Спинний мозок: будова і функції, основи фізіології

Спинний мозок – це частина центральної нервової системи. Він розташований в хребетному каналі. Являє собою товстостінну трубку з вузьким каналом усередині, трохи сплюснутий у передньо-задньому напрямку. Має досить складну будову і забезпечує передачу нервових імпульсів від головного мозку до периферичних структур нервової системи, а також здійснює власну рефлекторну діяльність. Без функціонування спинного мозку неможливі нормальне дихання, серцебиття, травлення, сечовипускання, сексуальна діяльність, будь-які рухи в кінцівках. З цієї статті Ви зможете дізнатися про будову спинного мозку та особливості його функціонування та фізіології.

Спинний мозок закладається на 4-му тижні внутрішньоутробного розвитку. Зазвичай жінка ще навіть не підозрює, що у неї буде дитина. Протягом всієї вагітності відбувається диференціювання різних елементів, а деякі відділи спинного мозку повністю закінчують своє формування вже після народження протягом перших двох років життя.

Як виглядає спинний мозок зовні?

Початок спинного мозку умовно визначається на рівні верхнього краю I шийного хребця і великого потиличного отвору черепа. У цій області спинний мозок м’яко переходить в головний мозок, чіткого поділу між ними немає. У цьому місці здійснюється перехрест так званих пірамідних шляхів: провідників, відповідальних за рухи кінцівок. Нижній край спинного мозку відповідає верхньому краю II поперекового хребця. Таким чином, довжина спинного мозку виявляється менше, ніж довжина хребетного каналу. Саме ця особливість розташування спинного мозку дозволяє проводити спинномозкову пункцію на рівні III — IV поперекових хребців (неможливо пошкодити спинний мозок при люмбальної пункції між остистими відростками III — IV поперекових хребців, так як його там просто немає).

Розміри спинного мозку людини такі: довжина приблизно 40-45 см, товщина – 1-1,5 см, вага – близько 30-35 р.

По довжині виділяють кілька відділів спинного мозку:

  • шийний;
  • грудної;
  • поперековий;
  • крижовий;
  • куприковий.

В області шийного та попереково-крижового рівнів спинний мозок товщі, ніж в інших відділах, тому що в цих місцях розташовуються скупчення нервових клітин, що забезпечують рухи рук і ніг.

Останні крижові сегменти разом з копчиковым називаються конусом спинного мозку через відповідної геометричної форми. Конус переходить у термінальну (кінцеву) нитку. Нитка вже не має нервових елементів в своєму складі, а тільки лише сполучну тканину, і покрита оболонками спинного мозку. Термінальна нитка фіксується до II копчиковому хребця.

Спинний мозок на всьому своєму протязі вкритий 3-мя мозковими оболонками. Перша (внутрішня) оболонка спинного мозку називається м’якою. Вона несе в собі артеріальні та венозні судини, що забезпечують кровопостачання спинного мозку. Наступна оболонка (середня) – павутинна (арахноідальной). Між внутрішньою і середньою оболонками знаходиться субарахноїдальний (підпавутинний) простір, що містить спинномозкову рідина (ліквор). При проведенні спинномозкової пункції голка повинна потрапити саме в цей простір, щоб можна було взяти ліквор на аналіз. Зовнішня оболонка спинного мозку тверда. Тверда мозкова оболонка триває до міжхребцевих отворів, супроводжуючи нервові корінці.

Усередині хребетного каналу спинний мозок фіксується до поверхні хребців за допомогою зв’язок.

Посередині спинного мозку на всьому його протязі знаходиться вузенька трубочка, центральний канал. Вона також містить спинномозкову рідину.

З усіх боків вглиб спинного мозку вдаються поглиблення – щілини і борозни. Найбільші з них – передня і задня серединні щілини, які розмежовують дві половини спинного мозку (ліву і праву). У кожній половині є додаткові поглиблення (борозни). Борозни дроблять спинний мозок на канатики. У підсумку виходить два передніх, два задніх і два бічних канатика. Подібне анатомічне поділ має під собою функціональне підстава – в різних канатиках проходять нервові волокна, що несуть різну інформацію (про біль, про дотиках, про температурні відчуття, про рухи тощо). В борозни і щілини проникають кровоносні судини.

Сегментарне будова спинного мозку – що це?

Як же спинний мозок пов’язаний з органами? У поперечному напрямку спинний мозок поділяється на особливі відділи, або сегменти. З кожного сегмента виходять корінці, пара передніх і пара задніх, які і здійснюють зв’язок нервової системи з іншими органами. Корінці виходять з хребетного каналу, формують нерви, які прямують до різних структур організму. Передні корінці передають інформацію переважно про рухах (стимулюють м’язове скорочення), тому називаються руховими. Задні корінці несуть у спинний мозок інформацію від рецепторів, тобто посилають інформацію про відчуттях, тому їх називають чутливими.

Кількість сегментів у всіх людей однакова: 8 шийних сегментів, 12 грудних, 5 поперекових, 5 крижових і 1-3 куприкових (частіше 1). Корінці з кожного сегмента спрямовуються в міжхребцевий отвір. Оскільки довжина спинного мозку коротше, ніж довжина хребетного каналу, то корінці змінюють свій напрямок. У шийному відділі вони спрямовані горизонтально, в грудному — косо, в поперековому і крижовому відділах – майже вертикально вниз. З-за різниці в довжині спинного мозку і хребта також змінюється і відстань від виходу корінців з спинного мозку до міжхребцевого отвору: в шийному відділі корінці самі короткі, а в попереково-крижовому – найдовші. Корінці чотирьох нижніх поперекових, п’ять крижових та куприкового сегментів утворюють так званий кінський хвіст. Саме він і розташований в хребетному каналі нижче II поперекового хребця, а не сам спинний мозок.

За кожним сегментом спинного мозку закріплена строго окреслена зона іннервації на периферії. В цю зону входить ділянку шкіри, певні м’язи, кістки, частина внутрішніх органів. Ці зони практично однакові у всіх людей. Ця особливість будови спинного мозку дозволяє діагностувати місце розташування патологічного процесу при захворюванні. Наприклад, знаючи, що чутливість шкіри в області пупка регулюється 10-м грудним сегментом, при втраті відчуттів дотику до шкіри нижче цій області, можна припустити, що патологічний процес в спинному мозку розташований нижче 10-го грудного сегмента. Подібний принцип працює тільки з урахуванням зіставлення зон іннервації всіх структур (і шкіри, м’язів, і внутрішніх органів).

Якщо зробити зріз спинного мозку в поперечному напрямку, то він буде виглядати неоднаково за кольором. На зрізі можна побачити два кольори: сірий та білий. Сірий колір – це місце розташування тіл нейронів, а білий колір — це периферичні і центральні відростки нейронів (нервові волокна). Всього в спинному мозку налічується понад 13 мільйонів нервових клітин.

Тіла нейронів сірого кольору так розташовані, що мають химерну форму метелика. У цій метелики чітко простежуються опуклості – передні роги (масивні, товсті) і задні роги (значно тонше і дрібніше). У деяких сегментах є ще і бічні роги. В області передніх рогів містяться тіла нейронів, що відповідають за рухи, в області задніх рогів – нейрони, що сприймають чутливі імпульси, в бічних рогах – нейрони вегетативної нервової системи. У деяких відділах спинного мозку сконцентровані тіла нервових клітин, що відповідають за функції окремих органів. Місця локалізації цих нейронів вивчені і чітко визначені. Так, у 8-му шийному і 1-му грудному сегменті розташовуються нейрони, що відповідають за іннервацію зіниці ока, в 3 — 4-го шийних сегментах – за іннервацію головного дихального м’яза (діафрагми), в 1 — 5-м грудних сегментах – за регуляцію серцевої діяльності. Навіщо це потрібно знати? Це використовується в клінічній діагностиці. Наприклад, відомо, що бічні роги 2 — 5-го крижових сегментів спинного мозку регулюють діяльність органів малого тазу (сечового міхура і прямої кишки). При наявності патологічного процесу у цій області (крововилив, пухлина, руйнування при травмі і ін) у людини розвивається нетримання сечі і калу.

Відростки тіл нейронів утворюють зв’язки один з одним, з різними частинами спинного і головного мозку, відповідно прагнуть вгору і вниз. Ці нервові волокна, що мають білий колір, і складають біла речовина на поперечному зрізі. Вони ж і формують канатики. У канатиках волокна розподіляються в особливій закономірності. В задніх канатиках розташовуються провідники від рецепторів м’язів і суглобів (суглобово-м’язове почуття), від шкіри (впізнавання предмета на дотик із закритими очима, відчуття дотику), тобто інформація йде у висхідному напрямку. У бічних канатиках проходять волокна, що несуть інформацію про дотику, болю, температурної чутливості в головний мозок, мозочок про положення тіла в просторі, м’язовому тонусі (висхідні провідники). Крім того, бічні канатики містять і спадні волокна, що забезпечують рухи тіла, програмовані в головному мозку. В передніх канатиках проходять спадні (рухові), так і висхідні (відчуття тиску на шкіру, дотик) шляху.

Волокна можуть бути короткими, в такому випадку вони з’єднують сегменти спинного мозку між собою, і довгими, тоді вони здійснюють зв’язок з головним мозком. В деяких місцях волокна можуть здійснювати перехрест або просто переходити на протилежну сторону. Перехрест різних провідників відбувається на різних рівнях (наприклад, волокна, що відповідають за відчуття болю і температурну чутливість, перехрещуються на 2-3 сегмента вище рівня вступу в спинний мозок, а волокна суглобово-м’язового відчуття йдуть неперекрещенными до самих верхніх відділів спинного мозку). Результатом цього стає наступний факт: у лівій половині спинного мозку проходять провідники від правих частин тіла. Це стосується не всіх нервових волокон, але особливо характерно для чутливих відростків. Вивчення ходу нервових волокон також необхідно для діагностики місця ураження при захворюванні.

Кровопостачання спинного мозку

Харчування спинного мозку забезпечується кровоносними судинами, що йдуть від хребетних артерій і від аорти. Самі верхні шийні сегменти отримують кров із системи хребетних артерій (як і частина головного мозку) за так званим передній і заднім спінальним артеріях.

По ходу всього спинного мозку в передні і задні спинальні артерії впадають додаткові судини, що несуть кров від аорти, — корінцево-спинальні артерії. Останні також бувають передні і задні. Кількість подібних судин обумовлено індивідуальними особливостями. Зазвичай передні корінцево-спінальних артерій близько 6-8, вони більш великі в діаметрі (найбільш товсті підходять до шийного і поперекового утолщениям). Нижня корінцево-спінальна артерія (найбільша) називається артерію Адамкевича. У деяких людей є додаткова корінцево-спінальна артерія, що йде від крижових артерій, – артерія Депрож-Готтерона. Зона кровопостачання передні корінцево-спінальних артерій займає наступні структури: передні і бічні роги, підстава бічного роги, центральні відділи переднього і бічного канатиків.

Задні корінцево-спінальних артерій на порядок більше, ніж передніх, – від 15 до 20. Але вони мають менший діаметр. Зоною їх кровопостачання є задня третина спинного мозку в поперечному розрізі (задні канатики, основна частина заднього рогу, частина бічних канатиків).

В системі корінцево-спінальних артерій існують анастомози, тобто місця з’єднання судин між собою. Це відіграє важливу роль у харчуванні спинного мозку. У разі, якщо якийсь судину перестає функціонувати (наприклад, тромб перекрив просвіт), то кров надходить по анастомозу, і нейрони спинного мозку продовжують виконувати свої функції.

Вени спинного мозку супроводжують артерії. Венозна система спинного мозку має широкі зв’язки з хребетними венозними сплетеннями, венами черепа. Кров від спинного мозку по цілій системі судин відтікає у верхню та нижню порожнисті вени. У місці проходження вен спинного мозку через тверду мозкову оболонку є клапани, які не дозволяють крові текти в зворотному напрямку.

Функції спинного мозку

По суті спинного мозку всього дві функції:

  • рефлекторна;
  • провідникова.

Розглянемо детальніше кожну з них.

Рефлекторна функція спинного мозку

Рефлекторна функція спинного мозку складається відповідної реакції нервової системи на подразнення. Ви доторкнулися до гарячого і мимоволі отдернули руку? Це рефлекс. Вам щось потрапило в горло, і Ви закашлялись? Це теж рефлекс. Багато наші повсякденні дії засновані саме на рефлексах, які здійснюються завдяки спинного мозку.

Отже, рефлекс – це відповідна реакція. Як же вона відтворюється?

Щоб було зрозуміліше, давайте за приклад візьмемо реакцію отдергивания руки у відповідь на дотик до гарячого предмету (1). У шкірі кисті знаходяться рецептори (2), що сприймають тепло або холод. Коли людина доторкається до гарячого, то від рецептора по периферичному нервовому волокну (3) імпульс (сигналізує про «гарячому») прагне до спинного мозку. Біля міжхребцевого отвору розташовується спинномозковий вузол, в якому знаходиться тіло нейрона (4), за периферичним волокну якого прийшов імпульс. Далі по центральному волокну від тіла нейрона (5) імпульс входить в задні роги спинного мозку, де як би «перемикається» на інший нейрон (6). Відростки цього нейрона направляються до передніх рогах (7). У передніх рогах імпульс переключається на рухові нейрони (8), відповідальні за роботу м’язів руки. Відростки рухових нейронів (9) виходять зі спинного мозку, проходять через міжхребцевий отвір і у складі нерва прямують до м’язів руки (10). Імпульс «про гарячому» змушує м’язи скорочуватися, і рука відсмикує від гарячого предмета. Таким чином, утворилося рефлекторне кільце (дуга), яке забезпечило відповідь на подразник. При цьому головний мозок зовсім не брав участі у процесі. Людина відсмикнув руку, не замислюючись про це.

У кожній рефлекторної дузі є обов’язкові ланки: аферентні ланка (рецепторний нейрон з периферичних та центральних відростками), вставочное ланка (нейрон, що зв’язує аферентні ланка з нейроном-виконавцем) і эфферентное ланка (нейрон, передає імпульс безпосередньому виконавцю – органу, м’язі).

На основі такої дуги і побудована рефлекторна функція спинного мозку. Рефлекси бувають вроджені (які можна визначити з самого народження) і набуті (утворюються в процесі життя при навчанні), вони замикаються на різних рівнях. Наприклад, колінний рефлекс замикається на рівні 3-4-го поперекових сегментів. Перевіряючи його, лікар переконується в збереженні всіх елементів рефлекторної дуги, в тому числі і сегментів спинного мозку.

Для лікаря має значення перевірка рефлекторної функції спинного мозку. Це робиться при кожному неврологічному огляді. Найчастіше перевіряються поверхневі рефлекси, які викликаються дотиком, штриховим подразненням, уколом шкіри або слизових оболонок, і глибокі, які викликаються ударом неврологічного молоточка. До поверхневих рефлексів, здійснюваних спинним мозком, відносять черевні рефлекси (штрихове подразнення шкіри живота в нормі викликає скорочення м’язів живота на цій же стороні), підошовний рефлекс (штрихове подразнення шкіри зовнішнього краю підошви у напрямку від п’яти до пальців в нормі викликає згинання пальців стопи). До глибоких рефлексів відносять згинально-ліктьовий, карпорадиальный, разгибательно-ліктьовий, колінний, ахіллів.

Провідникова функція спинного мозку

Провідникова функція спинного мозку полягає в передачі імпульсів з периферії (від шкіри, слизових оболонок, внутрішніх органів) в центр (головний мозок) і навпаки. Провідники спинного мозку, його складові біла речовина, що здійснюють передачу інформації у висхідному і низхідному напрямку. У головний мозок подається імпульс про вплив ззовні, і у людини формується певне відчуття (наприклад, Ви гладите кота, і у Вас виникає відчуття чогось м’якого і гладкого в руці). Без спинного мозку це неможливо. Доказом цьому служать випадки травм спинного мозку, коли зв’язки між головним і спинним мозком порушуються (наприклад, розрив спинного мозку). Такі люди втрачають чутливість, дотику не формують у них відчуття.

У головний мозок надходять імпульси не тільки про дотиках, але і про положення тіла в просторі, стан напруги м’язів, болі і так далі.

Низхідні імпульси дозволяють головного мозку «керувати» тілом. Таким чином, те, що задумав осіб, здійснюється за допомогою спинного мозку. Ви захотіли наздогнати їде автобус? Задум негайно реалізується – в рух приводяться потрібні м’язи (причому Ви не замислюєтеся, які саме м’язи потрібно скоротити, а які розслабити). Це здійснює спинний мозок.

Звичайно, реалізація рухових актів або формування відчуття вимагають складної та добре скоординованої діяльності всіх структур спинного мозку. Насправді, потрібно задіяти тисячі нейронів, щоб отримати результат.

Спинний мозок є дуже важливою анатомічною структурою. Його нормальне функціонування забезпечує всю життєдіяльність людини. Він служить проміжною ланкою між головним мозком і різними частинами тіла, передаючи інформацію у вигляді імпульсів в обох напрямках. Знання особливостей будови і функціонування спинного мозку необхідно для діагностики захворювань нервової системи.

Відео на тему «Будова і функції спинного мозку»

III Будова і функції спинного мозку

Науково-пізнавальний фільм часів СРСР на тему «Спинний мозок»

Спинний мозок, фільм часів СРСР

Відео до статті на YouTube