действии болевого раздражителя;

2) неспецифические ядра. Это неспецифический путь передачи импульсов в кору головного мозга, изменяется частота биопотенциала (моделирующая функция);

3) моторные ядра, участвующие в регуляции двигательной активности. Импульсы от мозжечка, базальных ядер идут в моторную зону, осуществляют взаимосвязь, согласованность, последовательность движений, пространственную ориентацию тела.

Таламус – коллектор всей афферентной информации, кроме обонятельных рецепторов, важнейший интегративный центр.

Гипоталамус находится на дне и по бокам III желудочка мозга. Структуры: серый бугор, воронка, сосцевидные тела. Зоны: гипофизотропная (преоптические и передние ядра), медиальная (средние ядра), латеральная (наружные, задние ядра).

Физиологическая роль – высший подкорковый интегративный центр вегетативной нервной системы, который оказывает действие на:

1) терморегуляцию. Передние ядра – это центр теплоотдачи, где происходит регуляция процесса потоотделения, частоты дыхания и тонуса сосудов в ответ на повышение температуры окружающей среды. Задние ядра – центр теплопродукции и обеспечения сохранности тепла при понижении температуры;

2) гипофиз. Либерины способствуют секреции гормонов передней доли гипофиза, статины тормозят ее;

3) жировой обмен. Раздражение латеральных (центра питания) ядер и вентромедиальных (центра насыщения) ядер ведет к ожирению, торможение – к кахексии;

4) углеводный обмен. Раздражение передних ядер ведет к гипогликемии, задних – к гипергликемии;

5) сердечно-сосудистую систему. Раздражение передних ядер оказывает тормозное влияние, задних – активирующее;

6) моторную и секреторную функции ЖКТ. Раздражение передних ядер повышает моторику и секреторную функцию ЖКТ, задних – тормозит половую функцию. Разрушение ядер ведет к нарушению овуляции, сперматогенеза, снижению половой функции;

7) поведенческие реакции. Раздражение стартовой эмоциональной зоны (передних ядер) вызывает чувство радости, удовлетворения, эротические чувства, стопорной зоны (задних ядер) вызывает страх, чувство гнева, ярости.

4. Физиология ретикулярной формации и лимбической системы

Ретикулярная формация ствола мозга – скопление полиморфных нейронов по ходу ствола мозга.

Физиологическая особенность нейронов ретикулярной формации:

1) самопроизвольная биоэлектрическая активность. Ее причины – гуморальное раздражение (повышение уровня углекислого газа, биологически активных веществ);

2) достаточно высокая возбудимость нейронов;

3) высокая чувствительность к биологически активным веществам.

Ретикулярная формация имеет широкие двусторонние связи со всеми отделами нервной системы, по функциональному значению и морфологии делится на два отдела:

1) растральный (восходящий) отдел – ретикулярная формация промежуточного мозга;

2) каудальный (нисходящий) – ретикулярная формация заднего, среднего мозга, моста.

Физиологическая роль ретикулярной формации – активация и торможение структур мозга.

Лимбическая система – совокупность ядер и нервных трактов.

Структурные единицы лимбической системы:

1) обонятельная луковица;

2) обонятельный бугорок;

3) прозрачная перегородка;

4) гиппокамп;

5) парагиппокамповая извилина;

6) миндалевидные ядра;

7) грушевидная извилина;

8) зубчатая фасция;

9) поясная извилина.

Основные функции лимбической системы:

1) участие в формировании пищевого, полового, оборонительного инстинктов;

2) регуляция вегетативно-висцеральных функций;

3) формирование социального поведения;

4) участие в формировании механизмов долговременной и кратковременной памяти;

5) выполнение обонятельной функции;

6) торможение условных рефлексов, усиление безусловных;

7) участие в формировании цикла «бодрствование – сон».

Значимыми образованиями лимбической системы являются:

1) гиппокамп. Его повреждение ведет к нарушению процесса запоминания, обработки информации, снижению эмоциональной активности, инициативности, замедлению скорости нервных процессов, раздражение – к повышению агрессии, оборонительных реакций, двигательной функции. Нейроны гиппокампа отличаются высокой фоновой активностью. В ответ на сенсорное раздражение реагируют до 60 % нейронов, генерация возбуждения выражается в длительной реакции на однократный короткий импульс;

2) миндалевидные ядра. Их повреждение ведет к исчезновению страха, неспособности к агрессии, гиперсексуальности, реакций ухода за потомством, раздражение – к парасимпатическому эффекту на дыхательную и сердечно-сосудистую, пищеварительную системы. Нейроны миндалевидных ядер имеют выраженную спонтанную активность, которая тормозится или усиливается сенсорными раздражителями;

3) обонятельная луковица, обонятельный бугорок.

Лимбическая система оказывает регулирующее влияние на кору головного мозга.

5. Физиология коры больших полушарий

Высшим отделом ЦНС является кора больших полушарий, ее площадь составляет 2200 см 2 .

Кора больших полушарий имеет пяти-, шестислойное строение. Нейроны представлены сенсорными, моторными (клетками Бетца), интернейронами (тормозными и возбуждающими нейронами).

Кора полушарий построена по колончатому принципу. Колонки – функциональные единицы коры, делятся на микромодули, которые имеют однородные нейроны.

По определению И. П. Павлова, кора больших полушарий – главный распорядитель и распределитель функций организма.

Основные функции коры больших полушарий:

1) интеграция (мышление, сознание, речь);

2) обеспечение связи организма с внешней средой, приспособление его к ее изменениям;

3) уточнение взаимодействия между организмом и системами внутри организма;

4) координация движений (возможность осуществлять произвольные движения, делать непроизвольные движения более точными, осуществлять двигательные задачи).

Эти функции обеспечиваются корригирующими, запускающими, интегративными механизмами.

И. П. Павлов, создавая учение об анализаторах, выделял три отдела: периферический (рецепторный), проводниковый (трех-нейронный путь передачи импульса с рецепторов), мозговой (определенные области коры больших полушарий, где происходит переработка нервного импульса, который приобретает новое качество). Мозговой отдел состоит из ядер анализатора и рассеянных элементов.

Согласно современным представлениям о локализации функций при прохождении импульса в коре головного мозга возникают три типа поля.

1. Первичная проекционная зона лежит в области центрального отдела ядер-анализаторов, где впервые появился электрический ответ (вызванный потенциал), нарушения в области центральных ядер ведут к нарушению ощущений.

2. Вторичная зона лежит в окружении ядра, не связана с рецепторами, по вставочным нейронам импульс идет из первичной проекционной зоны. Здесь устанавливается взаимосвязь между явлениями и их качествами, нарушения ведут к нарушению восприятий (обобщенных отражений).

3. Третичная (ассоциативная) зона имеет мультисенсорные нейроны. Информация переработана до значимой. Система способна к пластической перестройке, длительному хранению следов сенсорного действия. При нарушении страдают форма абстрактного отражения действительности, речь, целенаправленное поведение.

Совместная работа больших полушарий и их асимметрия.

Для совместной работы полушарий имеются морфологические предпосылки. Мозолистое тело осуществляет горизонтальную связь с подкорковыми образованиями и ретикулярной формацией ствола мозга. Таким образом осуществляется содружественная работа полушарий и реципрокная иннервация при совместной работе.

Функциональная асимметрия. В левом полушарии доминируют речевые, двигательные, зрительные и слуховые функции. Мыслительный тип нервной системы является левополушарным, а художественный – правополушарным.

Спинной мозг выполняет проводниковую и рефлекторную функции.

Проводниковая функция осуществляется за счет восходящих и нисходящих путей, проходящих в белом веществе спинного мозга. Они связывают отдельные сегменты спинного мозга друг с другом, а также с головным мозгом.

Рефлекторная функция осуществляется посредством безусловных рефлексов, замыкающихся на уровне определенных сегментов спинного мозга и отвечающих за простейшие приспособительные реакции. Шейные сегменты спинного мозга (СЗ – С5) иннервируют движения диафрагмы, грудные (Т1 – Т12) – наружных и внутренних межреберных мышц; шейные (С5 – С8) и грудные (Т1 – Т2) являются центрами движения верхних конечностей, поясничные (L2 – L4) и крестцовые (S1 – S2) – центрами движения нижних конечностей.

Кроме этого, спинной мозг участвует в осуществлении вегетативных рефлексов – ответной реакции внутренних органов на раздражение висцеральных и соматических рецепторов. Вегетативные центры спинного мозга, расположенные в боковых рогах, участвуют в регуляции кровяного давления, деятельности сердца, секреции и моторики пищеварительного тракта и функции мочеполовой системы.

В пояснично-крестцовом отделе спинного мозга находится центр дефекации, из которого по парасимпатическим волокнам в составе тазового нерва поступают импульсы, усиливающие моторику прямой кишки и обеспечивающие управляемый акт дефекации. Произвольный акт дефекации совершается за счет нисходящих влияний головного мозга на спинальный центр. Во II-IV крестцовых сегментах спинного мозга находится рефлекторный центр мочеиспускания, обеспечивающий управляемое отделение мочи. Головной мозг осуществляет контроль за мочеиспусканием и обеспечивает сто произвольность. У новорожденного ребенка мочеиспускание и дефекация являются непроизвольными актами, и лишь по мере созревания регулирующей функции коры головного мозга становятся произвольно управляемыми (обычно это происходит в первые 2–3 года жизни ребенка).

Головной мозг – важнейший отдел ЦНС – окружен мозговыми оболочками и расположен в полости черепа. Он состоит из ствола мозга : продолговатого мозга, моста, мозжечка, среднего мозга, промежуточного мозга, и так называемого конечного мозга, состоящего из подкорковых, или базальных, ганглиев и больших полушарий (рис. 11.4). Верхняя поверхность головного мозга по форме соответствует внутренней вогнутой поверхности свода черепа, нижняя поверхность (основание головного мозга) имеет сложный рельеф, соответствующий черепным ямкам внутреннего основания черепа.

Рис. 11.4.

Мозг интенсивно формируется на протяжении эмбриогенеза, его основные части выделяются уже к 3-му месяцу внутриутробного развития, а к 5-му месяцу хорошо заметны основные борозды больших полушарий. У новорожденного масса головного мозга составляет около 400 г, его соотношение с массой тела значительно отличается от взрослого – он составляет 1/8 массы тела, тогда как у взрослого – 1/40. Наиболее интенсивный период роста и развития головного мозга человека приходится на период раннего детства, затем темпы его роста несколько снижаются, но продолжают оставаться высокими до 6-7 лет, к этому времени масса мозга достигает уже 4/5 массы мозга взрослого. Окончательное созревание головного мозга заканчивается только к 17–20 годам, его масса увеличивается по сравнению с новорожденными в 4–5 раз и составляет в среднем у мужчин 1400 г, а у женщин – 1260 г (масса мозга взрослого человека колеблется от 1100 до 2000 г). Длина головного мозга у взрослого человека составляет 160–180 мм, а поперечник – до 140 мм. В дальнейшем масса и объем головного мозга остаются максимальными и постоянными для каждого человека. Интересно, что масса мозга не корреллирует прямым образом с умственными способностями человека, однако при снижении массы мозга ниже 1000 г закономерным является снижение интеллекта.

Изменения размеров, формы и массы мозга в процессе развития сопровождается изменением его внутренней структуры. Усложняется строение нейронов, форма межнейронных связей, становятся четко разграниченными белое и серое вещество, формируются различные проводящие пути головного мозга.

Развитие мозга, как и других систем, идет гетерохронно (неравномерно). Раньше других созревают те структуры, от которых зависит нормальная жизнедеятельность организма на данном возрастном этапе. Функциональной полноценности достигают вначале стволовые, подкорковые и корковые структуры, регулирующие вегетативные функции организма. Эти отделы по своему развитию приближаются к мозгу взрослого человека уже к 2-4 годам.

Рецепторные поля спинного мозга. Виды передаваемой информации. Основные центры спинного мозга. Рефлексы спинного мозга. Рефлекторные дуги простых и сложных соматических рефлексов спинного мозга.

"Все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится к одному лишь явлению - мышечному движению".

И.М. Сеченов

Спинной мозг человека является самым древним и примитивным отделом ЦНС, сохраняющим у самых высокоорганизованных животных свою морфологическую и функциональную сегментарность. В филогенезе отмечается снижение удельного веса спинного мозга по отношению к общей массе ЦНС. Если у примитивных позвоночных удельный вес спинного мозга составляет почти 50%, то у человека удельный вес его равен 2%. Это объясняется прогрессивным развитием полушарий мозга, цефализацией и кортикализацией функций. В филогенезе также наблюдается стабилизация количества сегментов спинного мозга.

Надежность сегментарных функций спинного мозга обеспечивается многочисленностью его связей с периферией. Первая особенность сегментарной иннервации состоит в том, что каждый сегмент спинного мозга иннервирует 3 метамера (сегмента тела) - собственный, половину вышележащего и половину нижележащего сегмента. Получается, что каждый метамер получает иннервацию от трех сегментов спинного мозга. Это гарантирует выполнение спинным мозгом его функций при повреждении мозга и его корешков. Вторая особенность сегментарной иннервации заключается в избытке чувствительных волокон в составе задних корешков спинного мозга по сравнению с количеством двигательных волокон передних корешков ("воронка Шеррингтона") у человека в соотношении 5:1. При большом разнообразии поступающей информации с периферии организм использует небольшое количество исполнительных структур для ответной реакции.

Общее число афферентных волокон у человека достигает 1 млн. Они несут импульсы от рецепторных полей:

1 - кожи шеи, туловища конечностей;

2 - мышц шеи, туловища и конечностей;

3 - внутренних органов.

Самые толстые миелиновые волокна идут от рецепторов мышц и сухожилий. Средней толщины волокна идут от тактильных рецепторов кожи, части мышечных рецепторов и рецепторов внутренних органов. Тонкие миелиновые и безмиелиновые волокна отходят от болевых и температурных рецепторов.

Общее число эфферентных волокон у человека около 200 тыс. Они несут импульсы от ЦНС к исполнительным органам (мышцам и железам). мышцы шеи, туловища, конечностей получают двигательную информацию, а внутренние органы получают вегетативную моторную и секреторную информацию.

Связь спинного мозга с периферией обеспечивается посредством корешков (задних и передних), в которых содержатся рассмотренные выше волокна. Задние корешки, по функции чувствительные, обеспечивают ввод информации в ЦНС. Передние корешки - двигательные и обеспечивают информационный выход из ЦНС.

Функции спинномозговых корешков были выяснены при помощи методов перерезки и раздражения. Белл и Мажанди установили, что при односторонней перерезке задних корешков отмечается утрата чувствительности, а двигательная функция при этом сохраняется. Перерезка передних корешков приводит к параличу конечностей соответствующей стороны, а чувствительность сохраняется полностью.

Мотонейроны спинного мозга возбуждаются за счет афферентных импульсов, идущих от рецепторных полей. Активность мотонейронов зависит не только от потоков афферентной информации, но и от сложных внутрицентральных взаимоотношений. Важную роль здесь играют нисходящие влияния коры полушарий, подкорковых ядер и ретикулярной формации, которые корректируют спинальные рефлекторные реакции. Также большое значение имеют многочисленные контакты вставочных нейронов, среди которых особая роль принадлежит тормозным клеткам Реншоу. Образуя тормозные синапсы, они контролируют работу мотонейронов и предупреждают их перевозбуждение. В работу нейронов вмешиваются также потоки импульсов обратной афферентации, идущие от проприорецепторов мышц.

В сером веществе спинного мозга содержится около 13,5 млн. нейронов. Из них мотонейроны составляют только 3%, а остальные 97% - это вставочные нейроны. Среди спинномозговых нейронов различают:

1 - крупные a-мотонейроны;

2 - мелкие g-мотонейроны.

От первых идут толстые быстропроводящие волокна к скелетным мышцам и вызывают двигательные акты. От вторых отходят тонкие нескоростные волокна к проприорецепторам мышц (веретенам Гольджи) и повышают чувствительность мышечных рецепторов, информирующих мозг о выполнении этих движений.

Группа a-мотонейронов, которая иннервирует отдельную скелетную мышцу называется моторным ядром.

Вставочные нейроны спинного мозга за счет богатства синаптических связей обеспечивает собственную интегративную деятельность спинного мозга, включая управление сложными двигательными актами.

Ядра спинного мозга в функциональном отношении являются рефлекторными центрами спинальных рефлексов.

В шейном отделе спинного мозга находится центр диафрагмального нерва, центр сужения зрачка. В шейном и грудном отделах имеются моторные центры мышц верхних конечностей, груди, живота и спины. В поясничном отделе есть центры мышц нижних конечностей. В крестцовом отделе располагаются центры мочеиспускания, дефекации и половой деятельности. В боковых рогах грудного и поясничного отделов лежат центры потоотделения и сосудодвигательные центры.

Рефлекторные дуги отдельных рефлексов замкнуты через определенные сегменты спинного мозга. Наблюдая нарушение деятельности тех или иных групп мышц, тех или других функций, можно установить, какой отдел или сегмент спинного мозга поражен или поврежден.

Спинальные рефлексы можно изучить в чистом виде после разделения спинного и головного мозга. Спинальные лабораторные животные сразу после перерезки впадают в состояние спинального шока, который длится несколько минут (у лягушки), несколько часов (у собаки), несколько недель (у обезьяны), а у человека продолжается месяцами. У низших позвоночных (лягушка) спинальные рефлексы обеспечивают сохранение позы, движений, защитных, половых и других реакций. У высших позвоночных без участия центров головного мозга и РФ спинной мозг не способен полноценно выполнять эти функции. Спинальная кошка или собака не может сама стоять и ходить. У них наблюдается резкое падение возбудимости и угнетение функций центров, лежащих ниже места перерезки. Такова цена цефализации функций, подчиненности спинальных рефлексов центрам головного мозга. После выхода из спинального шока постепенно восстанавливаются рефлексы скелетных мышц, регуляция АД, мочеиспускания, дефекации, ряд половых рефлексов. Не восстанавливаются произвольные движения, чувствительность, температура тела и дыхание - их центры лежат выше спинного мозга и при перерезке изолируются. Спинальные животные могут жить только в условиях ИВЛ (искусственной вентиляции легких).

Изучая свойства рефлексов у спинальных животных Шеррингтон в 1906 году установил закономерности рефлекторной деятельности и выделил основные виды спинальных рефлексов:

1 - защитные (оборонительные) рефлексы;

2 - рефлексы на растяжение мышц (миотатические);

3 - межсегментарные рефлексы координации движений;

4 - вегетативные рефлексы.

Несмотря на функциональную зависимость спинномозговых центров от головного мозга, многие спинальные рефлексы протекают автономно, мало подчиняясь управлению сознанием. Например, сухожильные рефлексы, которые используются в медицинской диагностике:

Все эти рефлексы имеют простую двухнейронную (гомонимную) рефлекторную дугу.

Кожно-мышечные рефлексы имеют трехнейронную (гетеронимную) рефлекторную дугу.

Вывод: спинной мозг имеет важное функциональное значение. Выполняя проводниковую и рефлекторную функции, он является необходимым звеном нервной системы в осуществлении координации сложных движений (передвижение человека, его трудовая деятельность) и вегетативных функций.

Спинной мозг – это важнейший элемент нервной системы, расположенный внутри позвоночного столба. Анатомически верхнее окончание спинного мозга соединено с головным мозгом, обеспечивая его периферическую чувствительность, а на другом конце имеется спинномозговой конус, знаменующий окончания этой структуры.

Спинной мозг находится в позвоночном канале, который надежно защищает его от внешних повреждений, а кроме того, дает возможность нормального стабильного кровоснабжения всех тканей спинного мозга по всей его протяженности.

Анатомическое строение

Спинной мозг является едва ли не самой древней нервной формацией, присущей всем позвоночным животным. Анатомия и физиология спинного мозга позволяют не только обеспечить иннервацию всего тела, но и устойчивость и защищенность этого элемента нервной системы. У людей позвоночник имеет массу особенностей, которые отличают его от всех других позвоночных существ, живущих на планете, что во многом связано с процессами эволюции и приобретения возможности прямохождения.

У взрослых мужчин длина спинного мозга составляет около 45 см, в то время как у женщин длина позвоночника в среднем оставляет 41 см. Средняя масса спинного мозга взрослого человека колеблется в пределах от 34 до 38 г, что составляет примерно 2% от общей массы головного мозга.

Анатомия и физиология спинного мозга отличаются сложной структурой, поэтому любое повреждение имеет системные последствия. Анатомия спинного мозга включает в себя значительное количество элементов, обеспечивающих функцию этой нервной формации. Стоит отметить, что, несмотря на то что головной и спинной мозг являются условно разными элементами нервной системы человека, все же нужно отметить, что граница между спинным и головным мозгом, проходящая на уровне пирамидных волокон, является очень условной. На самом деле, спинной и головной мозг являются цельной структурой, поэтому очень сложно их рассматривать по отдельности.

Спинной мозг внутри имеет полый канал, который принято называть центральным каналом. Пространство, которое имеется между оболочками спинного мозга, между белым и серым веществом заполнено спинномозговой жидкостью, которая во врачебной практике известна как ликвор. Структурно орган ЦНС в разрезе имеет следующие части и строение:

белое вещество;
серое вещество;
задний корешок;
нервные волокна;
передний корешок;
ганглий.

Рассматривая анатомические особенности спинного мозга, необходимо отметить довольно мощную защитную систему, которая не заканчивается на уровне позвоночника. Спинной мозг имеет собственную защиту, состоящую сразу из 3 оболочек, которая хоть и выглядит уязвимо, но все же обеспечивает сохранение не только всей структуры от механических повреждений, но и различных патогенных организмов. Орган ЦНС покрыт 3 оболочками, имеющими следующие названия:

мягкая оболочка;
паутинная оболочка;
твердая оболочка.

Пространство между самой верхней твердой оболочкой и твердыми костно-хрящевыми структурами позвоночника, окружающими спинномозговой канал, заполнено кровеносными сосудами и жировой тканью, что способствует сохранению целостности нейронов при движении, падениях и других потенциально опасных ситуациях.

При поперечном сечении срезы, взятые в разных частях столба, позволяют выявить неоднородность спинного мозга в разных отделах позвоночника. Стоит заметить, что, рассматривая анатомические особенности, сразу можно отметить наличие некой сегментарности, сопоставимой со структурой позвонков. Анатомия спинного мозга человека имеет одинаковое деление на сегменты, как и весь позвоночник. Выделяют следующие анатомические части:

шейную;
грудную;
поясничную;
крестцовую;
копчиковую.

Соотнесение той или иной части позвоночника с тем или иным сегментом спинного мозга зависит далеко не всегда от расположения сегмента. Принципом определения того или иного сегмента к той или иной части является наличие корешковых ответвлений в том или ином отделе позвоночника.

В шейной части спинной мозг человека имеет 8 сегментов, в грудной – 12, на поясничную и крестцовую части приходится по 5 сегментов, в то время на копчиковую – 1 сегмент. Так как копчик является рудиментарным хвостом, нередки анатомические аномалии в этой области, при которых спинной мозг в данной части находится не в одном сегменте, а в трех. В этих случаях у человека имеет место большее количество спинных корешков.

В случае если отсутствуют анатомические аномалии развития, у взрослого человека от спинного мозга отходят ровно 62 корешка, причем – 31 по одну сторону позвоночного столба и 31 по другую. По всей длине спинной мозг имеет неоднородную толщину.

Помимо естественно утолщения в области соединения головного мозга со спинным, а кроме того, естественного снижения толщины в области копчика, также выделяются утолщения в области шейного отдела и пояснично-крестцового сочленения.

Основные физиологические функции

Каждый из элементов спинного мозга выполняет свои физиологические функции и имеет свои анатомические особенности. Рассмотрение физиологических особенностей взаимодействия разных элементов лучше всего начинать со спинномозговой жидкости.

Спинномозговая жидкость, известная как ликвор, выполняет ряд крайне важных функций, поддерживающих жизнедеятельность всех элементов спинного мозга. Ликвор выполняет следующие физиологические функции:

поддержание соматического давления;
поддержание солевого баланса;
защита нейронов спинного мозга от травматического повреждения;
создание питательной среды.

Спинные нервы напрямую связны с нервными окончаниями, обеспечивающими иннервацию всех тканей тела. Контроль за рефлекторными и проводниковыми функциями осуществляется разными видами нейронов, входящими в состав спинного мозга. Так как нейроновая организация крайне сложна, была составлена классификация физиологических функций тех или иных классов нервных волокон. Классификация проводится по следующим признакам:

По отделу нервной системы. К этому классу относятся нейроны вегетативной и соматической нервной системы.
По назначению. Все нейроны, располагающиеся в спинном мозге, подразделяются на вставочные, ассоциативные, афферентные эфферентные.
По способу влияния. Все нейроны подразделяются на возбуждающие и тормозящие.

Серое вещество

Белое вещество

задний продольный пучок;

клиновидный пучок;
тонкий пучок.

Особенности кровоснабжения

Спинной мозг является важнейшей частью нервной системы, поэтому этот орган имеет очень мощную и разветвленную систему кровоснабжения, обеспечивающую его всеми питательными веществами и кислородом. Кровоснабжение спинного мозга обеспечивается за счет следующих крупных кровеносных сосудов:

позвоночная артерия, берущая свое начало в подключичной артерии;
ответвление глубокой шейной артерии;
латеральные крестцовые артерии;
межреберная поясничная артерия;
передняя спинномозговая артерия;
задние спинномозговые артерии (2 шт.).

Кроме того, спинной мозг буквально обволакивает сеть мелких вен и капилляров, способствующих непрерывному питанию нейронов. При разрезе любого сегмента позвоночника сразу можно отметить наличие разветвленной сети мелких и крупных кровеносных сосудов. Нервные корешки имеют сопровождающие их кровеносные артериальные вены, причем каждый корешок имеет собственное кровеносное ответвление.

Кровоснабжение ветвей кровеносных сосудов берет свое начало из крупных артерий, обеспечивающих питание столба. Помимо всего прочего, кровеносные сосуды, питающие нейроны, питают и элементы позвоночного столба, таким образом, все эти структуры связаны единой кровеносной системой.

При рассмотрении физиологических особенностей нейронов приходится признать, что каждый класс нейронов находится в тесном взаимодействии с остальными классами. Итак, как уже отмечалось, существует 4 основных типа нейронов по их назначению, каждый из которых выполняет свою функцию в общей системе и взаимодействует с другими типами нейронов.

Вставочные. Нейроны, относящиеся к этому классу, являются промежуточными и служат для обеспечения взаимодействия между афферентными и эфферентными нейронами, а также со стволом мозга, через который передаются импульсы в головной мозг человека.
Ассоциативные. Нейроны, принадлежащие к этому виду, являются самостоятельным операционным аппаратом, обеспечивающим взаимодействие между разными сегментами, внутри имеющихся спинномозговых сегментов. Таким образом, ассоциативные нейроны являются управляющими для таких параметров, как тонус мышц, координация позиции тела, движений и т. д.
Эфферентные. Нейроны, относящиеся к классу эфферентных, выполняют соматические функции, так как основной их задачей является иннервация основных органов рабочей группы, то есть скелетных мышц.
Афферентные. Нейроны, относящиеся к этой группе, выполняют соматические функции, но при этом обеспечивают иннервацию сухожилий, кожных рецепторов, а кроме того, обеспечивают симпатическое взаимодействие в эфферентных и вставочных нейронах. Большая часть афферентных нейронов находится в ганглиях спинальных нервов.

Разные виды нейронов образуют целые пути, которые служат поддержанию связи спинного и головного мозга человека со всеми тканями тела.

Для того чтобы понять, как именно происходит передача импульсов, следует рассмотреть анатомические и физиологические особенности основных элементов, то есть серое и белое вещество.

Серое вещество

Серое вещество является самым функциональным. При разрезе столба видно, что серое вещество располагается внутри белого и имеет вид бабочки. В самом центре серого вещества располагается центральный канал, по которому наблюдается циркуляция ликвора, обеспечивающего его питание и поддержание баланса. При детальном рассмотрении можно выделить 3 основных отдела, каждый из которых имеет свои особые нейроны, обеспечивающие те или иные функции:

Передняя область. В этой области содержатся двигательные нейроны.
Задняя область. Задняя область серого вещества представляет собой рогообразное ответвление, которое имеет чувствительные нейроны.
Боковая область. Эта часть серого вещества получила название боковых рогов, так как именно эта часть сильно разветвляется и дает начало спинальным корешкам. Нейроны боковых рогов дают начало вегетативной нервной системе, а также обеспечивают иннервацию всех внутренних органов и грудной клетки, брюшной полости и органов малого таза.

Передние и задние области не имеют четких граней и буквально сливаются друг с другом, образуя сложный спинномозговой нерв.

Помимо всего прочего, корешки, отходящие от серого вещества, являются составными частями передних корешков, другой составляющей которых являются белое вещество и другие нервные волокна.

Белое вещество

Белое вещество буквально обволакивает серое вещество. Масса белого вещества примерно в 12 раз превышает массу серого вещества. Борозды, имеющиеся в спинном мозге, служат для симметричного разделения белого вещества на 3 канатика. Каждый из канатиков обеспечивает свои физиологические функции в структуре спинного мозга и имеет свои анатомические особенности. Канатики белого вещества получили следующие названия:

Задний канатик белого вещества.
Передний канатик белого вещества.
Боковой канатик белого вещества.

Каждый из этих канатиков включается в себя сочетания нервных волокон, образующих пучки и пути, необходимые для регулирования и передачи тех или иных нервных импульсов.

Передний канатик белого вещества включается в себя следующие пути:

передний корково-спинномозговой (пирамидный) путь;
ретикулярно-спинномозговой путь;
передний спиноталамический путь;
покрышечно-спинномозговой путь;
задний продольный пучок;
преддверно-спинномозговой путь.

Задний канатик белого вещества включается в себя следующие пути:

медиальный спинномозговой путь;
клиновидный пучок;
тонкий пучок.

Боковой канатик белого вещества включается в себя следующие пути:

красноядерно-спинномозговой путь;
латеральный корково-спинномозговой (пирамидный) путь;
задний спинно-мозжечковый путь;
передний спинно-мозжечковый путь;
латеральный спинно-таламический путь.

Существуют и другие пути проведения нервных импульсов разной направленности, но в настоящее время далеко не все атомические и физиологические особенности спинного мозга изучены достаточно хорошо, так как эта система является не менее сложной, чем головной мозг человека.