Какова функция спинного мозга в передаче сигналов от головного мозга

Спинной мозг играет ключевую роль в передаче сигналов между головным мозгом и остальными частями тела. Он служит проводником для нервных импульсов, которые позволяют двигать мышцами и воспринимать сенсорные раздражения. При этом спинной мозг обрабатывает некоторые рефлексы, что обеспечивает быструю реакцию без участия головного мозга.

Кроме того, спинной мозг участвует в интеграции и передаче информации, которая необходима для координации движений и поддержания гомеостаза. Его функции влияют на здоровье и функциональность организма, обеспечивая связь между центральной и периферической нервной системами.

Действие проводящих путей

Спинной мозг выполняет функцию передачи нервных сигналов благодаря двум типам проводящих путей: восходящим и нисходящим. Эти пути помогают восстановить нормальную нервную деятельность, отправляя сигналы в центры серого вещества.

Основные задачи восходящих проводящих путей заключаются в управлении движениями тела и восприятии таких ощущений, как температура, боль и тактильная чувствительность.

Нисходящие проводящие пути спинного мозга играют ключевую роль в координации движений и обеспечении равновесия. Они отвечают за рефлексы, обеспечивая передачу импульсов к мышцам и мозговым оболочкам, что позволяет организовать быстрое и согласованное движение тела.

Классификация спинномозговых путей

Основная часть проводящих путей образована нейронами, что позволяет классифицировать их по функциональным особенностям нервных волокон:

• комиссуральные связи;
• ассоциативные проводящие пути;
• проекционные волокна.

Нервные ткани находятся как в сером, так и в белом веществе мозга, соединяя кору полушария и спинальные рога. Структура и функция нисходящих проводящих путей ограничивает направление передачи импульса.

Основные восходящие спинномозговые пути

Функция проводников сопровождается следующими аспектами:

• Ассоциативные пути функционируют как «мосты», соединяющие отделы между ядром и корой мозга. Они бывают как длинными (передача сигнала охватывает 2-3 сегмента), так и короткими (локализуются в одном полушарии).
• Комиссуральные пути образованы мозолистым телом, которое связывает различные отделы спинного и головного мозга и располагается в виде лучей.
• Проекционные волокна могут быть как афферентными, так и нисходящими, что позволяет импульсам максимально быстро достигать коры полушария.

Проводниковая функция спинного мозга заключается в деятельности восходящих и нисходящих путей.

Существует также классификация проводящих путей в зависимости от их основных функций:

• Корково-спинномозговой путь – это основная система нервных волокон, отвечающая за двигательные активности. Он делится на латеральную, корково-ядерную и корково-спинномозговую латеральную системы в зависимости от направления.
• Проекционно-нисходящая нервная система начинается в коре среднего полушария и проходит через его канатик и ствол, заканчиваясь в передних рогах спинного мозга и включает покрышечно-спинномозговой путь.
• Преддверно-спинномозговой путь помогает восстанавливать работу вестибулярного аппарата. Нервные ткани проходят в передней части спинномозгового канатика, начиная с латерального ядра в области преддверно-улиткового нерва.
• Ретикулярно-спинномозговой путь поддерживает передачу нервных импульсов от мозговых полушарий к серому веществу и способствует улучшению мышечного тонуса.

Проводящие пути объединяют все нервные окончания, обеспечивающие поступление сигналов в различные участки мозга.

Строение

Какова структура спинного мозга? Понимание особенностей этого органа имеет первостепенное значение для осознания функционирования всего нашего организма. Как и другие части центральной нервной системы, ткани спинного мозга состоят из серого и белого вещества.

Что составляет серое вещество? Оно образовано множеством нервных клеток — нейронов, в которых размещены их ядра и основные органеллы, необходимые для выполнения функций.

Серое вещество спинного мозга сгруппировано в виде ядер, которые простираются на всем протяжении органа. Именно ядра осуществляют большинство функций.

В сером веществе располагаются ключевые двигательные, чувствительные и вегетативные центры, о которых речь пойдет далее в тексте.

Белое вещество спинного мозга образовано другими отделам нервных клеток. Этот участок ткани находится вокруг ядер и представляет собой отростки клеток. Белое вещество состоит из так называемых аксонов – они передают все импульсы от маленьких ядер нервных клеток до места выполнения функции.

Анатомия спинного мозга напрямую связана с его функциями. Например, повреждение двигательных ядер может привести к утрате определенных двигательных навыков.

В структуре данной части нервной системы выделяют следующие элементы:

1. Собственный аппарат спинного мозга, который включает серое вещество, а также задние и передние корешки. Этот отдел может выполнять врожденные рефлексы независимо от других частей.
2. Надсегментарный аппарат, представленный проводниками, которые направляются как вверх, так и вниз.

Поперечный срез

Как выглядит спинной мозг на поперечном сечении? Ответ на этот вопрос позволяет понять многое о строении этого органа тела.

Визуальная картина поперечного сечения спинного мозга изменяется в зависимости от уровня, однако основные составляющие веществ остаются во многом схожими:

• В центре спинного мозга расположен спинномозговой канал, представляющий собой продолжение желудочков мозга. Он выстлан специальными покровными клетками и содержит небольшое количество жидкости, поступающей из полости четвертого желудочка. В нижней части его полость закрыта.
• Окружающее его вещество делится на серое и белое. Тела нервных клеток в сечении имеют форму бабочки или буквы Н, образуя передние и задние рога, а также боковые рога в грудном отделе позвоночника.
• Передние рога приводят к формированию передних двигательных корешков, задние рога — чувствительных, а боковые — вегетативных.
• В белом веществе располагаются аксоны, движущиеся сверху вниз или снизу вверх, при этом в верхних участках белого вещества их число значительно больше, так как там требуется больше проводящих путей.
• Белое вещество разделяется на передние, задние и боковые канатики, каждый из которых состоит из аксонов разных нейронов.

Проводящие пути спинного мозга имеют сложную структуру и активно изучаются профессиональными анатомами.

Сегменты

Сегмент спинного мозга – особая функциональная единица этого важнейшего элемента нервной системы. Так называется участок, который расположен на одном уровне с двумя передними и задними корешками.

Структура спинного мозга соответствует строению человеческого позвоночника и делится на следующие отделы:

• Шейный отдел, содержащий 8 сегментов.
• Грудной отдел — самая длинная часть, вмещающая 12 сегментов.
• Поясничный отдел включает 5 сегментов, соответствующих количеством поясничным позвонкам.
• Крестцовый отдел также состоит из 5 сегментов.
• Копчиковый отдел, длина которого может варьироваться от одного до трех сегментов у разных людей.

Однако стоит отметить, что спинной мозг взрослого человека короче позвоночного столба, поэтому его сегменты не совпадают с позвонками и располагаются несколько выше.

Расположение сегментов относительно позвонков можно представить следующим образом:

1. В шейном отделе сегменты примерно на уровне соответственно расположенных шейных позвонков.
2. Верхние грудные и восьмой шейный сегменты на один уровень выше, чем соответствующие позвонки.
3. Средний грудной отдел располагает сегментами на 2 позвонка выше одноименных участков позвоночника.
4. В нижнем грудном отделе расстояние увеличивается еще на один позвонок.
5. Поясничные сегменты находятся на уровне нижних грудных позвонков.
6. Крестцовый и копчиковый отделы нервной системы соответствуют 12 грудному и 1 поясничному позвонкам.

Эти соотношения имеют важное значение для анатомов и нейрохирургов.

Спинномозговые корешки

Спинной мозг, спинномозговые нервы и корешки – неразделимые между собой структуры, функция которых прочно связана.

Корешки спинного мозга располагаются внутри позвоночного канала и не выходят за его пределы. На уровне внутренних межпозвоночных отверстий они образуют единственный спинномозговой нерв.

Функции корешков различны:

• Передние корешки всегда отходят от спинного мозга и содержат аксоны, направляющиеся от центральной нервной системы к периферии, что обеспечивает двигательные функции.
• Задние корешки содержат чувствительные волокна, которые направляются от периферии к центру, то есть входят в мозговой тяж, что позволяет реализовать сенсорные функции.

Соответственно сегментам корешки образуют 31 пару спинномозговых нервов, которые уже выходят из канала через межпозвоночные отверстия. Далее нервы осуществляют свою непосредственную функцию, разделяются на отдельные волокна и иннервируют мышцы, связки, внутренние органы и другие элементы тела.

Важно уметь различать передние и задние корешки. Несмотря на их слияние, образующее единый нерв, их функции различаются. Аксоны передних корешков направляются к периферии, тогда как элементы задних корешков, наоборот, возвращаются в центр.

Рефлексы спинного мозга

Знание функций этого важного элемента нервной системы невозможно без понимания простой рефлекторной дуги. На уровне одного сегмента она имеет довольно краткий путь:

Рефлексы спинного мозга у людей формируются с рождения и позволяют оценивать функциональное состояние отдельных участков этого органа.

Рефлекторная дуга может быть представлена следующим образом:

• Первым элементом является рецептор — специальное нервное звено, которое реагирует на импульсы из окружающей среды.
• Далее нервный импульс проходит через центростремительные чувствительные волокна, являющиеся аксонами периферических нейронов, направляясь в центральную нервную систему.
• Импульс должен попасть в нервный тяж, проходя через задние корешки к ядрам задних рогов.
• Следующий элемент — центральное звено, которое передает импульс с задних рогов на передние, однако оно присутствует не всегда.
• Ключевым элементом рефлекторной дуги является эффектор, который находится в передних рогах и передает импульс на периферию.

• Через передние рога происходит передача раздражений от нейронов к эффектору, который в большинстве случаев представляет собой скелетную мышцу.

Импульсы следуют по сложному маршруту, к примеру, когда молоточком стукают по сухожилиям колена.

Спинной мозг и периферические нервы человека

Одним из важнейших органов центральной нервной системы является спинной мозг. Эта часть центральной нервной системы связана с органами и кожей. Спинной мозг выполняет две основные функции:

• проводниковая система;
• рефлекторная система.

Первая система функционирует благодаря проводящим путям, в то время как вторая контролируется центральными отделами мозга. Спинной мозг имеет уникальную структуру, включающую центральный канал, который представляет собой полость, простирающуюся по всему его длине. Этот мозговой сегмент условно делится на отдельные части, каждая из которых связана с одной парой нервов. Как и в головном мозге, спинной мозг состоит из белого и серого вещества.

Но если в головном мозге серое вещество находится снаружи, то спинному мозгу свойственно внутреннее его расположение. Серое вещество – это скопление миллионов нейронов. В поперечном сечении серое вещество по очертаниям напоминает бабочку и имеет несколько отделов, называемых рогами. Продольно серое вещество расположено в виде столбов и также разделяется на задний, передний и боковой столбы. Вокруг серого вещества располагаются нервные волокна – отростки нейронов, или белое вещество мозга.

Периферические нервы расположены вне центральной нервной системы и действуют как связующее звено между головным и спинным мозгом и органами тела. Периферическая нервная система состоит из трех компонентов:

• черепные нервы;
• спинальные нервы;
• автономная нервная система.

Эти нервы помогают обеспечить координацию работы нервной системы, выполняя роль проводников сигналов и импульсов. Например, если мозг отправляет команду сгибания локтя, именно периферические нервы переносят этот сигнал к мышцам, активируя осуществление движения. Импульсы перемещаются от органов к головному и спинному мозгу через сенсорные нейроны, в то время как передача сигналов от нервных центров к мышцам и органам происходит с помощью двигательных нейронов.

Задачи периферических нервов многообразны – это и координация и контроль движений, и проведение импульсов, получаемых из внешней среды, и обеспечение своевременного реагирования организма на опасность, и активизация работы внутренних органов (начиная от пищеварения и заканчивая сердцебиением и дыханием), и ряд других функций.

Что такое ликвор

Ликвор, или цереброспинальная жидкость, представляет собой особую жидкость, находящуюся между оболочками головного и спинного мозга. Известно, что ещё во времена Гиппократа обнаруживалась вытекание прозрачной жидкости при травмах головы и позвоночника.

У взрослого человека объем ликвора составляет примерно 120–150 мл, в то время как у новорожденного – всего 15 мл. Он обновляется приблизительно 4–5 раз в сутки.

Функции ликвора многочисленны.

• Обеспечивает механическую защиту головного и спинного мозга от повреждений и сотрясений, действуя как подушка безопасности на водной основе.
• Предоставляет необходимое питание нервным клеткам.
• Участвует в регулировании кровоснабжения головного и спинного мозга.
• Способствует выведению ненужных метаболитов от нервных клеток.
• Содержит иммунные клетки, что позволяет бороться с инфекцией.
• Транспортирует гормоны от гипофиза и гипоталамуса.

Цереброспинальная жидкость производится сосудистыми сплетениями боковых желудочков мозга и всасывается через вены мягких оболочек. Этот процесс протекает постоянно. Ликвор из головного мозга перемещается в спинной через специальные отверстия, где может накапливаться в расширениях подпаутинного пространства – цистернах.

Анализ ликвора является важной частью диагностики различных заболеваний, включая кровоизлияния в мозг и менингиты. В нормальном состоянии ликвор имеет прозрачный цвет и по консистенции напоминает воду, однако при травме он может изменить цвет на красный. В случаях менингита или других воспалительных процессов ликвор становится мутным.

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

Для забора ликвора применяется люмбальная пункция, предполагающая прокол в позвоночном канале и извлечение ликвора из субарахноидального пространства. Процедуру проводят исключительно между 2 и 3 (или 3 и 4) поясничными позвонками, поскольку в этом месте спинной мозг заканчивается на уровне 1–2 поясничных позвонков.

Ниже находится только «конский хвост».

Виды анестезии

При ряде операций часто используется метод анестезии, при котором анестетик вводят непосредственно в оболочки органа. Это позволяет избежать интубации, и пациент остается в сознании, что крайне важно, например, при кесаревом сечении, когда мать может встретиться со своим новорожденным сразу после его извлечения из матки.

Различия между спинальной и эпидуральной анестезией представлены в таблице.

Спинальная

Эпидуральная

Место прокола и ввода иглы

Поясничный отдел позвоночника

Любой отдел позвоночника

Куда вводят препарат

Время начала действия анестезии

Какие органы контролирует спинной мозг?

Важно понимать, какие внутренние органы связаны со спинным мозгом и могут страдать при повреждении определенного участка позвоночника. Определенные спинномозговые сегменты контролируют определенные части тела путем транслирования нервных импульсов и передачи ответных реакций по двигательным нейронам. За что отвечает каждый позвонок наглядно можно увидеть в таблице.

Повреждения, наблюдаемые в определенном участке спинного мозга, отрицательно сказываются на функционировании соответствующих внутренних органов. В некоторых ситуациях дисфункция может проявиться до того, как будут обнаружены компрессионные или сдвинутые позвонки.

Опасность повреждения органа

Благодаря своему строению, мозг связан с большинством систем организма. Целостность его структуры имеет критическое значение для правильного функционирования опорно-двигательного аппарата и здоровья внутренних органов. Любая травма, независимо от тяжести, может привести к инвалидности. Вывихи, растяжения, повреждения дисков, а также переломы позвонков (как со смещением, так и без) в свою очередь способны вызвать спинальный шок и паралич нижних конечностей, нарушая нормальную работу нервного канатика.

Тяжелые травмы приводят к появлению шока, длящегося от нескольких часов до нескольких месяцев. При этом патологическое состояние сопровождается рядом неврологических симптомов. К ним относится онемение, нарушение чувствительности, дисфункция тазовых органов, неспособность контролировать процесс мочеиспускания и дефекации.

Лечение легких повреждений позвоночника может осуществляться амбулаторно с медикаментозной терапией, лечебной физкультурой и массажем. Однако более серьезные травмы требуют оперативного вмешательства, особенно если возникает компрессия спинного мозга. Нервные клетки быстро повреждаются и погибают, так что любое промедление может негативно сказаться на здоровье пациента. Период восстановления после такого вмешательства может длиться до двух лет, и различного рода физиотерапевтические процедуры, такие как рефлексотерапия, эрготерапия, электрофорез, магнитотерапия и другие, могут оказать положительное влияние на реабилитацию.

Спинной мозг представляет собой ключевой элемент центральной нервной системы человека, который связан тем или иным образом практически со всеми внутренними органами, мышечной тканью человека. Специфическое строение позволяет передавать импульсы и сигналы, обеспечивать полноценную двигательную деятельность, и выполнять ряд других функций.

Вопросы по теме

Какова роль спинного мозга в обеспечении рефлекторных реакций?

Спинной мозг играет ключевую роль в реализации рефлекторных реакций, позволяя организму быстро реагировать на внешние раздражители без участия головного мозга. При получении сенсорного сигнала, например, при касании горячего предмета, информация передается в спинной мозг, который сразу же инициирует ответный сигнал к мышцам, вызывая отдергивание руки. Это происходит благодаря рефлекторным дугам, которые обеспечивают мгновенную реакцию и защиту организма.

Как взаимодействуют спинной и головной мозг при передаче сигналов?

Спинной и головной мозг взаимодействуют через сложную сеть нейронов. Головной мозг отвечает за сознательные решения и обработку информации, в то время как спинной мозг осуществляет автоматическую передачу сигналов. Например, когда мы принимаем решение сделать движение, сигнал из головного мозга передается через спинной мозг к мышцам, что обеспечивает выполнение этого действия. Обратная связь также происходит: сенсорная информация от тела проходит через спинной мозг в головной мозг для восприятия ощущений.

Могут ли повреждения спинного мозга влиять на передачу сигналов и какую реабилитацию можно проводить?

Да, повреждение спинного мозга может значительно нарушить передачу сигналов между головным и периферическими нервами, что приводит к параличу, потере чувствительности и другим функциональным расстройствам. Реабилитация в таких случаях может включать физиотерапию, упражнения на развитие двигательной активности, использование специальных устройств для восстановления функций и даже нейротехнологии, такие как импланты и стимулаторы, которые могут помочь улучшить качество жизни пациентов.