Какова роль спинного мозга в передаче нервных импульсов и движениях, контролируемых головным мозгом

Рефлекторная функция спинного мозга играет ключевую роль в передаче нервных импульсов, обеспечивая связь между головным мозгом и периферическими участками тела. Благодаря этому процессу, двигательные команды, исходящие от головного мозга, быстро и эффективно передаются к мышцам, позволяя организму реагировать на внешние stimuli.

Эта функция особенно важна для координации движений и поддержания мышечного тонуса. Спинной мозг не только осуществляет передачу сигналов, но и интегрирует информацию, что позволяет осуществлять сложные рефлексы и моторные реакции, необходимые для адаптации организма к изменяющимся условиям окружающей среды.

Коротко о главном
  • Спинной мозг выполняет рефлекторные функции, обеспечивая передачу нервных импульсов.
  • Он соединяет головной мозг с периферическими нервами, контролируя двигательные процессы.
  • Рефлексы спинного мозга реагируют на раздражения, не требуя участия головного мозга.
  • Двигательные команды от головного мозга передаются через спинной мозг к мышцам.
  • Спинной мозг отвечает за автоматические реакци, что способствует быстрой адаптации организма.

Спинной мозг. Рефлекторная и проводниковая функции спинного мозга

Спинной мозг находится в позвоночном канале и представляет собой цилиндрическую структуру. Его верхняя часть соединяется с продолговатым мозгом в области затылочного отверстия, а нижняя часть заканчивается примерно на уровне второго поясничного позвонка. С обеих сторон от спинного мозга отходят передние (двигательные) и задние (чувствительные) корешки спинно-мозговых нервов.

На определённом расстоянии эти корешки соединяются, образуя спинно-мозговой нерв. Внутри спинного мозга располагается серое вещество, состоящее из тел нервных клеток, а вокруг него находится белое вещество – это отростки нейронов. Эти отростки формируют три системы нервных волокон:

1-ая система – это короткие пучки волокон, соединяющие различные участки спинного мозга.

2-ая система – длинные чувствительные восходящие волокна

3-я система – длинные нисходящие двигательные волокна.

Системы 2 и 3 отвечают за проводниковые функции двусторонних связей с головным мозгом.

Спинной мозг наделён двумя важнейшими функциями — рефлекторной и проводниковой. Наличие простейших двигательных рефлексов (отдёргивание руки при ожоге, разгибание коленного сустава при ударе молоточком по сухожилию и т.д.) обусловлено рефлекторной функцией спинного мозга. Связь спинного мозга со скелетными мышцами возможно благодаря рефлекторной дуге, являющейся путём прохождения нервных импульсов. Проводниковая функция заключается в передаче нервных импульсов от спинного к головному мозгу при помощи восходящих путей движения, а также от головного мозга по нисходящим путям к органам различных систем организма.

Нейронная структура спинного мозга

Чувствительные нейроны имеют тела, находящиеся вне спинного мозга. Некоторые из них расположены в ганглиях – соматических афферентных скелетных мышцах, в то время как другие размещены в узлах вегетативной нервной системы как экстра-, так и интрамуральных. Эти нейроны обеспечивают чувствительность внутренних органов.

Мнение эксперта
Ланцов Евгений Викторович
Врач-невролог. Нейрохирург, травматолог, ортопед | стаж — 33 года

Рефлекторная функция спинного мозга является ключевым элементом в понимании взаимодействия между центральной нервной системой и периферическими структурами. Спинной мозг, как часть нервной системы, выполняет функцию интегратора и проводника нервных импульсов. Он не только передает сигналы от головного мозга к мышцам и обратно, но также обрабатывает рефлекторные действия, которые могут происходить без участия сознания. Благодаря этой функции, спинной мозг обеспечивает быструю реакцию на внешние раздражители.

Когда я говорю о проведении нервного импульса двигательных процессов головного мозга, я имею в виду то, что спинной мозг служит своего рода «железной дорогой» для сигналов, которые проходят от коры головного мозга к мышцам. Это будет особенно заметно в таких ситуациях, как рефлекторные реакции, где реакции происходят так быстро, что мы даже не осознаем, что мозг активно участвует в процессе. Спинной мозг способен инициировать двигательные реакции независимо от прямого участия головного мозга, что демонстрирует его высокую степень автономности и значимость в моторной функции организма.

Таким образом, можно утверждать, что рефлекторная функция спинного мозга играет незаменимую роль в обеспечении координации движений и поддержания гомеостаза. Данная функция доказала свою важность не только в повседневной жизни, но и в условиях, когда требуется молниеносная реакция, например, при необходимости избежать травмы. В таких случаях спинной мозг обеспечивает не только сохранение физического состояния, но и защиту, что подчеркивает важность его роли в общей интерактивной системе управления движением организма.

Чувствительные нейроны обладают отростками, которые прямо у тела клетки делятся на две ветви:

  • первая ветвь проводит возбуждение от рецепторов к телу клетки;
  • вторая ветвь – от тела нейрона к нервным клеткам головного или спинного мозга.

Возбуждение может переходить с одной ветви на другую даже без участия тела нейрона.

В среднем спинной мозг человека содержит примерной 13 млн. нейронов, но только 3% из них являются эфферентными (моторные или двигательные нейроны). Остальные нейроны являются вставными или интернейронами.

Моторные нейроны являются первичными клетками спинного мозга. Среди них выделяют альфа- и гамма-мотонейроны, а также преганглионарные нейроны вегетативной nervousной системы.

Основные функции спинного мозга

Пройдемся кратко по функциям спинного мозга.

Рефлекторные функции спинного мозга исследуются на основании теорий и выводов британского физиолога Чарльза Шеррингтона, удостоенного Нобелевской премии.

Спинной мозг выполняет большой объем функций. В нем есть центры:

  • двигательных рефлексов (за исключением мускулатуры головы);
  • рефлексов, регулирующих обмен веществ;
  • рефлексов, связанных с работой прямой кишки и мочеполовой системы;
  • сокращения диафрагмы;
  • рефлексов, которые обеспечивают терморегуляцию;
  • сосудистых рефлексов и многими другими.

Естественные условия постоянно влияют на эти рефлексы через отделы головного мозга.

Выделяют моно- и полисинаптические рефлекторные дуги спинномозговых рефлексов.

Длинные многоуровневые рефлекторные дуги позволяют глубже проанализировать периферические воздействия и следить за рефлекторной активностью спинного мозга. Центры этих дуг находятся в коре и подкорковых областях головного мозга.

С какой степенью проявится рефлекс зависит от сохранения или несохранения связи структур спинного и головного мозга.

При децеребрализации (удаление головного мозга) или спинализации (удаление спинного мозга) теряются множество сложных форм активности, поддерживаемых спинным мозгом, из-за нарушения рефлекторных дуг, отвечающих за определенные реакции. В таких случаях могут прекратиться ритмические сокращения дыхательных мышц, отвечающих за дыхательные движения, а также тонические разряды симпатических нейронов, поддерживающих тонус сосудов и, соответственно, артериальное давление.

Рефлексы спинного мозга бывают:

  • защитные;
  • вегетативные;
  • висцеромоторные (возникают при раздражении рецепторов внутренних органов и изменении их функций);
  • рефлексы на растяжение антагонистов.

Это разделение имеет условный характер, поскольку даже у спинальных животных трудно однозначно отнести рефлексы к какой-либо одной категории.

Оболочки спинного мозга

Надёжную защиту и питание этого органа осуществляют мозговые оболочки. Всего их три. Они отличаются по функциям и строению.

  1. Мягкая мозговая оболочка, которая непосредственно обтекает спинной мозг, подобно чулку. Она состоит из двух листков и множества сосудов.
  2. Паутинная оболочка расположена сверху мягкой. У нее нет сосудов, однако присутствуют многочисленные связки, которые надежно удерживают спинной мозг на месте.
  3. Твёрдая мозговая оболочка – это самая внешняя и прочная оболочка, обеспечивающая механическую защиту от повреждений и ударов.

Между оболочками находятся пространства, заполненные различными веществами.

  • Эпидуральное пространство располагается между внутренней поверхностью канала позвоночника и твёрдой оболочкой, содержит жировую ткань и венозные сплетения.
  • Субдуральное пространство находится между паутинной и твёрдой оболочками, содержит ликвор – спинномозговую жидкость.
  • Подпаутинное (субарахноидальное) пространство находится между мягкой и паутинной оболочкой и также содержит ликвор.

Что такое ликвор

Ликвор (он же цереброспинальная жидкость) – это особая жидкость, которая циркулирует между оболочками головного и спинного мозга. Ликвор был известен ещё со времен Гиппократа, когда отмечалось вытекание прозрачной жидкости во время травм черепа и позвоночника.

У взрослого человека объем ликвора составляет 120–150 мл, тогда как у новорожденного он не превышает 15 мл. Ликвор обновляется ежедневно примерно 4–5 раз.

Функции ликвора многочисленны.

  • Защита головного и спинного мозга от сотрясений и повреждений; он можно сказать, является подушкой безопасности на водной основе.
  • Питание нервных клеток в оптимальных условиях.
  • Участие в регулировании кровоснабжения как головного, так и спинного мозга.
  • Удаление ненужных продуктов обмена от нервных клеток.
  • Содержание в ликворе иммунных клеток, что позволяет организму бороться с инфекциями.
  • Транспортировка гормонов от гипофиза и гипоталамуса.

Цереброспинальная жидкость вырабатывается сосудистыми сплетениями боковых желудочков головного мозга и всасывается через вены мягких мозговых оболочек. Этот процесс непрерывен. Из головного мозга через специальные отверстия ликвор поступает в пространства спинного мозга, где может накапливаться в специальных расширениях подпаутинного пространства – цистернах.

Изучение ликвора играет значительную роль в диагностике различных заболеваний, таких как кровоизлияния в головном мозг или менингиты. Обычно ликвор имеет прозрачный цвет и по консистенции напоминает воду. После травмы он может приобретать красный цвет из-за примеси крови. В случае менингита или других воспалений ликвор становится мутным.

При инфекционном заболевании в ликворе могут обнаружить вирусы, грибки или бактерии.

Для анализа ликвора применяют люмбальную пункцию, которая включает прокол в позвоночном канале и забор ликвора из субарахноидального пространства. Эта процедура осуществляется только между 2 и 3 (или 3 и 4) поясничными позвонками, так как в данном участке позвоночника спинной мозг уже не присутствует – он заканчивается на уровне 1–2 поясничных позвонков.

Ниже находится только «конский хвост».

Проводниковая функция спинного мозга

Помимо рефлекторной активности, спинной мозг Выполняет проводниковую функцию – осуществление передачи нервных импульсов через белое вещество (нервные волокна спинного мозга).

Проводящие пути — это группы нервных волокон с общими строением и функциями, связывающие спинной и головной мозг, а так же отделы спинного мозга.

Нервные волокна различаются по функциональным особенностям:

  • ассоциативные,
  • комиссуральные,
  • проекционные (афферентные и эфферентные).

Благодаря ассоциативным волокнам осуществляется односторонняя связь между отдельными частями СМ, объединяя разные сегменты и образуя собственные пучки.

Комиссуральные волокна соединяют симметричные участки различных отделов спинного мозга, которые имеют схожие функции.

Проекционные волокна связывают СМ с расположенными выше отделами. С их помощью образуются основные проводящие пути, состоящие из восходящих (центростремительных, афферентных, чувствительных) и нисходящих (центробежных, эфферентных, двигательных) путей.

Восходящие проводящие пути спинного мозга передают информацию от рецепторов, чувствующих изменения как во внешней среде, так и внутри организма.

В зависимости от вида проводимой чувствительности, проводящие пути делят на:

  • экстерочувствительности (внешней),
  • проприочувствительности (суставно- мышечно- тканевой механорецепции),
  • интерочувствительности (внутренней).

Нисходящие пути спинного мозга направляют импульсы от структур головного мозга к двигательным ядрам, что позволяет реагировать на внешние и внутренние раздражители, связывая высшие отделы центральной нервной системы с эффекторными нейронами спинного мозга.

Методы исследования спинного мозга

К классическим методам изучения функций спинного мозга относится перерезание или разрушение его структур с последующей оценкой степени нарушения определённых функций.

В последние годы особое внимание стало уделяться электрофизиологическим методам, которые фиксируют комплексные электрические процессы, а также методам регистрации активности отдельных клеток как внутри, так и снаружи клеток.

Определение 2

Закон, согласно которому задние корешки спинного мозга отвечают за чувствительность, а передние – за моторную функцию, называется законом Белла – Мажанди.

Структура и функция спинного мозга

Спинному мозгу присущи две функции: рефлекторная и проводниковая. Как рефлекторный центр спинной мозг способен осуществлять сложные двигательные и вегетативные рефлексы. Афферентными – чувствительными – путями он связан с рецепторами, а эфферентными – со скелетной мускулатурой и всеми внутренними органами.

Длинные восходящие и нисходящие пути спинного мозга образуют двустороннюю связь между периферией и головным мозгом. Афферентные импульсы по проводящим путям спинного мозга передаются в головной мозг, поставляя информацию о внешних и внутренних изменениях в организме. Нисходящие пути передают импульсы от головного мозга к эффекторным нейронам спинного мозга, вызывая или регулируя их активность.

Рефлекторная функция. Нервные центры спинного мозга являются сегментарными, или рабочими, центрами. Их нейроны непосредственно связаны с рецепторами и рабочими органами. Кроме спинного, мозга, такие центры имеются в продолговатом и среднем мозге.

Надсегментарные центры, такие как промежуточный мозг и кора больших полушарий, напрямую не взаимодействуют с периферией, управляя ею через сегментарные центры. Двигательные нейроны спинного мозга иннервируют все мышцы туловища, конечностей, шеи, а также дыхательные мышцы, включая диафрагму и межреберные мышцы.

Помимо двигательных центров скелетной мускулатуры, в спинном мозге находится ряд симпатических и парасимпатических вегетативных центров. В боковых рогах грудного и верхних сегментах поясничного отделов спинного мозга расположены спинальные центры симпатической нервной системы, иннервирующие сердце, сосуды, потовые железы, пищеварительный тракт, скелетные мышцы, т.е. все органы и ткани организма. Именно здесь лежат нейроны, непосредственно связанные с периферическими симпатическими ганглиями.

В верхних грудных сегментах располагается симпатический центр для расширения зрачка, а в пяти верхних грудных сегментах находятся симпатические центры, регулирующие сердечную деятельность. В крестцовом отделе спинного мозга располагаются парасимпатические центры, контролирующие органы малого таза (рефлекторные центры мочеиспускания, дефекации, эрекции и эякуляции).

Спинной мозг имеет сегментарное строение. Сегментом называют такой отрезок, который дает начало двум парам корешков. Если у лягушки перерезать на одной стороне задние корешки, а на другой передние, то, лапки на стороне, где перерезаны задние корешки, лишаются чувствительности, а на противоположной стороне, где перерезаны передние корешки, окажутся парализованными. Следовательно, задние корешки спинного мозга являются чувствительными, а передние – двигательными.

В ходе экспериментов, связанных с перерезкой отдельных корешков, было выявлено, что каждый сегмент спинного мозга контролирует три поперечных отдела (метамера) тела: свой собственный, один расположенный выше и один ниже. Таким образом, каждое метамерное образование получает сенсорные волокна от трех разных корешков, что означает, что для блокировки чувствительности определенной области тела необходимо перерезать три корешка (это обеспечивает надежность). Также скелетные мышцы получают двигательную иннервацию от трех соседних сегментов спинного мозга.

Каждый спинальный рефлекс имеет свое рецептивное поле и свою локализацию (место нахождения), свой уровень. Так, например, центр коленного рефлекса находится во II – IV поясничном сегменте; ахиллова – в V поясничном и I – II крестцовых сегментах; подошвенного – в I – II крестцовом, центр брюшных мышц – в VIII – XII грудных сегментах. Важнейшим жизненно важным центром спинного мозга является двигательный центр диафрагмы, расположенный в III – IV шейных сегментах. Повреждение его ведет к смерти вследствие остановки дыхания.

Для исследования рефлекторной функции спинного мозга создают спинальное животное — например, лягушку, кошку или собаку, выполняя поперечную перерезку спинного мозга ниже продолговатого мозга. В ответ на раздражение такое животное демонстрирует защитные реакции: сгибание или разгибание конечности, чесательный рефлекс (ритмичное сгибание конечностей) и проприоцептивные рефлексы. Если взять спинальную собаку за переднюю часть тела и слегка надавить ей на подошву задней лапы, то возникает шагательный рефлекс, который проявляется в ритмичном чередовании сгибания и разгибания лап.

Проводниковая функция спинного мозга. Спинной мозг выполняет проводниковую функцию за счет восходящих и нисходящих путей, проходящих в белом веществе спинного мозга. Эти пути связывают отдельные сегменты спинного мозга друг с другом, а также с головным мозгом.

Спинальный шок. Перерезка или травма спинного мозга может вызвать состояние, известное как спинальный шок (английское слово «shock» переводится как «удар»). Спинальный шок характеризуется резким падением возбудимости и угнетением работы всех рефлекторных центров спинного мозга, находящихся ниже уровня травмы.

Во время спинального шока раздражители, обычно вызывающие рефлексы, оказываются недействительными. Укол лапы не вызывает сгибательного рефлекса. В то же время деятельность центров, расположенных выше перерезки, сохраняется.

Обезьяна, у которой была произведена перерезка спинного мозга в области верхних грудных сегментов, после выхода из наркоза может передними лапами брать банан, очищать его, подносить ко рту и есть. После данной операции исчезают не только скелетно-моторные рефлексы, но также и вегетативные. Наблюдается снижение кровяного давления, отсутствуют сосудистые рефлексы, а также акты дефекации и мочеиспускания.

Продолжительность шока различна у животных, стоящих на различных ступенях эволюционной лестницы. У лягушки шок продолжается 3 – 5 мин, у собаки – 7 – 10 дней, у обезьяны – больше 1 месяца, у человека – 4 – 5 мес. Шок у человека нередко наблюдается как последствие бытовых или военных травм. Когда шок проходит, рефлексы восстанавливаются.

Причиной спинального шока является отключение вышеположенных частей головного мозга, которые оказывают активизирующее воздействие на спинной мозг. В этом процессе значительную роль играет ретикулярная формация ствола головного мозга.

Оцените статью
Статьи | ОстеоТайм. Клиника остеопатии и неврологии
Добавить комментарий