Фізіологія спинного мозку

Рецепторні поля спинного мозку. Види переданої інформації. Основні центри спинного мозку. Рефлекси спинного мозку. Рефлекторні дуги простих і складних соматичних рефлексів спинного мозку.

"Все нескінченна різноманітність зовнішніх проявів мозкової діяльності зводиться до одного лише явищу - м'язовому руху".

І.М. Сєченов

Спинний мозок людини є найдавнішим і примітивним відділом ЦНС, що зберігають у самих високоорганізованих тварин свою морфологічну і функціональну сегментарность. У філогенезі відзначається зниження питомої ваги спинного мозку по відношенню до загальної маси ЦНС. Якщо у примітивних хребетних питома вага спинного мозку становить майже 50%, то у людини питома вага його дорівнює 2%. Це пояснюється прогресивним розвитком півкуль мозку, цефалізаціей і кортікалізаціі функцій. У філогенезі також спостерігається стабілізація кількості сегментів спинного мозку.

Надійність сегментарних функцій спинного мозку забезпечується численністю його зв'язків з периферією. Перша особливість сегментарної іннервації полягає в тому, що кожен сегмент спинного мозку іннервує 3 метамерів (сегмента тіла) - власний, половину вищого і половину нижчого сегмента. Виходить, що кожен метамер отримує іннервацію від трьох сегментів спинного мозку. Це гарантує виконання спинним мозком його функцій при пошкодженні мозку і його корінців. Друга особливість сегментарної іннервації полягає в надлишку чутливих волокон у складі задніх корінців спинного мозку в порівнянні з кількістю рухових волокон передніх корінців ("воронка Шеррингтона") у людини у співвідношенні 5:1. При великій різноманітності інформації, що надходить із периферії організм використовує невелику кількість виконавчих структур для відповідної реакції.

Загальна кількість аферентних волокон у людини досягає 1 млн. Вони несуть імпульси від рецепторних полів:

1 - шкіри шиї, тулуба кінцівок;

2 - м'язів шиї, тулуба і кінцівок;

3 - внутрішніх органів.

Найтовстіші мієлінові волокна йдуть від рецепторів м'язів і сухожиль. Середньої товщини волокна йдуть від тактильних рецепторів шкіри, частини м'язових рецепторів і рецепторів внутрішніх органів. Тонкі мієлінові і безміеліновие волокна відходять від больових і температурних рецепторів.

Загальна кількість еферентних волокон у людини близько 200 тис. Вони несуть імпульси від ЦНС до виконавчих органів (м'язів і залоз). м'язи шиї, тулуба, кінцівок отримують рухову інформацію, а внутрішні органи отримують вегетативну моторну і секреторну інформацію.

Зв'язок спинного мозку з периферією забезпечується за допомогою корінців (задніх і передніх), в яких містяться розглянуті вище волокна. Задні корінці, по функції чутливі, забезпечують введення інформації в ЦНС. Передні корінці - рухові і забезпечують інформаційний вихід з ЦНС.

Функції спинномозкових корінців були з'ясовані за допомогою методів перерезки і роздратування. Белл і Мажанді встановили, що при односторонній перерезке задніх корінців відзначається втрата чутливості, а рухова функція при цьому зберігається. Перерезка передніх корінців призводить до паралічу кінцівок відповідної сторони, а чутливість зберігається повністю.

Мотонейрони спинного мозку збуджуються за рахунок аферентних імпульсів, що йдуть від рецепторних полів. Активність мотонейронів залежить не тільки від потоків афферентной інформації, але і від складних внутріцентральних взаємин. Важливу роль тут відіграють низхідні впливу кори півкуль, підкоркових ядер та ретикулярної формації, які коригують спинальні рефлекторні реакції. Також велике значення мають численні контакти вставних нейронів, серед яких особлива роль належить гальмівним клітинам Реншоу. Утворюючи гальмівні синапси, вони контролюють роботу мотонейронів і попереджають їх перезбудження. У роботу нейронів втручаються також потоки імпульсів зворотної аферентації, що йдуть від проприорецепторов м'язів.

У сірій речовині спинного мозку міститься близько 13,5 млн. нейронів. З них мотонейрони становлять лише 3%, а решта 97% - це вставні нейрони. Серед спинномозкових нейронів розрізняють:

1 - великі a-мотонейрони;

2 - дрібні g-мотонейрони.

Від перших йдуть товсті бистропроводящіе волокна до скелетних м'язів і викликають рухові акти. Від другого відходять тонкі нешвидкісного волокна до пропріорецепторами м'язів (веретеном Гольджі) і підвищують чутливість м'язових рецепторів, які інформують мозок про виконання цих рухів.

Група a-мотонейронів, яка іннервує окрему скелетную м'яз називається моторним ядром.

Вставні нейрони спинного мозку за рахунок багатства синаптичних зв'язків забезпечує власну інтеграційну діяльність спинного мозку, включаючи управління складними руховими актами.

Ядра спинного мозку у функціональному відношенні є рефлекторними центрами спінальних рефлексів.

У шийному відділі спинного мозку знаходиться центр діафрагмального нерва, центр звуження зіниці. У шийному і грудному відділах є моторні центри м'язів верхніх кінцівок, грудей, живота та спини. У поперековому відділі є центри м'язів нижніх кінцівок. У крижовому відділі розташовуються центри сечовипускання, дефекації і статевої діяльності. У бічних рогах грудного та поперекового відділів лежать центри потовиділення і судиноруховий центри.

Рефлекторні дуги окремих рефлексів замкнуті через певні сегменти спинного мозку. Спостерігаючи порушення діяльності тих чи інших груп м'язів, тих чи інших функцій, можна встановити, який відділ чи сегмент спинного мозку вражений або пошкоджений.

Спинальні рефлекси можна вивчити в чистому вигляді після поділу спинного та головного мозку. Спинальні лабораторні тварини відразу після перерізання впадають у стан спинального шоку, який триває кілька хвилин (у жаби), кілька годин (у собаки), кілька тижнів (у мавпи), а у людини триває місяцями. У нижчих хребетних (жаба) спинальні рефлекси забезпечують збереження пози, рухів, захисних, статевих та інших реакцій. У вищих хребетних без участі центрів головного мозку і РФ спинний мозок не здатний повноцінно виконувати ці функції. Спинальная кішка або собака не може сама стояти і ходити. У них спостерігається різке падіння збудливості і пригнічення функцій центрів, що лежать нижче місця перерезки. Така ціна цефалізаціі функцій, підпорядкованості спінальних рефлексів центрів головного мозку. Після виходу з спинального шоку поступово відновлюються рефлекси скелетних м'язів, регуляція артеріального тиску, сечовипускання, дефекації, ряд статевих рефлексів. Не відновлюються довільні руху, чутливість, температура тіла і дихання - їх центри лежать вище спинного мозку і при перерезке ізолюються. Спинальні тварини можуть жити тільки в умовах ШВЛ (штучної вентиляції легенів).

Вивчаючи властивості рефлексів у спінальних тварин Шеррингтон в 1906 році встановив закономірності рефлекторної діяльності і виділив основні види спінальних рефлексів:

1 - захисні (оборонні) рефлекси;

2 - рефлекси на розтягування м'язів (міотатіческіе);

3 - межсегментарние рефлекси координації рухів;

4 - вегетативні рефлекси.

Незважаючи на функціональну залежність спинномозкових центрів від головного мозку, багато спинальні рефлекси протікають автономно, мало підкоряючись управління свідомістю. Наприклад, сухожильні рефлекси, які використовуються в медичній діагностиці:

Всі ці рефлекси мають просту двухнейронную (гомонімних) рефлекторну дугу.

Шкірно-м'язові рефлекси мають тринейронну (Гетеронимная) рефлекторну дугу.

Висновок: спинний мозок має важливе функціональне значення. Виконуючи провідникову і рефлекторну функції, він є необхідною ланкою нервової системи в здійсненні координації складних рухів (пересування людини, його трудова діяльність) і вегетативних функцій.