сегментарный и межсегментарный принцип работы спинного мозга

Физиология человека и животных

Разделы

3. Спинальные соматические и вегетативные рефлексы. Сегментарный и межсегментарный принцип работы спинного мозга

Рефлексы спинного мозга делятся на вегетативные и двигательные.

К вегетативным рефлексам относятся мочеиспускательный, дефекационный, потоотделительный, сосудистые рефлексы и др. К двигательным – кожно-мышечные, проприоцептивные и висцеромоторные рефлексы. По форме это в основном сгибательные и разгибательные рефлексы сегментарного характера.

Сгибательные и разгибательные рефлексы делятся на фазные и тонические. Фазные рефлексы – это однократное сгибание или разгибание конечности при однократном раздражении кожи или проприоцепторов. Сгибательные фазные релексы – это локтевой, подошвенный, ахиллов и т.д., разгибательный фазный рефлекс – это коленный (рисунок 2). Тонические сгибательные и разгибательные рефлексы возникают при длительном сокращении или расслаблении мышц и направлены на поддержание позы.

Рисунок 2 – Двухнейронная моносинаптическая

рефлекторная дуга коленного рефлекса

Рефлексы позы способствуют перераспределению мышечного тонуса при изменении положения тела или отдельных его частей. На уровне спинного мозга замыкаются шейные позные рефлексы, возникающие при наклоне головы или повороте головы. Эти рефлексы больше выражены у животных. Например, у кошки при наклоне головы вниз (кпереди) увеличивается тонус мышц-сгибателей передних конечностей и тонус мышц-разгибателей задних конечностей. При наклоне головы вверх – наоборот. У человека эти рефлексы выражаются только в перераспределении мышечного тонуса для сохранения естественной позы тела. Вторая группа этих рефлексов возникает при поворотах головы вправо или влево. При этом увеличивается тонус мышц-разгибателей обеих конечностей на той стороне, куда повернута голова, и увеличивается тонус мышц-разгибателей конечностей на противоположной стороне тела. Эти рефлексы направлены на поддержание положения центра тяжести.

Универсальный принцип рефлекторной деятельности спинного мозга – это принцип общего конечного пути, открытый Ч.Шеррингтоном («воронка» Ч.Шеррингтона). Дело в том, что соотношение количества волокон в афферентных (задних корешках) и эфферентных (передних корешках) путях спинного мозга составляет примерно 5:1, поэтому широкую часть «воронки» составляют афферентные пути задних корешков, а узкую – эфферентные пути передних корешков спинного мозга.

Спинальный шок – это изменение мышечного тонуса и отсутствие рефлексов, наблюдающееся сразу после повреждения спинного мозга и связей его с вышележащими структурами ЦНС. Он развивается вследствие выключения 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 тормозного влияния вышележащих структур ЦНС резко увеличивается тонус мышц, иннервируемых с сегментов спинного мозга ниже места повреждения. Сгибательные и разгибательные рефлексы нижних конечностей резко повышаются. Это происходит вследствие повышения спонтанной активности γ-мотонейронов, приводящей к повышению спонтанной активности мышечных рецепторов и соответственно к повышению тонуса скелетных мышц.

Источник

1.4. Участие спинного мозга в регуляции тонуса мышц

Регуляция тонуса мышц имеет рефлекторную природу и осуществляется посредством миотатических и позно-тонических рефлексов.

Миотатический рефлекс является рефлексом растяжения, который начинается с раздражения мышечного веретена. Практически в каждой мышце находятся мышечные рецепторы растяжения, называемые из-за своей формы «мышечными веретенами» (рис.2).

Рис.2. Схема мышечного веретена.

4 – чувствительные нервные волокна; 5 – эфферентные волокна гамма-мотонейронов

Механизм регуляции тонуса мышц представлен на рисунке 3. Растяжение экстрафузальных мышечных волокон (при расслаблении мышцы) приводит к растяжению мышечного веретена. При растяжении мышечного веретена происходит растяжение ядерной сумки и возбуждение рецептора растяжения. Импульсы поступают в спинной мозг к α-мотонейронам. Возбуждение по аксонам α-мотонейронов вызывает сокращение экстрафузальнох мышечных волокон.

Рис.3. Схема регуляции мышечного тонуса.

1 – экстрафузальные волокна; 2 – мышечное веретено; 3 – интрафузальные

волокна; 4 – эфферентные нервные волокна; 5 – альфа-мотонейроны;

Гамма-петля: Ряд воздействий от рецепторов мышц и сухожилий идет не только на α-мотонейроны, но и по коллатерали аксона на γ-мотонейроны: γ-мотонейроны возбуждаются → посылают импульсы к интрафузальным волокнам → интрафузальные волокна сокращаются → мышечное веретено растягивается → рецептор возбуждается → импульсы идут в спинной мозг → активация α-мотонейронов → сокращение экстрафузальных волокон.

Позно-тонические рефлексы спинного мозга направлены на поддержание позы. С их помощью регулируется тонус мышц. Эти рефлексы возникают с проприорецепторов мышц и фасций шеи. Переключение с этих рецепторов осуществляется на уровне шейного отдела спинного мозга и приводит к изменению тонуса мышц при изменении положения головы и шеи.

1.5. Сегментарный и межсегментарный принцип работы спинного мозга

Спинной мозг состоит из 31-32 сегментов. Каждому сегменту соответствуют две пары корешков (соответственно числу сегментов из спинного мозга выходит 31-32 пара передних двигательных корешков и входит в него 31-32 пары задних чувствительных корешков). При проекции сегментов спинного мозга на позвонки приходится учитывать несоответствие длины спинного мозга и позвоночника. В шейном отделе сегменты расположены на 1 позвонок выше, чем соответствующий им по счету позвонок; верхнегрудные – на 2, нижнегрудные – на 3 (пример: V шейный сегмент расположен на уровне IV шейного позвонка, V грудной – на уровне III грудного позвонка, XI грудной – на уровне VIII грудного позвонка и т.д.). В большом несоответствии находятся поясничные и крестцовые сегменты и позвонки: поясничные сегменты находятся на уровне X, XI, и XII грудных позвонков; крестцовые – XII грудного и I поясничного. Морфологических границ между сегментами спинного мозга нет, поэтому деление на сегменты является функциональным и определяется зоной распределения в сегменте волокон заднего корешка и зоной клеток, которые образуют передний корешок. Каждый сегмент иннервирует через свои корешки 3 метамера тела и получает информацию от 3 метамеров тела. В итоге перекрытия нервных волокон каждый метамер тела иннервируется тремя сегментами и передает сигналы в 3 сегмента спинного мозга, что повышает надежность регуляторных механизмов.

Источник

Сегменты спинного мозга

Спинной мозг является ключевым органом центральной нервной системы, которые располагается вдоль позвоночника. В целом его масса составляет не более 45 г, но при этом на него возложены жизненно важные функции и задачи. Внешне он представляет собой длинный канат, от которого отходят нервные окончания. Строение у него сегментарное, и от каждого такого отрезка отходит своя пара корешков. Их количество составляет 31, причем это общее число, неравномерно разделенное по отделам.

Особенности анатомии

Спинной мозг представляет собой уникальный орган человеческого тела, поэтому неудивительно, что он имеет свои особенности. Расположен он вдоль позвоночника, и такая анатомия позволяет эффективно защитить этот сверхважный и чувствительный орган от любых механических воздействий извне. Но по длине он короче, чем весь хребет, поэтому соотношение сегментов спинного мозга не соответствует нумерации отделов самого столба. Полное совпадение наблюдается лишь у детей дошкольного возраста.

Начинается спинной мозг в районе затылка и заканчивается на уровне поясницы примерно на уровне L1-L2. У женщин тяж немного короче, чем у мужчин. В целом его длина достигает 43–45 см. Заканчивается спинной мозг конусом, от которого тянется терминальная нить, окруженная пуском нервов.

Весь тяж по всей длине неодинаковый в толщине, так как имеет два уплотнения в районе шейного отдела и пояснично-крестцового. Это обусловлено необходимостью размещения большого количества нейронов, отвечающих за работу нижних и верхних конечностей.

Какие выделяют сегменты

Отделы спинного мозга отличаются от тех, которые используются для условного разделения зон позвоночника. Длина их разная, меньше всего элементов насчитывается в копчиковой части. Соединены сегменты с определенными участками в организме нервными проводниками. В целом мозг подразделяется на следующие сегменты:

Основная длина приходится на грудные сегменты спинного мозга, после него 23,2% отводят на шею и только 7,3% на поясницу. Они являются задними и передними правильно чередующиеся нервными корешками. Располагаются они выше позвонков с таким же номером. Основная их задача сообщать о движениях, отвечать за мышечные сокращения. Поэтому передние нервные корешки еще называют двигательными, а задние – чувствительными.

В межпозвоночном отверстии находятся корешки каждого отдельного сегмента. Направление их неодинаково, ведь позвоночный столб заполнен мозгом. В области шейного отдела они лежат горизонтально, в грудном – направлены по диагонали, а в нижней части идут практически вертикально.

Самыми короткими считаются сегменты шеи, а самые удлиненные – в пояснице и крестце. В нижней части они образуют так называемый «конский хвост» – это пучок из корешков, размещенный ниже 2 позвонка.

Особенности расположения

Скелетотопия участков индивидуально изменчива, так как нижняя часть поясницы может располагаться у взрослых от нижней трети тела 9 грудного позвонка до диска между L1-L2. Из-за этого появляется определенная особенность. Когда верхние отростки направлены в поперечном направлении, то чем дальше по каналу вниз, тем выше расположен участок выхода относительно межпозвоночного отверстия.

Каждый сегмент спинного мозга отвечает за свою часть периферии. Это может быть мышечная ткань, внутренние органы или кожа. Разделение на такие отделы у всех людей практически идентичное, поэтому врачам не составляет труда выявить место поражения по определенной чувствительности той или иной области. Подробнее взаимосвязь можно увидеть в таблице:

Например, когда пациент жалуется неприятные ощущения в области пупка, то высока вероятность, что патология затаилась ниже 10 грудного позвонка. Проверять наличие поражения врач будет именно в этой части тела.

Строения сегментов

Строение сегментов в спинном мозге парное, при этом с органами они соединены при помощи нервов. Передние и задние и корешки обеспечивают передачу информации, при этом основной их задачей является стимуляция мышечного сокращения. Чувствительностью обладают только задние корешки, именно они активизируются от раздражителей рецепторов. Спинной мозг в разрезе неоднородный, а представляет собой субстанцию, состоящую из белого и серого вещества.

Белое вещество

Белое вещество спинного мозга представлено отростками нервных клеток, которые составляют проводящие пути. Оно располагается по периферии серого вещества и образовано из нервных пучков. В белом веществе есть нисходящие восходящие волокна, которое проходят в головной мозг. По ним передается информация, поступающая от рецепторов. Расположение их закономерное, по стороне спины идут восходящие, по брюшной – исходящие. Белое вещество разграничено бороздами спинного мозга на:

Белое вещество содержит проекционные, ассоциативные и комиссуральные нервные тракты. Первые обеспечивают связь с головным мозгом.

Серое вещество

Серое вещество состоит из вставочных и двигательных нейронов. Именно они обеспечивают двигательные рефлексы и связь между нейронами. Всего оно занимает примерно 18% от всего объема спинного мозга, и включает в себя примерно 13,5 миллионов нейронов. Это особый аппарат, в который заложены некоторые функции ЦНС. Благодаря двусторонней связи, раздражение может проходить как по восходящим, так и по восходящим путям. Ответом является сокращение мышечной ткани и двигательный ответ.

Кровоснабжение

Поступление питательных веществ осуществляется через кровь, которая течет по многочисленным сосудам. Они отходят от верхней части, по щитовидной и позвоночной артерии. Начинаются они от аорты и позвоночных артерий, которых в норме у человека примерно 6–8. Самые крупные из них обеспечивают питание шейного и поясничного утолщения.

Самой крупной корешково-спинальной артерией является нижняя –артерия Адамкевича, всего задних артерий 15–20 штук, но все они существенно уже. Их главной задачей является обеспечение питание задней трети спинного мозга.

Все сосуды соединены между собой, такие стыки носят название анастомоз. Вся система обеспечивает питание разных отделов мозга, при этом защищена от образования тромбов. Даже если отдельный сосуд закрыла пробка, участок, за который он отвечает без питания не останется, именно это обеспечивает анастомоз. Он спасает нейроны от гипоксии и гибели.

Кроме артерий, спинной мозг питают и вены, которые соединены с черепными сплетениями. Это целая система сосудов, по которым кровь поступает от этого органа в полые вены. Благодаря наличию специальных клапанов, кровь не способна вытекать обратно.

Основные функции спинного мозга

Сегментарное строение спинного мозга позволяет ему эффективно справляться с поставленными задачами. Их слаженная коммуникация обеспечивает высокую скорость проведения импульсов, восприятия информации, поступающей из окружающей среды. Основными функциями спинного мозга при этом выделяют проводниковую и рефлекторную. Именно они обеспечивают способность органа выполнять все необходимые действия, для нормальной жизнедеятельности организма.

Сегментарный аппарат связан практически со всеми внутренними органами и обеспечивает активность человека и функциональность каждой системы. Первая функция позволяет получать полную информацию о мире вокруг: какие воздействия оказываются на кожу или тело, больно или нет. «Связь» двусторонняя, так как мозг не только реагирует на события вокруг, но и дает команды, что нужно делать. Проводниковая функция обеспечивает мыслительную и двигательную активность.

Рефлекторная функция не менее важная. Само понятие объясняет, в чем она заключается. Благодаря спинному мозгу, если рука чувствует боль или жжение, при воздействии на рецепторы огня, человек быстро ее одергивает рефлекторно. Неврологи в процессе обследования проверяют коленный рефлекс и другие реакции организма на раздражители, если их нет, это помогает вовремя диагностировать скрытые нарушения.

Спинной мозг имеет достаточно сложное строение, так как на него возложены самые важные функции в организме, а именно: пищеварение, мочеиспускание, кровообращение, дыхание, сексуальная жизнь, двигательная активность и многие другие. Именно благодаря рефлексам, за которые он отвечает, человек спасается в моменты опасности. Состоит он из множества сегментов, которые помогают передавать импульсы с периферии в направлении головного мозга. Благодаря слаженной их работе, у человека сокращаются мышцы, он ощущает мир вокруг себя.

Источник