По морфофункциональной характеристике выделяют 3 основных типа нейронов.
Афферентные (чувствительные, рецепторные) нейроны проводят импульсы к ЦНС, т.е. центростремительно. Тела этих нейронов лежат всегда вне головного или спинного мозга в узлах (ганглиях) периферической нервной системы.2) Вставочные (промежуточные, ассоциативные), нейроны осуществляют передачу возбуждения с афферентного (чувствительного) нейрона на эфферентный (двигательный или секреторный).3) Эфферентные (двигательные, секреторные, эффекторные) нейроны по своим аксонам проводят импульсы к рабочим органам (мышцам, железам). Тела этих нейронов находятся в ЦНС или на периферии – в симпатических и парасимпатических узлах.
Основной формой нервной деятельности является рефлекс. Рефлекс (лат. reflexus - отражение) - причинно обусловленная реакция организма на раздражение, осуществляемая при обязательном участии ЦНС. Структурную основу рефлекторной деятельности составляют нейронные цепи из рецепторных, вставочных и эффекторных нейронов. Они образуют путь, по которому проходят нервные импульсы от рецепторов к исполнительному органу, называемому рефлекторной дугой В ее состав входят: рецептор -> афферентный нервный путь -> рефлекторный центр -> эфферентный путь -> эффектор.
Спинной мозг (medulla spinalis) является начальным отделом ЦНС. Он находится в позвоночном канале и представляет собой цилиндрический, сплющенный спереди назад тяж длиной 40-45 см, шириной - от 1 до 1,5 см, массой 34-38 г (2% массы головного мозга). Вверху он переходит в продолговатый мозг, а внизу заканчивается заострением - мозговым конусом на уровне I - II поясничных позвонков, где от него отходит тонкая терминальная (концевая) нить (рудимент каудального (хвостового) конца спинного мозга). Диаметр спинного мозга на разных участках неодинаков. В шейном и поясничном отделах он образует утолщения (иннервация верхних и нижних конечностей). На передней поверхности спинного мозга имеется передняя срединная щель, на задней – задняя срединная борозда, они разделяют спинной мозг на связанные между собой правую и левую симметричные половины. На каждой половине различают слабо выраженные переднюю латеральную и заднюю латеральную борозды. Первая является местом выхода из спинного мозга передних двигательных корешков, вторая - местом проникновения в мозг задних чувствительных корешков спинномозговых нервов. Эти боковые борозды служат также границей между передними, боковыми и задними канатиками спинного мозга. Внутри спинного мозга имеется узкая полость - центральный канал, заполненный спинномозговой.жидкостью (у взрослого человека в различных отделах, а иногда и на всем протяжении зарастает).
Спинной мозг подразделяют на части: шейную, грудную, поясничную, крестцовую и копчиковую, а части - на сегменты. Сегментом (структурно-функциональной единицей спинного мозга) называют участок, соответствующий двум парам корешков (два передних и два задних). На всем протяжении спинного мозга с каждой его стороны отходит 31 пара корешков. Соответственно 31 паре спинномозговых нервов в спинном мозге выделяют 31 сегмент: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1-3 копчиковых.
Спинной мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество - нейроны (13 млн), образующие в каждой половине спинного мозга 3 серых столба: передний, задний и боковой. На поперечном срезе спинного мозга столбы серого вещества с каждой стороны имеют вид рогов. Более широкий передний рог и узкий задний соответствуют переднему и заднему серым столбам. Боковой рог соответствует промежуточному столбу (вегетативному) серого вещества. В сером веществе передних рогов находятся двигательные нейроны (мотонейроны), задних - вставочные чувствительные нейроны, боковых - вставочные вегетативные нейроны. Белое вещество спинного мозга локализуется кнаружи от серого и образует передний, боковой и задний канатики. Оно состоит преимущественно из продольно идущих нервных волокон, объединенных в пучки - проводящие пути. В белом веществе передних канатиков находятся нисходящие проводящие пути, в боковых канатиках - восходящие и нисходящие пути, в задних канатиках – восходящие пути.
Связь спинного мозга с периферией осуществляется посредством нервных волокон, проходящих в спинномозговых корешках. Передние корешки содержат центробежные двигательные волокна, а задние - центростремительные чувствительные волокна (поэтому при двусторонней перерезке задних корешков спинного мозга у собаки чувствительность исчезает, передних корешков - сохраняется, но тонус мышц конечностей исчезает).
Спинной мозг характеризуется выраженным сегментарным строением, отражающим сегментарное строение тела позвоночных. От каждого спинномозгового сегмента отходят две пары вентральных и дорсальных корешков. Дорсальные корешки формируют афферентные входы спинного мозга. Они образованы центральными отростками волокон первичных афферентных нейронов, тела которых вынесены на периферию и находятся в спинномозговых ганглиях. Вентральные корешки образуют эфферентные выходы спинного мозга. В них проходят аксоны a и g-мотонейронов, а также преганглионарных нейронов вегетативной нервной системы. Такое распределение афферентных и эфферентных волокон было установлено еще в начале прошлого века и получило название закона Белла – Мажанди. После перерезки передних корешков на одной стороне наблюдается полное выключение двигательных реакций; но чувствительность этой стороны тела сохраняется. Перерезка задних корешков выключает чувствительность, но не приводит к утрате двигательных реакций мускулатуры.
1 - белое вещество;
2 - серое вещество;
3 - задний (чувствительный) корешок;
4 - спинно-мозговые нервы;
5 - передний (двигательный) корешок;
6 - спинно-мозговой ганглий
Нейроны спинномозговых ганглиев относятся к простым униполярным, или псевдоуниполярным, нейронам. Название «псевдоуниполярный» объясняется тем, что в эмбриональном периоде первичные афферентные нейроны происходят от биполярных клеток, отростки которых затем сливаются. Нейроны спинномозговых ганглиев можно подразделить на клетки малых и больших размеров. Тело крупных нейронов имеет диаметр порядка 60–120 мкм, в то время как у мелких нейронов он колеблется от 14 до 30 мкм.
Крупные нейроны дают начало толстым миелинизированным волокнам. От мелких начинаются как тонкие миелинизированные, так и немиелинизированные волокна. После бифуркации оба отростка направляются в противоположные направления: центральный входит в дорсальный корешок и в его составе – в спинной мозг, периферический – в различные соматические и висцеральные нервы, подходящие к рецепторным образованиям кожи, мышц и внутренних органов.
Иногда центральные отростки первичных афферентных нейронов заходят в вентральной корешок. Это происходит при трифуркации аксона первичного афферентного нейрона, в результате которой его отростки проецируются в спинной мозг и через дорсальный и вентральный корешки.
Из всей популяции клеток дорсальных ганглиев примерно 60–70% относится к мелким нейронам. Это соответствует тому, что число немиелинизированных волокон в дорсальном корешке превышает число миелинизированных волокон.
Тела нейронов спинномозговых ганглиев не имеют дендритных отростков и не получают синоптических входов. Их возбуждение происходит в результате прихода потенциала действия по периферическому отростку, контактирующему с рецепторами.
Клетки спинномозговых ганглиев содержат высокие концентрации глутаминовой кислоты – одного из предполагаемых медиаторов. Их поверхностная мембрана содержит рецепторы, специфически чувствительные к g-аминомасляной кислоте, что совпадает с высокой чувствительностью к g-аминомасляной кислоте центральных окончаний первичных афферентных волокон. Малые нейроны ганглиев содержат вещество Р или соматостатин. Оба этих полипептида также являются вероятными медиаторами, высвобождаемыми окончаниями первичных афферентных волокон.
Каждая пара корешков соответствует одному из позвонков и покидает позвоночный канал через отверстие между ними. Поэтому сегменты спинного мозга принято обозначать по тому позвонку, возле которого из спинного мозга выходят соответствующие корешки. Спинной мозг принято также разделять на несколько отделов: шейный, грудной, поясничный и крестцовый, каждый из которых содержит по нескольку сегментов. В связи с развитием конечностей нейронный аппарат тех сегментов спинного мозга, которые их иннервируют, получил наибольшее развитие. Это нашло свое отражение в образовании шейного и поясничного утолщений. В области утолщений спинного мозга корешки содержат наибольшее количество волокон и имеют наибольшую толщину.
На поперечном срезе спинного мозга ясно выделяется центрально расположенное серое вещество, образованное скоплением нервных клеток, и окаймляющее его белое вещество, образованное нервными волокнами. В сером веществе различают вентральные и дорсальные рога, между которыми лежит промежуточная зона. Кроме того, в грудных сегментах различают также боковое выпячивание серого вещества – боковые рога.
Все нейронные элементы спинного мозга могут быть подразделены на 4 основные группы: эфферентные нейроны, вставочные нейроны, нейроны восходящих трактов и интраспинальные волокна чувствительных афферентных нейронов. Моторные нейроны сосредоточены в передних рогах, где они образуют специфические ядра, все клетки которых посылают свои аксоны к определенной мышце. Каждое двигательное ядро обычно тянется на несколько сегментов. Поэтому и аксоны мотонейронов, иннервирующих одну и ту же мышцу, покидают спинной мозг в составе нескольких вентральных корешков.
Кроме моторных ядер, расположенных в вентральных рогах, выделяются большие скопления нервных клеток в промежуточной зоне серого вещества. Это основное ядро вставочных нейронов спинного мозга. Аксоны вставочных нейронов распространяются как внутри сегмента, так и в ближайшие соседние сегменты.
Характерное скопление нервных клеток занимает также дорсальную часть дорсального рога. Эти клетки образуют густые переплетения, а указанная зона получила название желатинозной субстанции Роланда.
Наиболее точное и систематизированное представление о топографии нервных клеток серого вещества спинного мозга дает разделение его на последовательные слои, или пластины, в каждой из которых группируются главным образом однотипные нейроны.
Хотя послойная типография серого вещества была первоначально выявлена в спинном мозге кошки, она оказалась достаточно универсальной и вполне применима к спинному мозгу, как других позвоночных, так и человека.
Согласно этим данным, все серое вещество можно разделить на 10 пластин. Самая первая дорсальная пластина содержит главным образом, так называемые краевые нейроны. Их аксоны проецируются рострально, давая начало спиноталамическому тракту. На краевых нейронах оканчиваются волокна тракта Лиссауэра, который образован смесью первичных афферентных волокон и аксонами проприоспинальных нейронов.
Вторая и третья пластины образуют желатинозную субстанцию. Здесь локализуются два основных типа нейронов: более мелкие и относительно крупные нейроны. Хотя тела нейронов второй пластины имеют небольшой диаметр, их дендритные разветвления весьма многочисленны. Аксоны нейронов второй пластины проецируются на тракт Лиссауэра и собственный дорсолатеральный пучок спинного мозга, но многие остаются в пределах желатинозной субстанции. На клетках второй и третьей пластин оканчиваются волокна первичных афферентных нейронов, преимущественно кожной и болевой чувствительности.
Четвертая пластина занимает примерно центр дорсального рога. Дендрита нейронов IV слоя проникают в желатинозную субстанцию, а их аксоны проецируются в таламус и боковое цервикальное ядро. Синаптические входы они получают от нейронов желатинозной субстанции, а их аксоны проецируются в таламус и боковое цервикальное ядро. Синаптические входы они получают от нейронов желатинозной субстанции и первичных афферентных нейронов.
В целом нервные клетки первой-четвертой пластин захватывают всю вершину дорсального рога и образуют первичную сенсорную область спинного мозга. Сюда проецируются волокна большей частя дорсально-корешковых афферентов от экстерорецепторов, включая кожную и болевую чувствительность. В этой же зоне локализованы нервные клетки, дающие начало нескольким восходящим трактам.
В пятой и шестой пластинах локализуются многочисленные типы вставочных нейронов, получающие синаптические входы от волокон заднего корешка и нисходящих путей, в особенности кортико-спинального и руброспинального тракта.
В седьмой и восьмой пластинах локализуются проприоспинальные вставочные нейроны, дающие начало длинным аксонам, достигающим нейронов отдаленных сегментов. Здесь заканчиваются афферентные волокна от проприорецепторов, волокна вестибулоспинального и ретикулоспинального трактов, аксоны проприоспинальных нейронов.
В девятой пластине располагаются тела a- и g-мотонейронов. Этой области достигают также пресинаптические окончания первичных афферентных волокон от мышечных рецепторов растяжения, окончания волокон нисходящих трактов, кортико-спинальных волокон, терминали аксонов возбуждающих и тормозящих вставочных нейронов.
Десятая пластина окружает спинномозговой канал и содержит наряду с нейронами значительное количество глиальных клеток и комиссуральных волокон.
Клетки нейроглии спинного мозга на значительном протяжении покрывают поверхность нейронов, причем отростки глиальной клетки направлены, с одной стороны, к телам нейронов, а с другой, часто контактируют с кровеносными капиллярами, являясь посредниками между нервными элементами и источниками их питания.
Спинной мозг по восходящим путям передает сигналы в надсегментарные уровни головного мозга, а по нисходящим получает оттуда команды к действию. Восходящие пути передают импульсы от проприоцепторов по волокнам спинобульбарных пучков Голля и Бурдаха и спинномозжечковых путей Говерса и Флексиго, от болевых и температурных рецепторов по латеральному спиноталамическому тракту, от тактильных рецепторов по вентральному спиноталамическому пути и частично по пучкам Голля и Бурдаха.
Нисходящие пути проходят в составе кортикоспинальных, или пирамидных, трактов и экстракортикоспинальных, или экстрапирамидных.
Спинной мозг состоит из двух симметричных половин, отграниченных друг от друга спереди - глубокой срединной щелью, а сзади - срединной бороздой. Спинной мозг характеризуется сегментарным (метамерным) строением (31-33 сегмента); с каждым сегментом связана пара передних (вентральных) и пара задних (дорсальных) корешков.
В спинном мозге различают серое вещество , расположенное в центральной части, и белое вещество , лежащее по периферии.
Внешнюю границу белого вещества спинного мозга образует пограничная глиальная мембрана , состоящая из слившихся уплощенных отростков астроцитов. Эту мембрану пронизывают нервные волокна, составляющие передние и задние корешки.
На протяжении всего спинного мозга в центре серого вещества проходит центральный канал спинного мозга, сообщающийся с желудочками головного мозга.
Серое вещество на поперечном разрезе имеет вид бабочки и включает передние , или вентральные, задние , или дорсальные, и боковые , или латеральные, рога. В сером веществе находятся тела, дендриты и (частично) аксоны нейронов, а также глиальные клетки. Основной составной частью серого вещества, отличающей его от белого, являются мультиполярные нейроны. Между телами нейронов находится нейропиль - сеть, образованная нервными волокнами и отростками глиальных клеток.
Среди всех нейронов спинного мозга можно выделить три вида клеток:
· корешковые,
· внутренние,
· пучковые.
Аксоны корешковых клеток покидают спинной мозг в составе его передних корешков, это клетки боковых и передних рогов. Отростки внутренних клеток заканчиваются синапсами в пределах серого вещества спинного мозга (преимущественно нейроны задних рогов). Аксоны пучковых клеток проходят в белом веществе обособленными пучками волокон, несущими нервные импульсы от определенных ядер спинного мозга в его другие сегменты или в соответствующие отделы головного мозга, образуя проводящие пути.
В процессе развития спинного мозга из нервной трубки изогенетически нейроны группируются в 10 слоях, или пластинах Рекседа . При этом I-V пластины соответствуют задним рогам, VI-VII пластины - промежуточной зоне, VIII-IX пластины - передним рогам, X пластина - зона около центрального канала. На поперечных срезах более отчетливо видны ядерные группы нейронов, а на сагиттальных - лучше видно пластинчатое строение, где нейроны группируются в колонки Рекседа.
Клетки, сходные по размерам, строению и функциональному значению, лежат в сером веществе группами, которые называются ядрами .
В задних рогах различают губчатый слой, желатинозное вещество, собственное ядро заднего рога и грудное ядро Кларка, ядро Роланда с тормозными нейронами, зону Лиссаауэра .
Нейроны губчатой зоны и желатинозного вещества осуществляют связь между чувствительными клетками спинальных ганглиев и двигательными клетками передних рогов, замыкая местные рефлекторные дуги.
Нейроны ядра Кларка получают информацию от рецепторов мышц, сухожилий и суставов (проприоцептивная чувствительность) по самым толстым корешковым волокнам и передают ее в мозжечок, это крупные мультиполярные нейроны.
Нейроны собственного ядра заднего рога это вставочные мелкие мультиполярные клетки, аксоны которых заканчиваются в пределах серого вещества спинного мозга той же стороны (ассоциативные клетки) или противоположной стороны (комиссуральные клетки).
Между задними и боковыми рогами серое вещество вдается тяжами в белое, вследствие чего образуется его сетеобразное разрыхление, получившее название сетчатого образования, или ретикулярной формации спинного мозга.
В промежуточной зоне (боковых рогах) расположены центры вегетативной (автономной) нервной системы - преганглионарные холинергические нейроны ее симпатического и парасимпатического отделов.
В передних рогах расположены самые крупные нейроны спинного мозга. Это корешковые клетки, поскольку их аксоны составляют основную массу волокон передних корешков. В передних рогах находятся 3 типа нейронов, формирующих значительные по объему 5 групп ядер (латеральные – передняя и задняя группа, медиальные – передняя и задняя группа и центральное или промежуточное ядро).
Альфа мотонейроны - крупные нейроны 100-140 мкм. По функции они двигательные и их аксоны в составе передних корешков выходят из спинного мозга и направляются к поперечно полосатым мышцам.
Гамма мотонейроны – более мелкие, являются клетками контролирующими силу и скорость сокращения.
клетки Реншоу - тормозные клетки осуществляют взаимное торможение мотонейронов сгибателей и разгибателей, а так же осуществляют возвратное торможение.
Белое вещество рогами мозга разделено на столбы: передние (нисходящие), средние (смешанные) и задние (восходящие). Белое вещество спинного мозга представляет собой совокупность продольно ориентированных преимущественно миелиновых нервных волокон. Пучки нервных волокон, осуществляющие связь между различными отделами нервной системы, называются трактами, или проводящими путями, спинного мозга.
4. Рефлекторный аппарат спинного мозга (соматические рефлекторные дуги )
Элементарная рефлекторная дуга собственного аппарата спинного мозга представлена двумя нейронами. Тело первого – афферентного нейрона расположено в спинальном ганглии. Его дендрит направляется на периферию и заканчивается рецептором. Аксон афферентного нейрона в составе задних корешков входит в спинной мозг, его задние рога, и проходит транзитом до клеток передних рогов спинного мозга. В передних рогах расположены тела двигательных эфферентных клеток – крупных альфа-мотонейронов, на которых и заканчивается аксосоматическим синапсом аксон чувствительной клетки. Аксон эфферентного нейрона покидает спинной мозг, входит в состав передних корешков, далее в спинномозговой нерв, сплетение и, наконец, в составе соматического нерва достигает органа эффектора (мышцы, железы).
При нанесении раздражения (укол пальца кисти) происходит раздражение рецепторного аппарата (ноцерецепторов кожи) и генерация нервного импульса, который центростремительно через дендрит, тело афферентного нейрона и его аксон проводится посредством синаптической связи до тела второго эфферентного нейрона. Оттуда нервный импульс центробежно посредством аксона клетки покидает спинной мозг, передний корешок, нерв и вызывает возбуждение в органе эффекторе (двуглавой мышце плеча), что, в свою очередь, приводит к ожидаемому эффекту – отдергиванию руки.
Принцип строения и работы вегетативных рефлекторных дуг разбирается самостоятельно.
Представляет собой уплощенный тяж , расположенный в спинномозговом канале, длиной около 45 см у мужчин и 42 см у женщин. В местах выхода нервов к верхним и нижним конечностям спинной мозг имеет два утолщения: шейное и поясничное.
Спинной мозг состоит из двух типов ткани : наружного белого (пучки нервных волокон) и внутреннего серого вещества (тела нервных клеток, дендриты и синапсы). В центре серого вещества вдоль всего мозга проходит узкий канал с цереброспинальной жидкостью. Спинной мозг имеет сегментарное строение (31-33 сегмента), каждый его участок связан с определенной частью тела, от сегментов спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов: 8 пар шейных (Ci-Cviii), 12 пар грудных (Thi-Thxii), 5 пар поясничных (Li-Lv), 5 пар крестцовых (Si-Sv) и пара копчиковых (Coi-Coiii).
Каждый нерв при выходе из мозга делится на передние и задние корешки . Задние корешки – афферентные пути, передние корешки эфферентные пути. По задним корешкам спинномозговых нервов в спинной мозг поступают афферентные импульсы от кожи, двигательного аппарата, внутренних органов. Передние корешки образованы двигательными нервными волокнами и передают эфферентные импульсы на рабочие органы. Чувствительные нервы преобладают над двигательными, поэтому происходит первичный анализ поступающих афферентных сигналов и формирование реакций наиболее важных для организма в данный момент (передача многочисленных афферентных импульсов на ограниченное число эфферентных нейронов называется конвергенция ).
Общее количество нейронов спинного мозга составляет около 13 млн. Их подразделяют: 1) по отделу нервной системы – нейроны соматической и вегетативной НС; 2) по назначению – эфферентные, афферентные, вставочные; 3) по влиянию – возбуждающие и тормозные.
Функции нейронов спинного мозга.
Эфферентные нейроны относятся к соматической нервной системе и иннервируют скелетные мышцы – мотонейроны. Различают альфа и гамма – мотонейроны. А-мотонейроны осуществляют передачу скелетным мышцам сигналов из спинного мозга. Аксоны каждого мотонейрона многократно делятся, поэтому каждый из них охватывает множество мышечных волокон, образуя с ним двигательную моторную единицу. Г-мотонейроны иннервируют мышечные волокна мышечного веретена. Они обладают высокой частотой импульсации, получают информацию о сотоянии мышечного веретена через промежуточные нейроны (вставочные). Генерируют импульсы с частотой до 1000 в сек. Это фоноактивные нейроны, имеющие на своих дендритах до 500 синапсов.
Афферентные нейроны соматической НС локализуются в спинальных ганглиях и ганглиях черепно-мозговых нервов. Их отростки проводят импульсацию от мышечных, сухожильных, кожных рецепторов, вступают в соответствующие сегменты спинного мозга и соединяются синапсами с вставочными или альфа-мотонейронами.
Функция вставочных нейронов состоит в организации связи между структурами спинного мозга.
Нейроны вегетативной нервной ситемы являются вставочными. Симпатические нейроны расположены в боковых рогах грудного отдела спинного мозга, они имеют редкую частоту импульсации. Одни из них участвуют в поддержании сосудистого тонуса, другие в регуляции гладкой мускулатуры пищеварительной системы.
Совокупность нейронов образует нервные центры.
В спинном мозге находятся центры регуляции большинства внутренних органов и скелетной мускулатуры. Центры управления скелетной мускулатурой находятся во всех отделах спинного мозга и иннервируют по сегментарному принципу скелетную мускулатуру шеи (Сi-Сiv), диафрагмы (Ciii-Cv), верхних конечностей (Cv-Thii), туловища (Thiii-Li), нижних конечностей (Lii-Sv). При повреждении определенных сегментов спинного мозга или его проводящих путей развиваются специфические двигательные нарушения и расстройства чувствительности.
Функции спинного мозга:
А) обеспечивает двустороннюю связь между спинномозговыми нервами и головным мозгом – проводниковая функция;
Б) осуществляет сложные двигательные и вегетативные рефлексы – рефлекторная функция.
Спинной мозг - наиболее древнее и примитивное образование центральной нервной системы позвоночных, сохраняющее у самых высокоорганизованных животных свою морфологическую и функциональную сегментарность. Характерной чертой организации спинного мозга является периодичность его структуры в форме сегментов, имеющих входы в виде задних корешков, клеточную массу нейронов (серое вещество) и выходы в виде передних корешков.
Спинной мозг человека имеет 31-33 сегмента: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных. 5 крестцовых, 1-3 копчиковых.
Морфологических границ между сегментами спинного мозга не существует, поэтому деление на сегменты является функциональным и определяется зоной распределения в нем волокон заднего корешка и зоной клеток, которые образуют выход передних корешков. Каждый сегмент через свои корешки иннервирует три метамера тела и получает информацию также от трех метамеров тела. В итоге перекрытия каждый метамер тела иннервируется тремя сегментами и передает сигналы в три сегмента спинного мозга.
Спинной мозг человека имеет два утолщения: шейное и поясничное - в них содержится большее число нейронов, чем в других его участках. Волокна, поступающие по задним корешкам спинного мозга, выполняют функции, которые определяются тем, где и на каких нейронах заканчиваются данные волокна. Задние корешки являются афферентными, чувствительными, центростремительными. Передние - эфферентными, двигательными, центробежными.
Афферентные входы в спинной мозг организованы аксонами спинальных ганглиев, лежащих вне спинного мозга, аксонами экстра - и интрамуральных ганглиев симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы.
Первая группа афферентных входов спинного мозга образована чувствительными волокнами, идущими от мышечных рецепторов, рецепторов сухожилий, надкостницы, оболочек суставов. Эта группа рецепторов образует начало проприоцептивной чувствительности.
Вторая группа афферентных входов спинного мозга начинается от кожных рецепторов: болевых, температурных, тактильных, давления - и представляет собой кожную рецептирующую систему.
Третья группа афферентных входов спинного мозга представлена рецептирующими входами от висцеральных органов; это висцерорецептивная система.
Эфферентные (двигательные) нейроны расположены в передних рогах спинного мозга, их волокна иннервируют все скелетные мышцы.
Спинному мозгу присущи две функции: проводниковая и рефлекторная.
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. Длинными восходящими и нисходящими путями спинной мозг соединяет двусторонней связью периферию с головным мозгом. Афферентные импульсы по проводящим путям спинного мозга проводятся в головной мозг, неся ему информацию об изменениях во внешней и внутренней среде организма. По нисходящим путям импульсы от головного мозга передаются к эффекторным нейронам спинного мозга и вызывают или регулируют их деятельность.
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.
Серое вещество спинного мозга, задние и передние корешки спинномозговых нервов, собственные пучки белого вещества образуют сегментарный аппарат спинного мозга. Он обеспечивает рефлекторную (сегментарную) функцию спинного мозга.
Нервные центры спинного мозга являются сегментарными, или рабочими, центрами. Их нейроны непосредственно связаны с рецепторами и рабочими органами. Функциональное разнообразие нейронов спинного мозга, наличие в нем афферентных нейронов, интернейронов, мотонейронов и нейронов автономной нервной системы, а также многочисленных прямых и обратных, сегментарных, межсегментарных связей и связей со структурами головного мозга - все это создает условия для рефлекторной деятельности спинного мозга с участием, как собственных структур, так и головного мозга.
Подобная организация позволяет реализовывать все двигательные рефлексы тела, диафрагмы, мочеполовой системы и прямой кишки, терморегуляции, сосудистые рефлексы и др.
Нервная система функционирует по рефлекторным принципам. Рефлекс представляет собой ответную реакцию организма на внешнее или внутреннее воздействие и распространяется по рефлекторной дуге, т.е. собственная рефлекторная деятельность спинного мозга осуществляется сегментарными рефлекторными дугами. Рефлекторные дуги - это цепи, состоящие из нервных клеток.
В рефлекторной дуге различают пять звеньев:
рецептор;
чувствительное волокно, проводящее возбуждение к центрам;
нервный центр, где происходит переключение возбуждения с чувствительных клеток на двигательные;
двигательное волокно, несущее нервные импульсы на периферию;
действующий орган - мышца или железа.
Простейшая рефлекторная дуга включает чувствительный и эфферентный нейроны, по которым нервный импульс движется от места возникновения (рецептора) к рабочему органу (эффектору) Тело первого чувствительного (псевдоуниполярного) нейрона находится в спинномозговом узле. Дендрит начинается рецептором, воспринимающим внешнее или внутреннее раздражение (механическое, химическое и др.) и преобразующим его в нервный импульс, который достигает тела нервной клетки. От тела нейрона по аксону нервный импульс через чувствительные корешки спинномозговых нервов направляется в спинной мозг, где образуются синапсы с телами эффекторных нейронов. В каждом межнейронном синапсе с помощью биологически активных веществ (медиаторов) происходит передача импульса. Аксон эффекторного нейрона выходит из спинного мозга в составе передних корешков спинномозговых нервов (двигательных или секреторных нервных волокон) и направляется к рабочему органу, вызывая сокращение мышцы, усиление (торможение) секреции железы.
Рефлекторными центрами и спинальных рефлексов в функциональном отношении являются ядра спинного мозга. В шейном отделе спинного мозга находится центр диафрагмального нерва, центр сужения зрачка. В шейном и грудном отделах имеются моторные центры мышц верхних конечностей, груди, живота и спины. В поясничном отделе есть центры мышц нижних конечностей. В крестцовом отделе располагаются центры мочеиспускания, дефекации и половой деятельности. В боковых рогах грудного и поясничного отделов лежат центры потоотделения и сосудодвигательные центры.
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.
Рефлекторные реакции спинного мозга зависят от места, силы раздражения, площади раздражаемой рефлекторной зоны, скорости проведения по афферентным и эфферентным волокнам и, наконец, от влияния головного мозга. Сила и длительность рефлексов спинного мозга увеличивается при повторном раздражении. Каждый спинальный рефлекс имеет свое рецептивное поле и свою локализацию (место нахождения), свой уровень. Так, например, центр кожного 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.