Вінницький інститут Університету «Україна»
Соціально-економічний факультет
Кафедра Психології
Доповідь
«Функціальні особливості
спинного мозку»
Виконав студент
Напряму підготовки «Психологія»
2 курсу, група 19
Буткалюк Владиислав Вячеславович
Вінниця 2020
Зміст
| Вступ…………………………………………………………………… | 3 |
1.Структурно-функціональна організація спинного мозку……………..3
2.Функціональне значення передніх і задніх корінців спинного мозку. Будова спинного мозку людини…………………………………………………..4
3.Функціональне значення головних висхідних і низхідних шляхів спинного мозку……………………………………………………………………….5
4.Рефлекторна діяльність спинного мозку. Спінальна тварина. Спінальний шок................................................................................................................6
5.Значення спинного мозку в регуляції тонусу м'язів. Гамма-петля..7
7.Функції м'язових веретен і сухожильних органів…………………..9
8.Функції у-петлі………………………………………………………….10
9.Клінічно важливі рефлекси спинного мозку дорослої людини…...10
Література……………………………………...........................................12
1.Структурно-функціональна організація спинного мозку
Спинний мозок є найдревнішим відділом ЦНС хребетних; забезпечує порівняно примітивну, стереотипну діяльність; у пристосовних реакціях виконує підпорядковану роль. Збудливість спінальних нейронів низька: для їх активності потрібний збуджуючий вплив від головного мозку. Разом із тим, спинний мозок – перехідна й передаюча структура між робочими органами та розташованими вище відділами ЦНС, а також виконує ряд власних функцій. На якому б рівні не були розташовані рухові центри головного мозку, без участі спинного мозку неможлива реалізація більшості рефлексів організму. По-перше, це тому, що спинний мозок забезпечує аферентну (чутливу) іннервацію шкіри і м'язів тулуба й кінцівок, а також частково внутрішніх органів та судин. По-друге, спінальні мотонейрони, що розташовані в передніх рогах, забезпечують іннервацію руховими волокнами м'язів тулуба й кінцівок. Крім того, у шийних сегментах розташовані мотонейрони (п. phrenici), які забезпечують діафрагмальне дихання, а в грудних сегментах – мотонейрони, які забезпечують реберне дихання. Нарешті, у грудному й попереково-крижовому відділах у бокових рогах закладено центри, які регулюють вегетативні функції.
У спинному мозку є велика кількість інтернейронів (їх у ЗО разів більше, ніж мотонейронів), які забезпечують пропріоспінальні рефлекси. Більша частина нервових волокон, низхідних і висхідних – пропріоспінальні й міжсегментарні. Кожний чутливий сигнал після надходження в спинний мозок завдяки дивергенції роповсюджується у двох напрямках – до вищих рівнів ЦНС, утворюючи висхідні провідникові шляхи, та до інтернейронів. Інтернейрони утворюють синаптичний зв'язок зі спінальними мотонейронами. Саме на інтернейронах закінчується більшість низхідних провідникових шляхів (кортикоспінальний, руброспінальний та ін.). Крім того, інтернейрони утворюють безліч міжцентральних (міжсегментних) зв'язків, що необхідно для координації рухів передніх і задніх кінцівок однобічно й двобічно, для узгодження ланцюгових рефлексів. В інтегративній діяльності за участю інтернейронів велике значення належить гальмівним нейронам. Тому при обробці інформації частина імпульсів згасає.
Пропріоспінальні міжсегментарні рефлекси причетні до корекції пози й тонусу м'язів завдяки тому, що до інтернейронів підходять посегментарно колатералі від чутливих провідникових шляхів.
У спинному мозку закладено генетично зафіксовані рухові програми, які здійснюються за принципом пропріоспінальних міжсегментарних рефлексів, знов-таки, завдяки ланцюгам інтернейронів. Це генератори ритмічних процесів: чухання (у тварин), ходьби.
Отже, нейрони спинного мозку є або кінцевими станціями рефлекторних дуг на шляху до ефектора (якщо центри розташовані вище), або центрами власних (пропріоспінальних) рефлексів.
2.Функціональне значення передніх і задніх корінців спинного мозку. Будова спинного мозку людини
Частина спинного мозку з парою передніх і задніх корінців називається сегментом. У спинному мозку нараховується 31 сегмент. Сегменти складають відділи: шийний, грудний, поперековий і крижовий.
Частина тіла, що іннервується волокнами одного сегмента, називається метамером (ділянка шкіри, іннервована чутливими волокнами сегмента, зветься дерматом).
Передні корінці є руховими, задні – чутливими. Це закон Бела і Мажанді.
Відповідність між сегментами й метамерами в людини має місце по задньокорінцевій (чутливій) іннервації; задньокорінцеві волокна кожного сегмента іннервують певні ділянки шкіри й певну групу м'язів.
Так, задні корінці I—IV шийних сегментів забезпечують іннервацію чутливими волокнами шкіри і м'язів потилиці та шиї, а також діафрагму (III—IV сегменти). Задні корінці V—VIII шийних та I—II грудних забезпечують іннервацію шкіри і м'язів плечового пояса й верхньої кінцівки; решта грудних (III—XII) іннервують тулуб. Поперекові й крижові сегменти іннервують ділянку промежини й нижніх кінцівок. Для передніх корінців сегментарність в іннервації збереглася лише для міжреберних м'язів. Решта м'язів одержує передньокорінцеві (рухові) волокна від різних сегментів. Відхилення в сегментарності є і в чутливій іннервації метамерів. Кожен метамер одержує задньокорінцеву іннервацію від трьох суміжних сегментів. Унаслідок цього повне випадіння чутливості в певній ділянці тіла буде спостерігатися за умови пошкодження трьох суміжних сегментів спинного мозку.
Невропатологам метамерний розподіл ділянок чутливості допомагає уточнити локалізацію пошкодження спинного мозку на підставі розладів або випадіння в певних місцях шкірної та пропріоцептивної чутливості. Також враховується, що задньокорінцева іннервація має значення не тільки для забезпечення чутливості за допомогою висхідних провідникових шляхів, але й для регуляції за принципом зворотного зв'язку рухів, пози, тонусу.
На поперечному розрізі спинного мозку чітко виділяється сіра й біла речовина. Сіра речовина знаходиться в центрі. Нагадує вона крила метелика з виступами назад вперед а в тораколюмбальному відділі – у боки. Ці виступи сірої речовини – роги (задні, передні й бокові). Сіра речовина складається з тіл нервових клітин, а також частково їхніх відростків. Усі нейронні елементи спинного мозку можна розділити на 4 головні групи: еферентні нейрони (мотонейрони), вставні пропріоспінальні нейрони (інтернейрони), нейрони висхідних трактів та інтраспіна/іьні волокна чутливих аферентних нейронів.
Мотонейрони поділяються на два головних типи: а- і γ-мотонейрони. Альфа-мотонейрони іннервують скелетні м'язи (екстрафузальні волокна) і забезпечують скорочення м'язів. Гамма-мотонейрони іннервують інтрафузальні м'язові волокна. Мотонейрони розташовані в передніх рогах спинного мозку. Особливу групу еферентних нейронів складають вегетативні прегангліонарні, які розташовані в бокових і частково в передніх рогах.
Навколо сірої речовини розташована біла, яка побудована нервовими волокнами, що утворюють висхідні й низхідні шляхи.
Функції спинного мозку можна поділити на дві групи – рефлекторні та провідникові.
3.Функціональне значення головних висхідних і низхідних шляхів спинного мозку
Провідникова функція спинного мозку полягає в тому, що від тіл його нейронів починаються і в стовпах білої речовини проходять волокна висхідних (чутливих) провідникових шляхів; на мотонейронах спинного мозку або пов'язаних з ними інтернейронах закінчуються волокна низхідних (рухових) провідникових шляхів.
Головними чутливими шляхами є:
• гангліобульботаламокоркові Голя і Бурдаха, що передають імпульси від тактильних рецепторів шкіри, пропріорецепторів скелетних м'язів і сухожиль;
• гангліоспіноталамокорковий, що посилає до таламуса та інших центрів головного мозку імпульси від рецепторів шкіри – тактильних, больових, температурних;
• спіноцеребелярний Флексіга й Говерса – шляхи, які передають імпульси до мозочка, головним чином від пропріорецепторів.
Головними руховими шляхами є:
• кортикоспінальний шлях (пірамідний), який забезпечує довільні рухи;
• руброспінальний тракт (Монакова) забезпечує мимовільні рухи;
• вестибулоспінальний забезпечує мимовільні рухи з підтриманням рівноваги;
• тектоспінальний забезпечує мимовільні рухи при орієнтовних рефлексах на звук і світло;
• ретикулоспінальний забезпечує дихальні скорочення і тонус м'язів, впливає на збудливість мотонейронів, зокрема тих, що іннервують дихальні м'язи.
4.Рефлекторна діяльність спинного мозку. Спінальна тварина. Спінальний шок
Рефлекторна функціяспинного мозку полягає в тому, що в ньому закладено центри рефлексів. Альфа-мотонейрони передніх рогів складають рухові центри скелетних м'язів тулуба, кінцівок, а також діафрагми, а у-мотонейрони – тонічні, підтримують напругу й певну довжину цих м'язів. Мотонейрони грудних та шийних (CIII-CIV) сегментів, які іннервують дихальні м'язи, складають "спінальний дихальний центр". У бокових рогах тораколюмбального відділу спинного мозку закладені тіла симпатичних нейронів, а в сакральному відділі – парасимпатичних. Серед них перші й другі складають центри вегетативних функцій: судинорухові, регуляції серцевої діяльності (TI-Tv), рефлексу розширення зіниці (ТI-ТII), виділення поту, теплоутворення, регуляції скорочення гладких м'язів органів малого таза (у попереково-крижовому відділі).
Експериментально рефлекторна функція спинного мозку досліджується після його ізолювання від розташованих вище відділів головного мозку. Для збереження дихання завдяки діафрагмі перерізування проводять між V і VI шийними сегментами.
Відразу ж після перерізки пригнічуються всі функції. Виникає стан арефлексії, який має назву спінального шоку. Його пов'язують із припиненням впливу на спинний мозок розташованих вище структур. Потім функції поступово відновлюються, і тим повільніше, чим вища організація організму (1-2 хвилини в жаби, від годин до кількох діб у собаки, від кількох тижнів до місяців у людини). Першими відновлюються сухожильні рефлекси й рефлекси згинання кінцівки у відповідь на больові подразнення (укол, щипок). Розгинальні рефлекси, рефлекторне опорожнения сечового міхура й судинні рефлекси відновлюються значно пізніше. Ясна річ, що рефлекторні рухи стають повністю мимовільними й можуть бути викликані лише при адекватному подразненні відповідного рецепторного поля.
Після відновлення рефлексів виникає гіперрефлексія. При повторному перерізуванні спінальний шок не виникає. Отже, має значення не травма спинного мозку, а відключення його від стимулюючих впливів, розташованих вище центрів.
Унаслідок "половинного" пошкодження спинного мозку розвиваються порушення рухів у нижніх кінцівках на боці травми, оскільки до передніх рогів не надходять імпульси від низхідних шляхів і, відповідно, не збуджуються м'язи на боці травми. Больова й температурна чутливість будуть виключені з протилежної сторони нижче рівня пошкодження, оскільки спіноталамічний шлях, який забезпечує проведення імпульсів больової і температурної чутливості, перехрещується в спинному мозку (на рівні входження волокон) і піднімається до вищих відділів ЦНС по протилежній стороні спинного мозку. Пропріоцептивна й тактильна чутливість будуть частково порушені з обох боків, оскільки серед шляхів, що забезпечують тактильну й пропріоцептивну чутливість, є як прямі (шлях Голя і Бурдаха – гангліобульботаламокорковий, шлях Флексіга – гангліоспіноцеребелярний дорзальний), так і перехрещені (шлях Говерса – гангліоспіноцеребелярний вентральний); для тактильної – спіноталамічний (гангліоспіноталамокорковий). Описаний симптомокомплекс розладів у невропатології отримав назву синдрома Броун-Секара
5.Значення спинного мозку в регуляції тонусу м'язів. Гамма-петля
Складні рухи можуть бути здійснені лише за умови, що до ефекторних імпульсів постійно вноситимуться поправки з урахуванням тих змін, які відбуваються кожну мить у м'язі в процесі його скорочення. Тому м'язова система є джерелом численної аферентної імпульсації. Спинний мозок постійно одержує інформацію про ступінь напруження м'язових волокон та їхню довжину.
Рецепторна частина аналізатора руху являє собою м'язові веретена й сухожильні органи Гольджі.
М'язові веретена. У м'язах, здебільшого розгиначах, що виконують антигравітаційну функцію, є м'язові волокна, тонші й коротші за інші. Вони розміщуються невеликими пучками (від 2 до 12 волокон) у сполучнотканинній капсулі. Через свою форму подібні структури одержали назву м'язових веретен. М'язові волокна, розміщені в капсулі, названі інтрафузальними (лат. fusus – веретено), тоді як звичайні волокна, на частку яких припадає головна маса м'яза, названі екстрафузальними, або робочими волокнами. Веретено одним кінцем прикріплюється до перимізію екстрафузального м'язового волокна, другим – до сухожилля. Центральна частина інтрафузального волокна є власне рецепторною частиною.
Існує два типи інтрафузальних м'язових волокон, які відрізняються за розміщенням ядер: ядра волокон з ядерним ланцюгом і ядра волокон з ядерною сумкою. Очевидно, ці два типи волокон функціонально відрізняються.
Аферентна іннервація. У кожне веретено проникає товсте мієлінове нервове волокно; воно посилає гілочку до кожного інтрафузального волокна й закінчується на його середній частині, спіралеподібно оплітає її та створює так звані аннуло-спіральні закінчення. Ці аференти є волокнами 1а (Аа), а їх закінчення мають назву первинних чутливих закінчень. Адекватним подразником для них є зміна та швидкість зміни довжини м'язового волокна.
Частина веретен іннервується аферентними волокнами групи II (Аb). Ці чутливі волокна "обслуговують" виключно інтрафузальні волокна з ядерним ланцюгом і мають назву вторинних сенсорних закінчень; розташовуються вони своїми відростками периферично від анулоспіральних закінчень. їх збудливість нижча, а чутливість до динамічних параметрів менша.
Еферентна іннервація інтрафузальних м'язових волокон здійснюється нервовими волокнами групи A-у. Нервова клітина, від якої вони відходять, є γ-мотонейроном.
Сухожильні органи Гольджі –особливі рецептори, які складаються з сухожильних ниток, що відходять приблизно від 10 екстрафузальних м'язових волокон і фіксуються до сухожиль м'яза послідовно, у виляді ланцюга. Адекватним подразником для них є зміна напруги м'яза.
До органів Гольджі підходять товсті мієлінові волокна групи Іb (Αβ). У сухожильному органі вони розгалужуються на тонші численні гілочки й втрачають мієлін. Такі рецептори розповсюджені в скелетних м'язах.
Характер збудження м'язових веретен і сухожильних органівзалежить від їх розміщення: м'язові веретена з'єднуються паралельно, а сухожильні органи – послідовно відносно екстрафузальних м'язових волокон. Отже, як наслідок, м'язові веретена сприймають головним чином довжину м'яза, а сухожильні органи – його напругу.
Чутливі закінчення м'язових веретен можуть збуджуватись не тільки під впливом розтягування м'яза, але й у результаті скорочення інтрафузальних м'язових волокон при збудженні γ-мотонейронів. Цей механізм має назву γ-петлі (рис. 4.10). При скороченні тільки інтрафузальних волокон довжина або напруга м'яза не змінюється, однак при цьому розтягується центральна частина цих волокон і тому збуджуються чутливі закінчення.
Таким чином, існує два механізми збудженням'язових веретен: 1) розтягування м'яза і 2) скорочення інтрафузальних волокон; ці два механізми можуть діяти енергічно.
7.Функції м'язових веретен і сухожильних органів
Оскільки м'язи (екстрафузальні волокна) знаходяться в постійному тонусі, то завдяки цьому їхні, сухожилля дещо розтягнені навіть у стані спокою (напр. для т. quadricepsfemoris у положенні стоячи), унаслідок чого деякий рівень збудження присутній у рецепторах веретен (як рецепторах розтягнення). Це трохи активує α-мотонейрони, так що довжина м'яза залишається на незмінному рівні й, отже, у незмінній напрузі.
При розтягуванні м'яза внаслідок подразнення (удар неврологічним молоточком по зв'язці нижче колінної чашечки, переминання з ноги на ногу) м'язові веретена збуджуються сильніше, аферентні волокна від них через моносинаптичну дугу активують α-мотонейрони і м'яз скорочується, що призводить до зменшення його розтягування (а отже, й зменшення подразнення рецепторів).
Таким чином, ця регуляторна система сприяє підтриманню стабільної довжини м'яза. Необхідний рівень чутливості м'язових веретен підтримується завдяки скорочувальній активності інтрафузальних волокон. Тут виявляється зворотний зв'язок з позитивним знаком. Волокна Іа не тільки моносинаптич- но перемикаються на мотонейронах відповідних м'язів, збуджуючи їх; вони також через дисинаптич- ний ланцюг гальмують мотонейрони м'язів-антагоністів (реципрокне антагоністичне гальмування).
Певний рівень збудження у веретенах підтримується завдяки активуючому впливу з боку надсегментарних структур мозку, зокрема ретикулярної формації стовбура.
8.Функції у-петлі
Збудження екстрафузальних м'язових волокон здійснюється за двома механізмами:
• пряме збудження а-мотонейронів;
• через збудження у-мотонейронів з підсиленням рефлексу розтягування в результаті скорочення інтрафузальних волокон, що "запускає" у-петлю.
Якщо скорочення м'яза викликане через у-петлю, початкове скорочення інтрафузальних волокон супроводжується підсиленням скорочення екстрафузальних волокон, поки в кінцевому рахунку не відновиться початковий рівень імпульсації від сенсорних закінчень м'язових веретен у зв'язку зі зменшенням їх розтягнення, тобто довжини.
Таким чином, γ-петля відіграє роль сервомеханизму, у якому довжина м'язових веретен (керуюча змінна) регулює довжину самого м'яза та швидкість її зміни (керована змінна).
Разом з тим, головне призначення γ-еферентів полягає в тому, щоб запобігти розслабленню м'язових веретен під час скорочення екстрафузальних волокон.
Це забезпечується коактивацією α- і γ-мотонейронів. Під час руху для збереження адекватної чутливості м'язових веретен відбувається одночасне збудження а- і γ-мотонейронів (їх коактивація). Як наслідок, не відбувається повне розслаблення м'язових веретен під час скорочення екстрафузальних волокон.
9.Клінічно важливі рефлекси спинного мозку дорослої людини”
Безумовні рефлекси, що найчастіше досліджуються в клініці й мають топіко-діагностичне значення, поділяють на поверхневі, екстероцептивні(шкірні, рефлекси зі слизових оболонок) та глибокі, пропріоцептивні(сухожильні, періостальні, суглобові рефлекси).
Більшість рефлексів, які мають важливе значення для самозбереження, підтримки положення тіла, швидкого відновлення рівноваги, здійснюється на основі "швидкодіючих механізмів" з мінімальною кількістю причетних нейронних ланцюгів. Сухожильні рефлекси становлять великий інтерес у клінічній практиці як тест функціонального стану організму в цілому й локомоторного апарату зокрема, а також для топічної діагностики при пошкодженнях спинного мозку.
Сухожильні рефлекси.їх називають ще міотатичними, а також Т-рефлексами, оскільки вони викликаються розтягуванням м'язів ударом неврологічним молоточком по сухожиллю (від лат. tendo – сухожилля).
Рефлекс із сухожилля згинача передпліччя.Викликається ударом неврологічним молоточком по сухожиллю двоголового м'яза плеча в ліктьовому згині.
При цьому передпліччя досліджуваного підтримується лівою рукою того, хто здійснює дослідження. Складові частини рефлекторної дуги: м'язово-шкірний нерв, V і VI шийні сегменти спинного мозку. Відповідь полягає в скороченні м'язів і згинанні в ліктьовому суглобі.
Рефлекс із сухожилля триголового м'яза плеча.Викликається ударом молоточка по сухожиллю триголового м'яза плеча над ліктьовим відростком .
При цьому рука досліджуваного повинна бути зігнута під прямим або тупим кутом і підтримуватися лівою рукою того, хто досліджує. Викликаною реакцією є скорочення м'яза й розгинання руки в ліктьовому суглобі. Складові частини рефлекторної дуги: променевий нерв, VII—VIII сегменти шийного відділу спинного мозку.
Колінний рефлекс. Виникає при ударі молоточком по зв'язці нижче колінної чашечки. Досліджуваний сидить на стільці, поставивши ноги так, щоб гомілки перебували під тупим кутом до стегон, а підошви доторкались до підлоги. Інший спосіб – досліджуваний сидить на стільці й закидає ногу на ногу. Колінний рефлекс зручно вивчати, коли досліджуваний лежить на спині з напівзігнутими в кульшових суглобах ногами, а той, хто здійснює дослідження, підводить ліву руку під ноги в ділянці підколінної ямки для максимального розслаблення м'язів стегна і наносить правою рукою удар молоточком. Рефлекс полягає в скороченні чотириголового м'яза стегна й розгинанні ноги в колінному суглобі.
Складові частини рефлекторної дуги: стегновий нерв, III та IV поперекові сегменти спинного мозку.
Рефлекс з ахіллового сухожилля.Викликається ударом молоточка по ахілловому сухожиллю. Дослідження можна проводити, поставивши досліджуваного на коліна на кушетку чи на стілець таким чином, щоб стопи вільно повисали, а руки впиралися в стіну або в спинку стільця. Можна досліджувати, коли досліджуваний лежить на животі – у такому випадку той, хто здійснює дослідження, захвативши лівою рукою пальці обох стоп досліджуваного і зігнувши ногу під прямим кутом у надп'ятково-гомілкових та колінних суглобах, правою рукою наносить молоточком удари. Реакція полягає в підошовному згинанні стопи. Складові частини рефлекторної дуги: великогомілковий нерв, I—II крижові сегменти спинного мозку.
Література:
1.Головацький А. С., Черкасов В. Г., Сапін М. Р.,
2.Федонюк Я.ІАнатомія людини. У трьох томах. Том 2. — 2007. — Нова книга. — 456 с.
3.Людина. / Навч. посібник з анатомії та фізіології. — Львів, 2002. — 240 с.
4.Анатомія людини / О. І. Свіридов. — К.: Вища школа, 2001.