Система спинного мозга считается наиболее древней зоной организма. Масса этой части у взрослого человека составляет около 34-38 г. По ходу прогрессирования центрального участка нервной системы в процессе эволюции соотношение между размером головного и спинного мозга менялось в пользу первого. Далее рассмотрим подробнее, что собой представляет структура, какие задачи выполняет.
Общая биология
Спинной мозг представляет собой тело неправильной цилиндрической формы. Его длина у мужчин – порядка 45, у женщин – 41-42 см. Выделяют разные отделы спинного мозга. На каждом участке тело имеет различные размеры. Так, грудной участок имеет сагиттальный размер (в плоскости от спины к животу) – около 8-ми мм. Поперечник этой области – 10 мм. Утолщение начинается там, где расположены II-III сегменты (шейные). В этом участке поперечник достигает 13-14 мм. При этом сагиттальный размер – 9 мм. В отделе, который находится от первого поясничного до второго крестцового фрагмента, поперечник порядка 12 мм. Сагиттальный его размер – 9 мм. Все тело разделяется на определенные участки (количество сегментов спинного мозга будет представлено ниже). Далее рассмотрим составные элементы структуры.
Сегменты спинного мозга: рисунок, описание
Тело состоит из подобных друг другу (гомоморфных) частей. Сегменты спинного мозга соединяются посредством нервных проводников с определенным участком в организме. Длина той или иной зоны тела различна. Общее количество сегментов спинного мозга – 31. Меньше всего элементов в копчиковой зоне. В структуре присутствуют:
- Поясничные сегменты (5).
- Крестцовые (5).
- Грудные (12).
- Копчиковый (1).
- Сегменты шейного отдела позвоночника (8).
На последние приходится порядка 23.2% длины всей структуры. Больше всего (56.4%) занимают грудные сегменты. 7.3% длины приходится на крестцовую зону. Сегменты спинного мозга внешне представляют собой задние и передние правильно чередующиеся отходящие корешки - нервные отростки. Следует отметить, что структура не заполняет весь канал. В связи с этим спинномозговые сегменты располагаются выше, чем одноименные позвонки. При этом разница между одними и вторыми нарастает по направлению сверху вниз.
Расположение
Индивидуально изменчива скелетотопия участков. К примеру, нижняя область поясничного участка может у взрослых располагаться от нижней трети тела XI грудного позвонка до диска между первым и вторым поясничными позвонками. В связи с этим просматривается определенная особенность. Если верхние корешки отходят в поперечном направлении, то чем дальше по каналу вниз, тем выше будет участок выхода относительно входного межпозвоночного отверстия. Последние элементы вертикально стремятся к участкам, располагающимся ниже уровня, на котором заканчивается спинной мозг. Всем этим пучком окружена концевая нить. Называется он "конский хвост".
Концевая нить
От второго поясничного элемента вниз спинной мозг переходит в особое рудиментарное образование. Оно и называется "концевая нить". Она сформирована преимущественно мягкой мозговой оболочкой. В самой ее верхней зоне присутствуют нервные клетки. Концевая нить бывает двух видов. Она может быть внутренней. В данном случае она проходит в мозговой оболочке до второго позвонка в крестце. Концевая нить может быть и наружной. В этом случае она тянется дальше второго позвонка копчика. Наружная нить преимущественно состоит из продолжения соединительнотканных волокон. Внутренняя концевая нить имеет длину порядка 16, а наружная – 8-ми см.
Диссимметрия
Сегменты спинного мозга не полностью симметричны. Неодинаковая протяженность и разный уровень отхождения корешков отмечаются уже на стадии эмбрионального развития. После рождения диссимметрия с течением времени усиливается. Более отчетлива она в грудном участке. У задних корешков диссимметрия более выражена, чем у передних. По всей видимости, данное явление связано с различиями в кожной и мышечной иннервации левой и правой сторон туловища человека.
Внутренние особенности элементов
Рассмотрим коротко строение сегмента спинного мозга. В каждом элементе присутствует диск – пластинка, расположенная горизонтально. На уровне этого участка проходят нейронные связи. Их положение также горизонтально. Между дисками присутствуют вертикальные нейронные связи. Так, элементы можно представить в виде стопки пластинок. Они, в свою очередь, объединены межнейронными связями. В образовании передних корешков участвуют аксоны клеток соответствующих боковых рогов спинного мозга. В них присутствуют преганглионарные симпатические и эфферентные двигательные волокна; в задних корешках содержатся афферентные структуры. Они являются отростками нейронов ганглиев. Общее количество присутствующих в задних корешках волокон – около 1-го млн с каждой стороны; в передних элементах выявляется в комплексе около 200 000. Так получается соотношение 5:1. У представителей
животного мира преобладание количества волокон задних корешков над теми, что присутствуют в передних, не так ярко выражено. К примеру, у мыши, крысы и собаки соотношение 2.5:1. В этом, таким образом, проявляется одна из эволюционных закономерностей развития нервной системы всех позвоночных. Она заключается в том, что формирование входных каналов осуществляется более активно, нежели выходных. При этом последние отличаются большей стабильностью. Число нервных волокон в задних и передних корешках в одном спинномозговом сегменте, как правило, различно. Разница может составлять до 59% от количества структур на той стороне, где их насчитывается меньше.
Серое вещество
На поперечном разрезе оно представляет собой фигуру, похожую на бабочку, раскрывшую крылья, или букву Н. Различают задние, передние и боковые рога. Их форма меняется по ходу спинного мозга. На участке, ограниченном боковым и задним рогами, расположена ретикулярная формация сетчатого вида. Серое вещество занимает порядка 5 см3 (около 17.8%) от общего объема спинного мозга. Число присутствующих в нем нейронов составляет примерно 13.5 миллионов. Их объединяют в три группы: вставочные, пучковые, корешковые. Серое вещество составляет особый аппарат структуры. Здесь заложены некоторые функции спинного мозга. Раздражения, которые поступают по афферентным волокнам благодаря наличию связей, могут проходить как в нисходящем, так и в восходящем направлении. Они, в свою очредь, провоцируют распространенный двигательный ответ.
Белое вещество
В нем содержатся проекционные, комиссуральные и ассоциативные нервные пути. Последние представляют собой пучки, проходящие по периферии серой структуры и по всем канатикам спинного мозга. Комиссуральные пути формируют белую спайку. Она располагается между срединной передней щелью и серым веществом (соединяя его половинки). Проекционные пути (нисходящие (эфферентные) и восходящие (афферентные)) обеспечивают связь с головным мозгом.
Кровоснабжение
Поступление крови осуществляется по сети многочисленных сосудов. Они отходят в верхней части от подключичной, щитовидной и позвоночных артерий. Также сосуды распространяются от участка, где расположены второй и третий отделы спинного мозга. В этой зоне кровоснабжение идет от ветвей аорты. Больше шестидесяти парных радикулярных артерий, которые формируются около межпозвоночных отверстий, отличаются малым (150-200 мкм) диаметром. Они снабжают кровью только корешки и оболочки, прилежащие к ним. В питании, собственно, самого спинного мозга участвует около 5-9 артерий крупного (400-800 мкм) калибра. Все эти сосуды непарного типа. Они входят в канал на разных уровнях: то через правое, то через левое отверстие. Называются эти артерии магистральными или корешково-медуллярными. Количество самых крупных из них непостоянно. Выделяется три сосудистых бассейна:
- Верхний или цервико-дорсальный. Он питает зону, где расположены сегменты спинного мозга С1 – Th3.
- Промежуточный или средний. К нему относят участки Th4-Th8.
- Нижний. Он питает область ниже уровня сегмента Th9.
Спинальная передняя артерия распространяется только на несколько фрагментов структуры. Далее она не представлена в виде единого сосуда. Она являет собой цепь анастомозов нескольких корешково-медуллярных крупных артерий. Кровоток в спинальной передней артерии идет в разных направлениях. В верхних отделах – сверху вниз, в средних – снизу вверх, а в нижних – вверх и вниз.
Основные задачи
Существует две основные функции спинного мозга. Первая – это рефлекторная, вторая – проводниковая. Каждый сегмент связан с определенными органами и обеспечивает их активность и функциональность. Например, крестцовые элементы относятся к ногам и органам таза и отвечают за деятельность этих зон туловища. Тот или иной грудной сегмент взаимодействует с соответствующими органами и мышцами. Верхние элементы связаны с головой и руками. Рефлекторные функции спинного мозга представляют собой заложенные природой простые рефлексы. К ним, в частности, относят реакцию на боль – человек одергивает руку, например. Также к этой категории относят известный коленный рефлекс. В проявлении этих реакций головной мозг может не участвовать. Данная теория доказана обычными опытами с животными. При отсутствии головы лягушка реагировала как на сильные, так и на слабые болевые раздражители. Проводниковые функции спинного мозга заключены в передаче импульса. Сначала он идет вверх. По восходящему пути импульс попадает в головной мозг, а оттуда отправляется как обратная команда к какому-либо органу. За счет этой проводниковой связи проявляется любая мысленная активность: взять, пойти, встать, поднять, отрезать, побежать, бросить, нарисовать. Также проводниковые функции спинного мозга обеспечивают осуществление действий, которые люди, не замечая, совершают ежедневно на работе или в быту.
Боковые рога
Эти элементы обладают своими функциями. В боковых рогах (промежуточной зоне в сером веществе) расположены симпатические клетки вегетативной нервной структуры. Именно с их помощью осуществляется взаимодействие с внутренними органами. У этих клеток есть отростки, которые соединены с передними корешками. В этой зоне формируется путь: в области сегментов верхних двух участков спинного мозга расположена ретикулярная область – пучок из большого числа нервов, которые связаны с районами активации коры в головном мозге и рефлекторной деятельности. Активность серого и пучков белого вещества, передних и задних корешков именуется рефлекторной реакцией. Сами рефлексы при этом называются, по определению Павлова, безусловными.
Восходящие пути
Передние канатики белого вещества имеют несколько путей, каждый из которых выполняет определенные задачи:
- Корково-спинномозговой (передний пирамидный) отвечает за передачу двигательных импульсов от коры в головном мозге к передним рогам в спинном.
- Спиноталамический передний обеспечивает тактильную чувствительность.
- Пучок Левенталя и Гельда – волокнами белого вещества связываются вестибулярные ядра 8 пар черепно-мозговых нервных окончаний с двигательными нейронами в передних рогах.
- Покрышечно-спинномозговой путь формирует защитный рефлекс, который связан с зрительными или звуковыми раздражителями. Это осуществляется за счет связи зрительных центров под корой в головном мозге с ядрами в передних рогах.
- Продольный пучок обеспечивает координирование глазных и прочих мышц, за счет связывания верхних сегментов со стволом спинного мозга.
- По восходящим путям проходит импульс глубокой чувствительности. В результате появляется ощущение своего тела у человека. Импульсы проходят по спиноталамическим, покрышечно-спинномозговым и корково-спинномозговым каналам.
Нисходящие пути
Передача импульса от коры в головном мозге к серому веществу в передних рогах осуществляется по латеральному корково-спинномозговому каналу. Красноядерно-спинномозговой путь обеспечивает автоматическую регулировку мышечного тонуса и движений на подсознательном уровне. Этот канал располагается впереди латерально-пирамидного. К красноядерно-спинномозговому пути прилегают спинноталамический боковой и спинномозжечковый задний.
Возрастные особенности
Временные изменения касаются как строения спинного мозга, так и его топографии. Во второй половине периода внутриутробного развития отмечается несколько замедленный его рост. В частности, он отстает от развития позвоночного столба. И это продолжается достаточно длительный период. У грудничка мозговой конус располагается в районе третьего поясничного позвонка, а у взрослого заканчивается на уровне первого или второго. За весь период роста длина структуры увеличивается в 2.7 р. Это получается преимущественно благодаря грудным сегментам. Масса структуры увеличивается примерно в 6-7 раз. Рост белого и серого вещества спинного мозга проходит достаточно неравномерно. Объем первого увеличивается в 14, а второго – в 5 раз. Это связано с тем, что в собственном сегментарном аппарате развитие завершается раньше, чем в проекционных нервных путях.
В заключение
Между спинным и головным мозгом, ЦНС, всеми органами и конечностями человека установлена уникальная связь. Она считается "мечтой робототехники". На сегодняшний день ни один, даже самый современный робот, не может осуществлять все те возможные действия и движения, которые подвластны биологическому организму. Такие современные машины программируются на выполнение узкоспециализированных задач. Чаще всего таких роботов используют на автоматических конвейерных производствах. Масса спинного мозга в процентах составляет у разных представителей животного мира различные величины. Например, у лягушки – 45, черепахи – 120, крысы – 36, макаки – 12, собаки – 18, а у человека – 2. В структуре спинного мозга достаточно четко проявляются общие конструктивные особенности и закономерности центральной зоны нервной системы.
