Задумывались ли вы когда-нибудь, зачем нам спинной мозг? С головным все понятно: он отвечает за когнитивные функции, принимает и распространяет импульсы по организму, благодаря чему все наши системы работают. А что делает спинной мозг? Это своеобразное связующее звено между головным мозгом и периферической нервной системой. И если с ним что-то случается, организм перестает полноценно работать.
Что такое спинной мозг
Спинной мозг вместе с головным является частью центральной нервной системы человеческого организма. Оба они начинают формироваться еще на ранних стадиях развития эмбриона. Примерно на 20 день беременности на тельце эмбриона образуются некие складки, которые в итоге превратятся в то, что специалисты называют нервной трубкой плода. Она представляет собой зачаток будущей центральной нервной системы. В ходе развития трубки ее передняя часть превратится в головной мозг, а задняя послужит основой для создания спинного.
Содержание:
- Что такое спинной мозг
- Как спинной мозг управляет организмом
- Функции спинного мозга
- Последствия травмы ЦНС
Структуру и роль спинного мозга человечество изучает со времен античности. К примеру, древнегреческий медик Гален исследовал ЦНС животных и гладиаторов, анализируя как разные виды травм влияют на функциональность организма. Современные ученые уже точно знают, что спинной мозг – это пучок нервных волокон цилиндрической формы, который связан с головным мозгом и проходит через позвоночник от шеи до нижней части спины. Также ученым известно, что в теле взрослого человека этот орган может достигать 40-45 см в длину, 1-1,5 см в ширину и весить около 35 г. Он имеет форму толстостенной трубки с узким каналом внутри, несколько сплющенную в передне-заднем направлении, расположенную внутри позвоночного канала, которая разделена на сегменты (они соответствуют отделам позвоночника):
- 7 шейных;
- 12 грудных;
- 5 поясничных;
- 5 крестцовых;
- 3-4-копчиковых.
Что интересно, в теле взрослого спинной мозг занимает не всю полость позвоночного канала, а только около 2/3 его длины. Эту особенность специалисты объясняют тем, что позвоночный столб растет быстрее, чем спинной мозг, поэтому по мере роста человека эта часть ЦНС занимает все меньше места в позвоночном канале. То есть в теле взрослых спинной мозг в нижней его части доходит только до первых поясничных позвонков.
Спинной мозг покрыт тремя мозговыми (защитными) оболочками. Первая, расположенная ближе всего к спинномозговому веществу (внутренняя), называется мягкой оболочкой спинного мозга. Она состоит из сети сосудов, которые отвечают за кровоснабжение мозга. Поверх нее располагается средняя арахноидальная оболочка, под которой содержится спинномозговая жидкость – ликвор. Кстати, когда делают пункцию спинного мозга, то на анализ берут как раз ликвор, то есть иглой проникают в пространство между внутренней и средней оболочками. Самая верхняя (наружная) оболочка – твердая. Она защищает нервные корешки, идущие к межпозвоночным отверстиям.
Если спинной мозг разрезать поперек, то можно увидеть, что его трубка имеет овальную, почти круглую форму. Верхний слой этого органа состоит из белого вещества, под которым содержится серая спинномозговая субстанция. В поперечном разрезе она имеет форму бабочки, от которой вперед, назад и вбок отходят рога серого вещества. В центральной части спинномозговой субстанции располагается промежуточное ядро серого вещества. Эта часть является самой важной. Она отвечает за сбор всей информации и принятие решений об активации той или иной реакции организма.
Белое вещество состоит из пучков нервных волокон, которые называются аксонами. Они позволяют разным уровням ЦНС обмениваться импульсами. Известно, что каждый пучок аксонов отличается по специфике передаваемых сигналов. Так, часть из них (восходящие) передают информацию в мозг, в то время как остальные (нисходящие) отвечают за передачу импульсов от мозга к нейронам в разных мышцах и железах, расположенных по всему телу. Аксоны белого вещества покрыты изолирующей миелиновой оболочкой, которая способствует быстрой и свободной передаче импульсов. Миелин имеет беловатый цвет, отсюда и название – белое вещество.
Серая субстанция спинного мозга образуется из нервных клеток и их разветвленных отростков – дендритов. Эта субстанция отвечает за восприятие и обработку информации. К примеру, если говорить о головном мозге, то именно серое вещество в нем наделяет человека способностью думать. Если говорить о спинном, то рога серого вещества также обрабатывают разные информационные посылы организма. Причем каждому рогу отведена собственная функция.
Как спинной мозг управляет организмом
Каждый из сегментов спинного мозга управляет функциональностью определенной части тела. Так, сегмент ЦНС, расположенный вдоль шейных позвонков, посылает импульсы затылку, шее и верхним конечностям. Грудные сегменты отвечают за функциональность туловища (грудной клетки, брюшной полости). Поясничная зона ЦНС управляет нижними конечностями, а крестцово-копчиковые сегменты – тазом и внутренними органами, размещенными в этой области.
Взаимосвязь между сегментами спинного мозга и частями тела всегда строго соблюдается. На каждом «этаже» тела от мозга отходят нервные окончания, распределяющиеся по тому участку, которым управляют эти сегменты.
Спинной мозг представляет собой трубку, которая проходит внутри позвоночника, а из межпозвоночных промежутков выходят спинномозговые нервные отростки. Понимая строение этой части ЦНС, становится понятно, насколько опасно для человека малейшее нарушение естественных позиций позвонков. Любое смещение даже одного позвонка может привести к сдавливанию спинномозговых нервов и нарушению взаимодействия между отделами ЦНС и частью тела, за которую отвечает сегмент.
Многие знают, что травмы позвоночника чреваты параличом. Но это не единственная опасность, которая может возникнуть из-за травмы спинного мозга. По большому счету, большинство проблем со здоровьем могут возникать из-за смещения позвонков – даже гастрит или язва. Вот представьте себе, позвонок смещается, пережимает нервное окончание, из-за чего мозг посылает неправильные сигналы в пищеварительную систему и желудочный сок начинает продуцироваться в избытке, разъедая слизистую желудка. Результат – гастрит, а после и язва.
Строение и функции ствола головного мозга
Рассмотрим характерные особенности строения головного мозга начиная с его «низшего» отдела – ствола, непосредственно граничащего со спинным мозгом.
Ствол мозга сверху и с боков прикрыт полушариями большого мозга и мозжечком. В его строении имеются черты сходства со спинным мозгом; от него отходят черепные нервы (с III по XII пару), иннервирующие мускулатуру и кожу головы, а также внутренние органы (дыхательной и пищеварительной систем, сердце). Через ствол мозга осуществляется связь головного мозга со спинным посредством специальных проводящих путей. В стволе мозга находятся центры, имеющие значение для всего организма и связанные с регуляцией дыхания, кровообращения, мышечного тонуса, и другие. Ствол мозга объединяет 3 отдела: продолговатый мозг, мост и средний мозг.
Продолговатый мозг Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга. Поскольку именно в продолговатом мозге лежат жизненно важные центры дыхания и кровообращения, повреждение этого отдела приводит к прекращению дыхательных движений, нарушению работы сердца, резкому снижению артериального давления, следствием чего является быстрая смерть. Здесь же находятся центры рвоты, чихания и кашля.
Мост Мост играет важную роль в осуществлении связей коры полушарий большого мозга с мозжечком и проведении слуховой информации.
Средний мозг Значение среднего мозга велико для регуляции тонуса скелетных мышц, осуществления защитных рефлексов в ответ на сильные зрительные и слуховые раздражения, а также ориентировочных реакций (синхронный поворот головы и глаз в сторону источника света).
Функции спинного мозга
Итак, серое вещество спинного мозга имеет 3 рога, которые собственно и выполняют главные функции этого органа:
- анализируют сенсорные сигналы;
- управляют внутренними органами (вегетативная функция);
- управляют мышцами (двигательная функция).
Сбор сенсорных сигналов происходит отдельно на каждом «этаже» тела. То есть каждый сегмент спинного мозга аккумулирует информацию о происходящем на «подконтрольной» ему территории. Эта информация также строго структурирована. Она касается трех аспектов:
- боли, то есть повреждения клеток и тканей на «этаже»;
- кожной чувствительности, то есть о тепле, холоде, вибрациям и т.п.;
- мышечной чувствительности, то есть о состоянии мышц, сухожилий и положения суставов.
Всю информацию спинной мозг получает через скопления нервных клеток, известных как спинальные ганглии (спинномозговые узлы). Количество этих узлов в точности соответствует количеству спинномозговых сегментов – 31. Клетки, входящие в ганглий, имеют особую структуру: 1 длинный дендрит и 1 аксон. Дендрит собирает информацию о происходящем на подконтрольном «этаже», а аксон соединяется с задним рогом серого спинномозгового вещества, которому и передает полученные данные. На этом участке происходит первичная обработка сенсорных сигналов и затем передача информации в промежуточное ядро серого спинномозгового вещества, которое и определяет дальнейшую реакцию организма. Но здесь стоит упомянуть об еще одном интересном моменте. Нейроны промежуточного ядра получают сигналы не только из рога, но и от головного мозга, за которым также сохраняется право голоса о том, какой должна быть реакция на полученный от рога импульс.
Для более легкого восприятия этой информации используем пример. Допустим, человек взял стакан с кипятком. В результате сенсорные волокна посылают в спинной мозг информацию о боли. Следовательно, он готов дать сигнал бросить раскаленный предмет. Но в то же время из головного мозга приходит другой сигнал, что, например, в стакане содержится нечто ценное или сама посуда представляет собой ценность, поэтому следует донести сосуд до поверхности. Эти противоречивые сигналы приходят в промежуточное ядро спинномозгового серого вещества, где нейроны анализируют оба варианта и либо запускают, либо блокируют реакцию. Если промежуточное ядро одобряет реакцию, он передает соответствующий сигнал в передние и боковые рога серой субстанции.
В передних рогах спинномозгового серого вещества содержатся так называемые мотонейроны, которые вызывают сокращения мышц. В боковых рогах сосредоточены вегетативные нейроны (симпатическая и парасимпатическая нервная система), которые регулируют активность внутренних органов.
Строение и функции промежуточного мозга
Кпереди от ствола мозга, между средним мозгом и полушариями большого мозга, расположен промежуточный мозг. Верхняя часть промежуточного мозга называется таламусом или зрительным бугром, нижняя – гипоталамусом.
Значение таламуса Таламус – парное образование яйцевидной формы – представляет собой коллектор всех видов чувствительности из всех отделов тела и органов чувств. Отсюда эта информация передается в кору полушарий большого мозга. Отдельные участки таламуса являются важными компонентами лимбической системы мозга, управляющей психоэмоциональным поведением человека, другие участвуют в обеспечении процессов памяти. Есть данные о причастности таламуса к восприятию боли. Разрушение определенных участков таламуса может приводить к снижению беспокойства, напряженности, агрессивности, устранению навязчивых мыслей, а также к резкому снижению двигательной активности.
Значение гипоталамуса Значение гипоталамуса связывают в первую очередь с регуляцией деятельности внутренних органов. В ядрах гипоталамуса вырабатываются специальные вещества – нейрогормоны, которые поступают в гипофиз, а из него – в кровь.
Гипофиз – эндокринная железа, по строению и расположению тесно связанная с гипоталамусом. Единая гипоталамо-гипофизарная система промежуточного мозга управляет работой других эндокринных желез и с их помощью регулирует функции организма. Эта система контролирует состояние водно-солевого баланса, обмен веществ и энергии, работу иммунной системы, терморегуляцию, репродуктивную функцию организма и т. д. Есть данные, что в гипоталамусе находятся специфические центры удовольствия, играющие важную роль в процессах формирования мотиваций и эмоциональных форм поведения. В области гипоталамуса располагаются участки зрительных нервов, по которым передается информация с сетчатки глаза.
Значение эпифиза К промежуточному мозгу относится также эпифиз, или шишковидное тело, – эндокринная железа, влияющая на работу других эндокринных желез и участвующая в регуляции сезонных ритмов жизнедеятельности организма.
Последствия травмы ЦНС
Даже частичное повреждение спинного мозга может вызвать нарушение функциональности самых разных систем и органов.
Кости и суставы
Травма спинного мозга может привести к нарушению усвоения в костной ткани кальция и некоторых других важных минералов. Но в то же время эти вещества могут накапливаться в мочевой системе, вызывая образование камней. Такие процессы специалисты обычно объясняют снижением двигательной активности человека. Кроме того, ухудшение мобильности может привести к скованности суставов, в том числе коленных, локтевых и в области плеч. Чтобы предотвратить это, существуют специальные комплексы упражнений для лиц с ограниченными физическими возможностями.
Мочевыводящая система
Мочевыводящая система состоит из почек, которые фильтруют кровь и производят мочу, а также мочевого пузыря, который собирает, а затем выводит ее из организма. После спинномозговой травмы почки продолжают выделять мочу, но пузырь может не работать так, как раньше. После травмы человек может не ощущать, когда его мочевой заполнен жидкостью, или его мочевыводящая система, из-за отсутствия необходимых импульсов, может потерять способность выводить мочу естественным образом. В результате для опорожнения пузыря может понадобиться катетер. Другой вариант: моча может, наоборот, выходить непроизвольно и человек теряет способность контролировать этот процесс.
Дыхательная система
Даже после травмы позвоночника человеческие легкие продолжают работать. Тем не менее возможность вдыхать и выдыхать воздух контролируется мышцами. В зависимости от уровня травмы человек может потерять способность кашлять или делать глубокие вдохи. А они необходимы для полного распрямления легких и глубокой циркуляции воздуха.
Самый важный для дыхания мускул – это диафрагма. Она представляет собой большую дугообразную мышцу, которая располагается прямо под легкими. И если из-за повреждения спинного мозга диафрагма парализуется, для поддержания дыхательной функции может понадобиться специальная аппаратура.
Кожа
Повреждение спинного мозга может отрицательно сказаться и на коже. Кожа для человека играет очень важную роль. Она защищает организм от микробов и других патогенов внешнего мира. Спинной мозг является важным органом, который помогает защитить кожу от повреждения. Например, когда долго сидеть в одном положении, мозг посылает сигналы в виде ощущения дискомфорта, которое подталкивает сменить позу и предотвратить повреждение или передавливание кожи. Таким же образом ЦНС защищает от ожогов, порезов и других возможных повреждений кожного покрова (например, человек рефлекторно одергивает руку от горячего или режущего предмета). При спинномозговых повреждениях такие сигналы могут не появляться, что в разы повышает риск повреждения кожного покрова и, следовательно, проникновения микробов внутрь организма.
Половая система
После травмы спинного мозга в поясничном или крестцово-копчиковом сегменте может пострадать функциональность половой системы. У мужчин обычно появляется эректильная дисфункция, возникают проблемы с эякуляцией и фертильностью. У женщин после травмы может нарушиться чувствительность в области гениталий, хотя непосредственно сама фертильность может и не пострадать.
Кишечник
Общеизвестно, что за расщепление употребляемой еды, усвоение полезных веществ из нее и выведение продуктов метаболизма отвечает пищеварительная система. Довольно распространенное последствие травмы ЦНС – нарушение перистальтики кишечника. То есть пищеварительная система продолжает поглощать и переваривать еду, но процесс выведения экскрементов нарушается. В здоровом организме, когда прямая кишка наполняется, происходит обмен импульсами между кишечником и мозгом. При повреждении спинного мозга такие сигналы могут не поступать. В результате человек теряет способность контролировать процесс дефекации.
Вегетативная нервная система
Вегетативная нервная система регулирует активность внутренних органов, кровеносных и лимфатических сосудов, а также желез внутренней и внешней секреции. От нее зависит температура тела, кровяное давление, пищеварение и другие важные функции. После травмы позвоночника некоторые ее функции могут быть нарушены. Довольно часто (особенно если повреждение приходится на грудной сегмент) после травмы организм теряет способность к терморегуляции. Что это значит? Если вегетативная нервная система работает правильно, то температура тела остается стабильной вне зависимости от погодных условий на улице или микроклимата в помещении. Из-за повреждения спинного мозга температура тела может расти или снижаться в соответствии с температурными показателями в помещении или на улице. Нарушения терморегуляции наиболее заметны в частях тела, расположенных ниже области повреждения.
Строение и функции мозжечка
Мозжечок расположен над стволом мозга и связан с его отделами 3 парами ножек. У мозжечка выделяют 2 небольших по размеру полушария, покрытых корой мозжечка. Основное функциональное значение мозжечка состоит в поддержании равновесия тела, регуляции и координации движений тела, придании им плавности, точности и соразмерности. Мозжечок программирует автоматическое выполнение движений, что становится возможным благодаря его связям со спинным мозгом, стволом и корой полушарий большого мозга. Например, при ходьбе и беге мозжечок контролирует установку и движение туловища и рук в соответствии с движениями ног и перемещением центра тяжести тела. При письме он отвечает за поддержание оптимальной позы и координацию движений головы, глаз и рук. Важную роль играет мозжечок при выполнении быстрых последовательных и одновременных движений, таких как движения рук пианиста или машинистки.
