Физиология спинного и головного мозга

Лекция 4

Спинной мозг расположен позвоночном канале. В нем условно выделяют пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый.

Из СМ отходит 31 пара корешков спинномозговых нервов. СМ имеет сегментарное строение. Сегментом считают отрезок СМ, соответствующий двум парам корешков. В шейной части – 8 сегментов, в грудной – 12, в поясничной – 5, в крестцовой – 5, в копчиковой – от одного до трех.

В центральной части спинного мозга находится серое вещество. На разрезе оно имеет вид бабочки или буквы Н. Серое вещество состоит преимущественно из нервных клеток и образует выступы — задние, передние и боковые рога.

Вокруг серого вещества располагается белое вещество спинного мозга. Оно образовано нервными волокнами восходящих и нисходящих путей, соединяющих различные участки спинного мозга друг с другом, а также спинной мозг с головным.

— комиссуральные – соединяют 2 половины мозга.

Все спинно-мозговые нервы смешанные, т.к. образованы от слияния чувствительного (заднего) и двигательного (переднего) корешков. На чувствительном корешке до его слияния с двигательным находится спинальный ганглий , в котором находятся чувствительные нейроны, дендриты которых идут с периферии, а аксон входит через задние корешки в СМ. Передний корешок образован аксонами мотонейронов передних рогов СМ.

Медицинская реабилитация

1. Рефлекторная – заключается в том, что на разных уровнях СМ замыкаются рефлекторные дуги двигательных и вегетативных рефлексов.

— восходящие , или чувствительные, пути проходят в задних и боковых канатиках от тактильных, температурных рецепторов, проприорецепторов и рецепторов боли к различным отделам СМ, мозжечку, стволовому отделу, КГМ;

— нисходящие пути идут в составе передних и частично латеральных канатиков и представлены двумя основными трактами: пирамидным и экстрапирамидным. Эти тракты берут начало от клеток коры головного мозга и идут к мотонейронам спинного мозга.

Пирамидный тракт , связывает нейроны двигательной зоны коры больших полушарий с мотонейронами передних рогов спинного мозга и отвечает за произвольные движения. Латеральный пучок пирамидного тракта делает перекрест на уровне продолговатого мозга, спускаясь на противоположную сторону спинного мозга.

Спинной мозг является центром простых безусловных двигательных и вегетативных рефлексов. Двигательные рефлексы спинного мозга в целостном организме подчиняются вышележащим отделам ЦНС.

Виды спинальных рефлексов.

Собственно рефлексы мышц ( тонические рефлексы ) возникают при раздражении рецепторов растяжения мышечных волокон и сухожильных рецепторов. Они проявляются в длительном напряжении мышц при их растяжении.

Влияние спинного мозга на тонус мышц можно продемонстрировать, если у «спинальной» лягушки перерезать седалищный нерв или задние корешки спинного мозга. На той стороне, где перерезан нерв, задняя конечность будет немного длиннее, что указывает на снижение тонуса в ее мышцах.

К тоническим относятся также шейные рефлексы, которые возникают при изменении положения головы по отношению к туловищу – повышается тонус определенной группы мышц, чаще всего разгибателей. К этой группе относится рефлекс клевания носом.

Сухожильные рефлексы – возникают при быстром растяжении мышцы. Например, в ответ на легкий удар молоточком по сухожилию мышца быстро сокращается (коленный, ахиллов, локтевой рефлекс).

Защитные рефлексы представлены большой группой сгибательно-разгибательных рефлексов, предохраняющих организм от повреждающего действия чрезмерно сильных и опасных для жизни раздражителей. При раздражении нейронов кожи на стороне раздражения повышается тонус мышц-сгибателей, а на противоположной стороне – тонус разгибателей.

Ритмические рефлексы проявляются в правильном чередовании противоположных движений (сгибание и разгибание), сочетающихся с тоническим сокращением определенных групп мышц (двигательные реакции чесания и шагания).

Рефлексы положения (позные) направлены на длительное поддержание сокращения групп мышц, придающих телу позу и положение в пространстве.

Полное пересечение спинного мозга приводит к возникновению спинального шока . В результате ниже перерезки исчезают все виды рефлекторной деятельности: нарушается двигательная активность, все виды чувствительности, вегетативные функции (мочеиспускание и отделение кала становятся непроизвольными).

Причина спинального шока – выключение влияния вышележащих отделов ЦНС на спинной мозг.

Спинальный шок у лягушек длится несколько минут, у собак – несколько дней, у человека – около 2 месяцев. После исчезновения спинального шока тонус мышц, иннервируемых посредством сегментов спинного мозга, которые находятся ниже перерезки, резко повышается.

Физиология головного мозга.

Физиология заднего мозга.

Задний мозг включает в себя: продолговатый мозг, мост мозга, мозжечок. Продолговатый мозг и мост образуют так называемый ствол мозга . Нервы, отходящие от ствола мозга, называются черепными, или черепно-мозговыми.

Функции заднего мозга:

  1. п р о в о д н и к о в а я
  2. р е ф л е к т о р н а я

Проводниковая функция : через ствол мозга проходят восходящие нервные пути от спинного мозга, от некоторых рецепторов (например, рецепторы вкуса), а также нисходящие пирамидный и экстрапирамидный пути.

Рефлексы заднего мозга подразделяют на двигательные и вегетативные.

Двигательные рефлексы осуществляются за счет двигательных ядер черепно-мозговых нервов.

Вестибулярные статические рефлексы — рефлексы перераспределения мышечного тонуса при изменении положения головы обеспечивают поддержание позы и равновесия за счет вестибулярных ядер и ядер ретикулярной формации.

Шейные тонические рефлексы дублируют вестибулярные статические. Они начинаются с проприорецепторов мышц шеи. Эти рефлексы влияют не только на мышцы конечностей, а и на глазные мышцы (обеспечивается компенсаторная установка глазных яблок при изменении положения головы).

Вегетативные рефлексы в основном обеспечиваются нейронами ретикулярной формации, в которой расположены центры жизненно важных рефлексов:

  1. с о с у д о д в и г а т е л ь н ы й ц е н т р , к о т о р ы й в к л ю ч а е т в с е б я я д р а н е й р о н о в , и н н е р в и р у ю щ и х с е р д ц е и к р о в е н о с н ы е с о с у д ы
  2. д ы х а т е л ь н ы й ц е н т р , п р е д с т а в л е н н ы й н е й р о н а м и , о т в е ч а ю щ и м и з а д е я т е л ь н о с т ь д ы х а т е л ь н о й м у с к у л а т у р ы и р е г у л и р у ю щ и м и ч а с т о т у и г л у б и н у д ы х а н и я
  3. к о м п л е к с н ы й п и щ е в о й ц е н т р , с т и м у л я ц и я к о т о р о г о в ы з ы в а е т п о в ы ш е н и е м о т о р н о й и с е к р е т о р н о й ф у н к ц и й Ж К Т
  4. з а щ и т н ы е ц е н т р ы, о т в е ч а ю щ и е з а в о з н и к н о в е н и е р в о т ы , к а ш л я , ч и х а н и я .
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Вертеброгенный синдром это

К образованиям среднего мозга относят ножки мозга, ядра III (глазодвигательный) и IV (блоковый) пар черепных нервов, пластинку крыши (четверохолмие), красные ядра и черное вещество.

Функции среднего мозга : рефлекторная и проводниковая.

В ножках мозга проходят восходящие и нисходящие нервные пути.

Средний мозг – центр двигательных рефлексов

Ядра III и IV пар ЧМН – обеспечивают движение глазных яблок.

Физиология спинного и головного мозга

Холмики четверохолмия отвечают за ориентировочные рефлексы (реакции на незнакомый раздражитель) и старт-рефлексы (повышение тонуса мышц и подготовку организма к нападению или бегству при резком раздражителе). Верхние холмики отвечают за зрение, нижние — за слух.

Красные ядра участвуют в регуляции мышечного тонуса и в проявлении установочных рефлексов, обеспечивающих сохранение правильного положения тела в пространстве. При отделении заднего мозга от среднего тонус мышц-разгибателей повышается, конечности животного напрягаются и вытягиваются, голова запрокидывается.

Черное вещество также регулирует мышечный тонус и поддержание позы, участвует в регуляции актов жевания, глотания, артериального давления и дыхания, т.е. деятельность черного вещества тесно связана с работой продолговатого мозга.

Таким образом, средний мозг регулирует тонус мышц, что является необходимым условием координированных движений.

Тонические рефлексы делят на две группы: статические и статокинетические. Статические рефлексы управляют мышечным тонусом в покое. Возникают при изменении положения тела, особенно головы, в пространстве

Физиология спинного и головного мозга

Статокинетические рефлексы направлены на сохранение позы и поддержание равновесия при ускорении.

Их исследуют при профессиональном отборе личностей, работа которых по специальности сопровождается значительным раздражением вестибулярного аппарата (летчики, космонавты, моряки и др.)

Ориентировочные рефлексы (сторожевые). Метко названы Павловым «что такое?». Заключаются в быстром повороте головы, туловища, глазных яблок в направлении светового или звукового раздражителя. Благодаря этим рефлексам организм ориентируется в новых ситуациях, готовится к защите, нападению или другим соответствующим действиям.

Децеребрационная ригидность развивается, если отделить (у животного) красное ядро от структур продолговатого мозга. Она проявляется резким повышением тонуса мышц-разгибателей конечностей, головы, туловища, хвоста. Если животное поставить на лапы, оно будет стоять, как игрушечное.

Промежуточный мозг.

Основными образованиями промежуточного моз га являются зрительные бугры (таламус ) и подбугровая область ( гипоталамус ).

Зрительные бугры — массивное парное образование, они занимают основную массу промежуточного мозга. Через зрительные бугры к коре головного мозга поступает информация от всех рецепторов нашего организма, за исключением обонятельных.

Как выглядит спинной мозг внешне?

Начало спинного мозга условно определяется на уровне верхнего края I шейного позвонка и большого затылочного отверстия черепа. В этой области спинной мозг мягко перестраивается в головной мозг, четкого разделения между ними нет.

В этом месте осуществляется перекрест так называемых пирамидных путей: проводников, ответственных за движения конечностей. Нижний край спинного мозга соответствует  верхнему краю II поясничного позвонка.

Таким образом, длина спинного мозга оказывается меньше, чем длина позвоночного канала. Именно эта особенность расположения спинного мозга позволяет проводить спинномозговую пункцию на уровне III — IV поясничных позвонков (невозможно повредить спинной мозг при  люмбальной пункции между остистыми отростками III — IV поясничных позвонков, так как его там попросту нет).

Анатомия и физиология спинного мозга

Размеры спинного мозга человека следующие: длина приблизительно 40-45 см, толщина – 1-1,5 см, вес – около 30-35 г.

По длине выделяют несколько отделов спинного мозга:

  • шейный;
  • грудной;
  • поясничный;
  • крестцовый;
  • копчиковый.

В области шейного и пояснично-крестцового уровней спинной мозг толще, чем в других отделах, потому что в этих местах располагаются скопления нервных клеток, обеспечивающих движения рук и ног.

Последние крестцовые сегменты вместе с копчиковым называются  конусом спинного мозга из-за соответствующей геометрической формы. Конус переходит в терминальную (конечную) нить. Нить уже не имеет нервных элементов в своем составе, а только лишь соединительную ткань, и покрыта оболочками спинного мозга. Терминальная нить фиксируется ко II копчиковому позвонку.

Спинной мозг на всем своем протяжении покрыт 3-мя мозговыми оболочками. Первая (внутренняя) оболочка спинного мозга называется мягкой. Она несет в себе артериальные и венозные сосуды, которые обеспечивают кровоснабжение спинного мозга.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Реабилитация после удаления кисты на позвоночнике

Следующая оболочка (средняя) – паутинная (арахноидальная). Между внутренней и средней оболочками находится субарахноидальное (подпаутинное) пространство, содержащее спинномозговую жидкость (ликвор). При проведении спинномозговой пункции игла должна попасть именно в это пространство, чтобы можно было взять ликвор на анализ.

Внутри позвоночного канала спинной мозг фиксируется к поверхности позвонков с помощью связок.

Посередине спинного мозга на всем его протяжении находится узенькая трубочка, центральный канал. Она также содержит спинномозговую жидкость.

Со всех сторон вглубь спинного мозга вдаются углубления – щели и борозды. Самые крупные из них – передняя и задняя срединные щели, которые разграничивают две половины спинного мозга (левую и правую). В каждой половине имеются дополнительные углубления (борозды).

Борозды дробят спинной мозг на канатики. В итоге получается два передних, два задних и два боковых канатика. Подобное анатомическое деление имеет под собой функциональное основание – в разных канатиках проходят нервные волокна,  несущие  различную информацию (о боли, о прикосновениях, о температурных ощущениях, о движениях и т.д.). В борозды и щели проникают кровеносные сосуды.

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.

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.

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).

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.

Простейшая двухнейронная рефлекторная дуга

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.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Травма позвоночника и спинного мозга

Кровоснабжение спинного мозга

Питание спинного мозга обеспечивается кровеносными сосудами, идущими от позвоночных артерий и от аорты. Самые верхние шейные сегменты получают кровь из системы позвоночных артерий (как и часть головного мозга) по так называемым передней и задним спинальным артериям.

По ходу всего спинного мозга в переднюю и задние спинальные артерии впадают дополнительные сосуды, несущие кровь от аорты, — корешково-спинальные артерии. Последние также бывают передние и задние. Количество подобных сосудов обусловлено индивидуальными особенностями.

Обычно передних корешково-спинальных артерий около 6-8, они более крупные в диаметре (наиболее толстые подходят к шейному и поясничному утолщениям). Нижняя корешково-спинальная артерия (самая крупная) называется артерией Адамкевича.

Спинной мозг и его оболочки в позвоночном канале

Задних корешково-спинальных артерий на порядок больше, чем передних, – от 15 до 20. Но они имеют меньший диаметр. Зоной их кровоснабжения является задняя треть спинного мозга в поперечном разрезе (задние канатики, основная часть заднего рога, часть боковых канатиков).

В системе корешково-спинальных артерий существуют анастомозы, то есть места соединения сосудов между собой. Это играет важную роль в питании спинного мозга. В случае, если какой-то сосуд перестает функционировать (например, тромб перекрыл просвет), то кровь поступает по анастомозу, и нейроны спинного мозга продолжают выполнять свои функции.

Вены спинного мозга сопровождают артерии. Венозная система спинного мозга имеет обширные связи с позвоночными венозными сплетениями, венами черепа. Кровь от спинного мозга по целой системе сосудов оттекает в верхнюю и нижнюю полые вены.

Функции спинного мозга

По существу у спинного мозга всего две функции:

  • рефлекторная;
  • проводниковая.

Рассмотрим подробнее каждую из них.

Рефлекторная функция спинного мозга состоит в ответной реакции нервной системы на раздражение. Вы прикоснулись к горячему и невольно отдернули руку? Это рефлекс. Вам что-то попало в горло, и Вы закашлялись?

Итак, рефлекс – это ответная реакция. Как же она воспроизводится?

Чтобы было понятнее, давайте в качестве примера возьмем реакцию отдергивания руки в ответ на прикосновение к горячему предмету (1). В коже кисти находятся рецепторы (2), воспринимающие тепло или холод.

Когда человек прикасается к горячему, то от рецептора по периферическому нервному волокну (3) импульс (сигнализирующий о «горячем») стремится к спинному мозгу. У межпозвоночного отверстия располагается спинномозговой узел, в котором находится тело нейрона (4), по периферическому волокну которого пришел импульс.

Далее по центральному волокну от тела нейрона (5) импульс  входит в задние рога спинного мозга, где как бы «переключается» на другой нейрон (6). Отростки этого нейрона направляются к передним рогам (7).

В передних рогах импульс переключается на двигательные нейроны (8), ответственные за работу мышц руки. Отростки двигательных нейронов (9) выходят из спинного мозга, проходят через межпозвоночное отверстие и в составе нерва направляются к мышцам руки (10).

Импульс «о горячем» заставляет мышцы сократиться, и рука отдергивается от горячего предмета. Таким образом, образовалось рефлекторное кольцо (дуга), которое обеспечило ответное действие на раздражитель.

В каждой рефлекторной дуге есть обязательные звенья: афферентное звено (рецепторный нейрон с периферическим и центральным отростками), вставочное звено (нейрон, связывающий афферентное звено с нейроном-исполнителем) и эфферентное звено (нейрон, передающий импульс непосредственному исполнителю – органу, мышце).

Физиология спинного и головного мозга

На основе такой дуги и построена рефлекторная функция спинного мозга. Рефлексы бывают врожденные (которые можно определить с самого рождения) и приобретенные (образуются в процессе жизни при обучении), замыкаются они на различных уровнях.

Для врача имеет значение проверка рефлекторной функции спинного мозга. Это делается при каждом неврологическом осмотре. Чаще всего проверяются поверхностные рефлексы, которые вызываются прикосновением, штриховым раздражением, уколом кожи или слизистых оболочек, и глубокие, которые вызываются ударом неврологического молоточка.

К поверхностным рефлексам, осуществляемым спинным мозгом, относят брюшные рефлексы (штриховое раздражение кожи живота  в норме вызывает сокращение мышц живота на этой же стороне), подошвенный рефлекс (штриховое раздражение кожи наружного края подошвы по направлению от пятки к пальцам в норме вызывает сгибание пальцев стопы).

Проводниковая функция спинного мозга заключается в передаче импульсов с периферии (от кожи, слизистых оболочек, внутренних органов) в центр (головной мозг) и наоборот. Проводники спинного мозга, составляющие его белое вещество, осуществляют передачу информации в восходящем и нисходящем направлении.

В головной мозг подается импульс о воздействии извне, и у человека формируется определенное ощущение (например, Вы гладите кота, и у Вас возникает чувство чего-то мягкого и гладкого в руке). Без спинного мозга это невозможно.

Доказательством этому служат случаи травм спинного мозга, когда связи между головным и спинным мозгом нарушаются (например, разрыв спинного мозга). Такие люди утрачивают чувствительность, прикосновения не формируют у них ощущения.

В головной мозг поступают импульсы не только о прикосновениях, но и о положении тела в пространстве, состоянии напряжения мышц, боли и так далее.

Нисходящие импульсы позволяют головному мозгу «руководить» телом. Таким образом, то, что задумал человек, осуществляется с помощью спинного мозга. Вы захотели догнать уезжающий автобус? Замысел немедленно реализуется – в движение приводятся нужные мышцы (причем Вы не задумываетесь, какие именно мышцы нужно сократить, а какие расслабить). Это осуществляет спинной мозг.

Конечно, реализация двигательных актов или формирование ощущения требуют сложной и хорошо скоординированной деятельности всех структур спинного мозга. На самом деле, нужно задействовать тысячи нейронов, чтобы получить результат.

Спинной мозг является очень важной анатомической структурой. Его нормальное функционирование обеспечивает всю жизнедеятельность человека. Он служит промежуточным звеном между головным мозгом и различными частями тела, передавая информацию в виде импульсов в обоих направлениях.

Видео на тему «Строение и функции спинного мозга»

Научно-познавательный фильм времен СССР на тему «Спинной мозг»