Проводниковая и рефлекторная функция спинного мозга

Спинной мозг человека является сложным механизмом, который состоит из множества разных «деталей». И каждая из них важна для нашей полноценной жизни. Именно благодаря тому, что у нас есть позвоночник, мы двигаемся. Рефлекторная функция спинного мозга является одной из главных, которые он выполняет. Помимо нее, есть еще проводниковая. Стоит рассмотреть эти функции подробнее и выяснить, за что каждая из них отвечает.

Формирование спинного мозга у плода происходит в утробе матери, причем в тот момент, когда она еще не подозревает о своей беременности. К завершению первого месяца закладывается первый фундамент позвоночного столба. Однако на полное его формирование после рождения ребенка уйдет еще какое-то время. Некоторые части мозга окончательно сформируются, когда малышу исполнится 2 года.

Как выглядит спинной мозг

Как выглядит спинной мозг, знает не каждый. Более того, не все люди имеют представление о том, какова его роль в жизни каждого человека. В связи с этим стоит восполнить этот пробел в знании. К тому же многие ошибочно полагают, что головной и спинной мозг – это отдельные части.

Чтобы выяснить, для чего нужная рефлекторная функция спинного мозга, попробуем определить, как он выглядит. Однозначно понять, где начинается и где заканчивается спинной мозг, невозможно. Он начинается от первого позвонка чуть ниже черепа, плавно соединяясь с головным мозгом в этой области. Разделение на спинной и головной мозг носит формальный характер, в действительности же спинной мозг плавно переходит в головной. Таким образом, можно сделать вывод о том, что две эти части являются единым целым.

Сегменты

Сегмент спинного мозга – это отдельная часть органа, которая отвечает за определенные части тела, а также за работу всех органов. Всего выделяют 31 сегмент. Дабы проще разобраться в функциях каждого из сегментов, которые в совокупности составляют отделы, необходимо составить простую таблицу.

Отделы спинного мозга и их функции: таблица

Расположение спинного мозга и его оболочки

Головной мозг защищает черепная коробка, а спинной спрятан в позвоночнике и окружен тремя оболочками. Первая из них является самой нежной, тонкой и мягкой. В ней спрятаны кровеносные сосуды, которые доставляют питательные вещества к головному мозгу. Иными словами, спинной мозг является своего рода «курьером» по доставке питания.

Продолжая говорить о том, как работает рефлекторная функция спинного мозга, нельзя пройти стороной разбор строения второй паутиной оболочки. Здесь присутствует особое пространство, которое называется субарахноидальным. По всей длине позвоночника оно заполнено спинномозговой жидкостью (ликвором). Именно ее и берут в ходе пунктирования на анализ с целью определить состояние работоспособности спинного мозга.

Последняя оболочка расположена снаружи и имеет более твердую поверхность, что позволяет ей обеспечивать защитные функции от разного рода внешних повреждений.

Утолщения и борозды

Значительные уплотнения спинномозгового канала имеют только два отдела — позвонки шейного отдела и пояснично-крестцового.

Именно там наблюдается наибольшая концентрация нервных окончаний, которые отвечают за правильное функционирование верхних и нижних конечностей. Поэтому ушиб спинного мозга может негативно сказаться на координации и передвижениях человека.

Поскольку спинномозговой канал имеет симметричные половины, через них пролегают специфические границы разделения — передняя срединная щель и борозда задняя.

От срединной щели по обе ее стороны пролегает передняя борозда латеральная. В ней берет свое начало двигательный корешок.

Таким образом, борозда служит для разделения боковых и передних канатиков спинного мозга. Кроме этого, сзади тоже имеется латеральная борозда, которая также выполняет функцию разделительной границы.

Характеристики спинного мозга

У взрослых людей спинной мозг в длину достигает 45 см при толщине 1,5 см. Вес его по самым скромным меркам составляет не более 35 грамм. Весь мозг поделен на несколько отделов, от которых отходят различные корешки:

• шейный;
• грудной;
• поясничный;
• крестовый;
• копчиковый.

Так как осуществляется рефлекторная функция спинного мозга, шейная и пояснично-крестцовая область являются наиболее важными отделами позвоночника. В связи с этим они лучшим образом защищены – сама природа позаботилась об этом, сделав их существенно толще и плотнее. Именно в этих местах находятся важные нервные окончания, поражение которых грозит серьезными последствиями. В шейном отделе располагается скопление корешков, отвечающих за движение рук. Корешки нижнего отдела ответственны за движение нижних конечностей.

Человеческий спинной мозг контролирует деятельность всех внутренних органов. Каждый из них связан с каким-либо конкретным отделом. К тому же весь спинномозговой канал разбит на сегменты и каждый из перечисленных отделов имеет свое количество. В шейном их 8, в грудном – 12, в поясничном и крестцовом по 5, а в копчиковом их насчитывается один или два.

Сегментарное строение спинного мозга – что это?

Как же спинной мозг связан с органами? В поперечном направлении спинной мозг разделяется на особые отделы, или сегменты. Из каждого сегмента выходят корешки, пара передних и пара задних, которые и осуществляют связь нервной системы с другими органами. Корешки выходят из позвоночного канала, формируют нервы, которые направляются к различным структурам организма. Передние корешки передают информацию преимущественно о движениях (стимулируют мышечное сокращение), поэтому называются двигательными. Задние корешки несут в спинной мозг информацию от рецепторов, то есть посылают информацию об ощущениях, поэтому их называют чувствительными.

Количество сегментов у всех людей одинаковое: 8 шейных сегментов, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1-3 копчиковых (чаще 1). Корешки из каждого сегмента устремляются в межпозвоночное отверстие. Поскольку длина спинного мозга короче, чем длина позвоночного канала, то корешки меняют свое направление. В шейном отделе они направлены горизонтально, в грудном — косо, в поясничном и крестцовом отделах – почти вертикально вниз. Из-за разницы в длине спинного мозга и позвоночника также меняется и расстояние от выхода корешков из спинного мозга до межпозвоночного отверстия: в шейном отделе корешки самые короткие, а в пояснично-крестцовом – самые длинные. Корешки четырех нижних поясничных, пяти крестцовых и копчикового сегментов образуют так называемый конский хвост. Именно он и располагается в позвоночном канале ниже II поясничного позвонка, а не сам спинной мозг.

За каждым сегментом спинного мозга закреплена строго очерченная зона иннервации на периферии. В эту зону входит участок кожи, определенные мышцы, кости, часть внутренних органов. Эти зоны практически одинаковы у всех людей. Эта особенность строения спинного мозга позволяет диагностировать место расположения патологического процесса при заболевании. Например, зная, что чувствительность кожи в области пупка регулируется 10-м грудным сегментом, при утрате ощущений прикосновения к коже ниже этой области, можно предположить, что патологический процесс в спинном мозге расположен ниже 10-го грудного сегмента. Подобный принцип работает только с учетом сопоставления зон иннервации всех структур (и кожи, и мышц, и внутренних органов).

Если произвести срез спинного мозга в поперечном направлении, то он будет выглядеть неодинаково по цвету. На срезе можно увидеть два цвета: серый и белый. Серый цвет – это место расположения тел нейронов, а белый цвет — это периферические и центральные отростки нейронов (нервные волокна). Всего в спинном мозге насчитывается более 13 миллионов нервных клеток.

Тела нейронов серого цвета так расположены, что имеют причудливую форму бабочки. У этой бабочки четко прослеживаются выпуклости – передние рога (массивные, толстые) и задние рога (значительно тоньше и мельче). В некоторых сегментах есть еще и боковые рога. В области передних рогов содержатся тела нейронов, отвечающих за движения, в области задних рогов – нейроны, воспринимающие чувствительные импульсы, в боковых рогах – нейроны вегетативной нервной системы. В некоторых отделах спинного мозга сконцентрированы тела нервных клеток, отвечающих за функции отдельных органов. Места локализации этих нейронов изучены и четко определены. Так, в 8-м шейном и 1-м грудном сегменте располагаются нейроны, отвечающие за иннервацию зрачка глаза, в 3 — 4-м шейных сегментах – за иннервацию главной дыхательной мышцы (диафрагмы), в 1 — 5-м грудных сегментах – за регуляцию сердечной деятельности. Зачем это нужно знать? Это используется в клинической диагностике. Например, известно, что боковые рога 2 — 5-го крестцовых сегментов спинного мозга регулируют деятельность органов малого таза (мочевого пузыря и прямой кишки). При наличии патологического процесса в этой области (кровоизлияние, опухоль, разрушение при травме и др.) у человека развивается недержание мочи и кала.

Отростки тел нейронов образуют связи друг с другом, с разными частями спинного и головного мозга, соответственно стремятся вверх и вниз. Эти нервные волокна, имеющие белый цвет, и составляют белое вещество на поперечном срезе. Они же и формируют канатики. В канатиках волокна распределяются в особой закономерности. В задних канатиках располагаются проводники от рецепторов мышц и суставов (суставно-мышечное чувство), от кожи (узнавание предмета на ощупь с закрытыми глазами, ощущение прикосновения), то есть информация идет в восходящем направлении. В боковых канатиках проходят волокна, несущие информацию о прикосновении, боли, температурной чувствительности в головной мозг, в мозжечок о положении тела в пространстве, мышечном тонусе (восходящие проводники). Кроме того, боковые канатики содержат и нисходящие волокна, обеспечивающие движения тела, программируемые в головном мозге. В передних канатиках проходят как нисходящие (двигательные), так и восходящие (ощущение давления на кожу, осязание) пути.

Волокна могут быть короткими, в таком случае они соединяют сегменты спинного мозга между собой, и длинными, тогда они осуществляют связь с головным мозгом. В некоторых местах волокна могут совершать перекрест или просто переходить на противоположную сторону. Перекрест разных проводников происходит на разных уровнях (например, волокна, отвечающие за чувство боли и температурную чувствительность, перекрещиваются на 2-3 сегмента выше уровня вступления в спинной мозг, а волокна суставно-мышечного чувства идут неперекрещенными до самых верхних отделов спинного мозга). Результатом этого становится следующий факт: в левой половине спинного мозга проходят проводники от правых частей тела. Это касается не всех нервных волокон, но особенно характерно для чувствительных отростков. Изучение хода нервных волокон также необходимо для диагностики места поражения при заболевании.

Серое вещество

Серое вещество или substantia grisea представлено несколькими столбами, соединенными друг с другом двумя пластинками (передней и нижней), называемых спайками. На срезе одного из таких столбов можно увидеть, что серое вещество по своей форме напоминает бабочку с расправленными крыльями или латинскую букву H.

Помимо этого, можно также заметить, что от вещества отходят выступы, которые иначе называются рогами. Они могут быть как передними, расположенными на передней стенке, так и задними, идущими вдоль задней стенки. И первые и вторые парные, причем имеют узкую и широкую форму. Но помимо задних и передних есть еще и боковые рога, в которых заключены центры вегетативной нервной системы.

В чем заключается рефлекторная функция спинного мозга? Дело в том, что в передних рогах находится особая разновидность двигательных нейронов, отростки которых образуют нервные корешки.

Посередине серого вещества проходит центральный канал, который также заполнен ликвором. В верхней части канал соединен с желудочками головного мозга. При этом все разделы: желудочки, центральный канал и субарахноидальное пространство принимают активное участие в циркуляции спинномозговой жидкости.

Что происходит при повреждении путей?

Для понимания нейрофизиологии двигательных, сенсорных путей следует разбираться в анатомии позвоночника. По своей структуре мозг спины напоминает цилиндр в окружении мышц. Сквозь его серое вещество проходят пути, благодаря которым осуществляются движения, контроль работы органов. Ассоциативные проводящие пути делают вероятными тактильные чувства и боль, а движения обеспечивают рефлекторные функции тела.

Вследствие травмы, недугов либо патологии развития мозга, проводимость импульса может уменьшиться или даже пропасть. Это явление имеет место из-за отмирания ответвлений нервов. Как правило, нарушение проводимости сопровождается параличом и отсутствием чувствительности конечностей. Вдобавок отмечаются нарушения в функциях органов, что контролировались повреждёнными волокнами нервов. Так, при повреждениях низа мозга спины возможно недержание мочи и самопроизвольная дефекация.

Рефлекторная, проводниковая функция мозга подвергается изменениям сразу же после появления дегенеративных изменений. Наблюдается отмирание нервов, которые в дальнейшем очень тяжело восстанавливаются. Заболевание быстро прогрессирует, из-за чего становится заметным нарушение проводимости. Именно поэтому к лечению в таком случае стоит приступать без промедлений.

Белое вещество

Белое вещество – substantia alba, обволакивает серое, формируется совокупностью нервных волокон, которые тоже бывают трех типов:

• передние;
• задние;
• боковые.

При этом все корешки имеют разное направление, и некоторая часть из них связана напрямую с головным мозгом и центральной нервной системой (далее просто ЦНС). И если рефлекторная функция спинного мозга заключается в передаче сигналов двигательных нейронов серого вещества, то задача нейронов белого вещества – это оперативная доставка импульсов мышц и суставов к продолговатому мозгу. Таким образом, реализуется передача всех команд вдоль всего спинного мозга.

Здесь же находятся пути, по которым передаются все сведения касательно чувствительности и болевых ощущений. Только перед тем, как поступить в кору головного мозга, информация прежде достигает промежуточного мозга, и лишь потом устремляется дальше в пункт назначения.

Локализация проводящих путей

Вся совокупность ткани нервов располагается в белом, сером веществе, объединяет спинномозговые рога и кору полушарий. Под проводящими путями зачастую понимают совокупность нитей и тканей нервов, пребывающих в определённых областях серого, белого вещества мозга. Импульсы передаются посредством нейронной связи.

Морфофункциональные характеристики нисходящих путей делают вероятной передачу импульсов сугубо в одном направлении. Раздражение синапсов происходит от пресинаптической к постсинаптической мембране. С проводниковой функцией обоих мозгов можно сравнить такие возможности и расположение восходящих, нисходящих путей.

1. Ассоциативные пути. Их называют «мостами», что объединяют зоны меж корой, ядрами серого вещества. Они включают в себя длинные и короткие волокна. Так, короткие волокна находятся в рамках одной половины либо доли полушария, а вот длинные могут передавать импульсы сквозь 2-3 сегмента серого вещества. Спинальными нейронами формируются межсегментарные пучки.
2. Комиссуральные волокна. Они составляют мозолистое тело и объединяют недавно сформированные отделы двух мозгов. Как правило, расходятся они лучами и располагаются в белом веществе ткани мозга.
3. Проекционные волокна. Они, находясь в спинном мозге, позволяют сигналам с максимальной скоростью достигать головного мозга. По своему характеру, специфике функций волокна подразделяются на восходящие (называемые афферентными путями) и нисходящие. В свою очередь, их делят на интерорецептивные (обеспечивают связь с органами), проприорецептивные (отвечают за движения), экстерорецептивные (зрение, слух). Такие рецепторы находятся меж хребтом и гипоталамусом.

К нисходящим проводящим путям мозга спины, как правило, относят пирамидный и центральный двигательный нейрон, а также спинно — мозжечковые нити нервов. Пирамидный нейрон зарождается в коре полушарий головного мозга и опускается через весь ствол. Каждый из его пучков завершается на роге спинномозгового вещества. Центральный двигательный нейрон объединяет кору полушарий с передними рогами мозга аксонами — корешками нервов.

Если же говорить про спинно-мозжечковые нити нервов, то они охватывают тонкий и клиновидный путь, что связывает ноги и спинной мозг человека. Специфика таких путей весьма непроста для человека, не обладающего медобразованием. Однако нужно осознавать: нейронная передача сигналов – это то, что превращает организм человека в одно целое.

Работа нашего мозга

За быструю и корректную работу нашего организма отвечают восходящие и нисходящие проводящие пути. Последние потоки сформированы при помощи красноядерных и латеральных путей. Именно благодаря этим путям осуществляются рефлекторная и проводниковая функции спинного мозга. Благодаря красноядерно-спинномозговым путям производятся непроизвольные двигательные импульсы. В то время как за произвольные импульсы отвечают латеральные корково-спинномозговые пути.

Все корешки снабжаются персональными венами и артериями, что в результате образует сосудисто-нервные пучки. Каждый такой пучок ответственен только за свой сегмент и работает в автономном режиме, анализируя поступающую информацию и передавая необходимые импульсы.

Поражение этих пучков приводит к серьезным патологическим и порой необратимым изменениям в организме человека. И чтобы специалисты могли определить, какой именно пучок оказался поврежденным, и локализовать болевые ощущения, необходимо провести целый комплекс исследований.

Чем сформированы проводящие пути?

Основные проводящие пути спинного мозга сформированы связками клеток – нейронами. Именно такое строение гарантирует необходимую скорость передачи импульсов. Разделение функций путей сопряжено с особенностями их назначения. Восходящие проводящие пути воспринимают, транслируют сигналы от кожи, слизистых, органов человека. Вдобавок именно они отвечают за функционирование опорно-двигательного аппарата.

Нисходящие проводящие пути спинного мозга передают сигналы органам человека – тканям, железам. Они соединяются с корковой частью серого вещества. Передача сигналов к органам осуществляется за счёт спинномозговой нейронной связи.

Спинному мозгу характерно двойное направление таких путей, благодаря чему происходит скорая импульсная передача информации от систем, пребывающих под контролем. Проводниковая спинномозговая функция становится возможной только за счёт передачи сигналов по ткани нервов. В отношении этих путей в медицине зачастую используются такие обозначения.

1. Корково-спинномозговой путь. Это такая совокупность нитей нервов, что отвечает за функции движения. Исходя из назначения, направления, его разделяют на несколько частей: латеральную, корково-ядерную, переднюю корково-мозговую систему.
2. Покрышечно-спинномозговой путь. Представлен он нисходящей проекционной НС, что берёт начало в корке среднего мозга, проходит сквозь ствол, канатик полушарий, а заканчивается на передних рогах хребта. Иначе его именуют тектоспинальным путём.
3. Преддверно-спинномозговой путь. Заведует работой вестибулярного аппарата. Начинается он от латерального ядра преддвернулиткового нерва.
4. Ретикулярно-спинномозговой путь. Обеспечивает тонус мышц, а также заданием его волокон можно назвать передачу импульсов нервов к серому веществу полушарий мозга.
5. Пирамидный путь. Его составляющие включают латеральный и прямой пучок волокон нервов.

Рефлекторная функция

В нашем организме все продуманно до мелочей, и на каждый внешний раздражитель наш организм реагирует по-разному. Именно на рефлексах основан защитный механизм. Мы чихаем, кашляем, получаем ожоги, вздрагиваем от резкого звука или по-своему реагируем на порывы ветра. Это все примеры рефлекторной функции спинного мозга и подобные действия происходят вне нашего контроля.

Чтобы мы могли своевременно реагировать на любой раздражитель, включая и критические ситуации, по всей поверхности нашей кожи располагаются болевые рецепторы. Как яркий пример: прикоснувшись к горячему чайнику или любой поверхности, мы практически мгновенно отдергиваем руку. Скорость реакции настолько быстрая, что невозможно понять временные рамки. За доли секунды образуется рефлекторное кольцо, которое и заставляет мышцы сократиться.

Можно привести и другой частый случай. Стоит случайно глотнуть порцию дыма или втянуть носом пылевые взвеси, начнется чихание или кашель. Таким образом, стало понятно, что за столь короткое время информация была получена, обработана и наши «защитники» получили указания освободить организм от присутствия инородных тел.

Проводниковая функция

Итак, в чем выражается рефлекторная функция спинного мозга, теперь понятно, можно перейти к другой, тоже значимой задаче – проводниковой. Она заключается в передаче сигналов по восходящим путям в главный мозг. От него, в зависимости от ситуации, импульс по нисходящим путям направляется к какому-нибудь органу.

Проводниковая функция позволяет нам совершать осмысленные действия:

• взять или бросить;
• встать или сесть;
• пойти медленно или побежать;
• нарисовать;
• отрезать.

Все эти действия мы совершаем в повседневной жизни: в быту либо на работе и обычно просто не замечаем.

Вся эта связь головного, спинного мозга, всей ЦНС, внутренних органов и всех конечностей делает человеческий организм уникальным по своей природе. Даже самый современный робот не может похвастать количеством тех движений, которые способен осуществить любой биоорганизм.

Введение

Проводящие пути нервной системы и состоящие из них сложные рефлекторные дуги — наиболее важный и сложный раздел неврологии. Важен он потому, что утверждает клеточную природу нервной системы (нейронная доктрина) и показывает упорядоченный характер расположения и связей нейронов (в виде рефлекторных дуг), лежащий в основе ее регулирующей функции.

При этом имеется существенное отличие от метода описательной анатомии. Последняя позволяет продемонстрировать форму, размеры и локализацию того или иного образования нервной системы, а также его принадлежность к серому или белому веществу, но совершенно не раскрывает структурную организацию нервной системы и механизмы ее функционирования.

Этот опасный для мировоззрения «отрыв» структуры от функции ликвидирует системный подход к нервной системе в виде изучения рефлекторных дуг. Здесь акцент делается именно на наличие связей нейронов, на их взаимодействие, приводящее к функционированию как самой нервной системы, так и целостного организма. Однако при этом возрастает количество мыслительных операций у обучающихся (к анализу добавляется синтез), что увеличивает трудоемкость освоения материала и его субъективную сложность. Тем не менее только изучение нервной системы как совокупности рефлекторных дуг позволяет понять ее организацию и функциональное значение. Наконец, только знание нейронных связей и взаимодействий позволяет проводить топическую диагностику поражения нервной системы, т.е. осмысленно подходить к диагностике и лечению нервных и многих других болезней и повреждений.

Как соотносятся между собой понятия «проводящий путь» и «рефлекторная дуга»? Здесь следует четко понимать, что любой проводящий путь является частью той или иной рефлекторной дуги. Поскольку в рефлекторной дуге присутствуют два главнейших звена: афферентное и эфферентное, то и проводящие пути классифицируют на афферентные и эфферентные. Учитывая иерархический принцип построения центральной нервной системы (наличие высших и подчиненных им низших нервных центров) и возможность замыкания рефлекторных дуг на уровне высших нервных центров, ясно, что и афферентные, и эфферентные проводящие пути должны быть локализованы как в периферической, так и в центральной частях нервной системы. Поскольку замыкание соматических рефлекторных дуг (соединение афферентного и эфферентного звеньев посредством вставочных нейронов) всегда происходит в центральной нервной системе, то в последних выделяют также ассоциативное звено и соответствующие ему ассоциативные проводящие пути, локализованные только в пределах центральной нервной системы.

Афферентные нервные пути проводят импульсы от рецептора до нервного центра и являются чувствительными. Афферентные нервные пути, заканчивающиеся в проекционных центрах коры полушарий большого мозга, относят к путям сознательной чувствительности. Те же афферентные пути, которые заканчиваются в подкорковых чувствительных нервных центрах, относят к путям бессознательной чувствительности.

Эфферентные нервные пути проводят импульсы от нервных центров к рабочему органу. Поскольку здесь речь идет только о соматической нервной системе, рабочим органом является скелетная мышца, поэтому эфферентные нервные пути называют двигательными. В зависимости от того, с какими нервными центрами связаны эфферентные пути, последние отвечают за выполнение как сознательных, так и бессознательных движений.

Любой проводящий путь (афферентный, ассоциативный или эфферентный) в зависимости от уровня замыкания и сложности рефлекторной дуги может быть однонейронным или многонейронным (несколько последовательно соединенных в цепь нейронов). Если рассматривать многонейронный проводящий путь как цепь, то в его пределах можно выделить звенья, представленные соответствующими нейронами. Компактно расположенные тела нейронов образуют нервные центры (узлового, ядерного или экранного типа), а аксоны, собранные в пучки, — нервные тракты. Таким образом, многонейронный проводящий путь состоит из нервных центров и трактов. В этом случае нервные центры и тракты одного и того же проводящего пути локализованы в определенных, но разных отделах нервной системы. Каждый тракт в пределах ЦНС проводит нервные импульсы обычно в одном направлении и в большинстве случаев — одного функционального содержания. Следует четко понимать, чем отличаются тракты в пределах ЦНС от пучков волокон, образующих черепные или спинномозговые нервы. Нервы содержат и афферентные, и эфферентные волокна, причем разные афферентные волокна могут проводить разные сенсорные импульсы.

В дальнейшем будет представлен материал, касающийся преимущественно соматической части нервной системы.