Спинной мозг человека
Центральная нервная сис - тема (ЦНС) человека включает в себя: -головной мозг; -спинной мозг; - черепномозговые нервы (12 пар); - спиномозговые нервы (32 пары). Филогенетически самым древним образованием ЦНС яв - ляется спинной мозг, находя- дящийся в спиномозговом канале позвоночника.
Спинной мозг является филогенетически самым древним образованием ЦНС, появившийся у позвоночных многие миллионы лет тому назад. Спинной мозг, лежит в позвоночном канале и у взрослых представляет собой длинный цилиндрический тяж, несколько сплюснутый спереди назад. Длина спинного мозга составляет: - 45 см у мужчин; - 41-42 см у женщин). Толщина спинного мозга в среднем составляет 10 мм. Масса – около 30 граммов. По количеству отходящих от спинного мозга нервных корешков он может быть разделен на 32 части или 32 сегмента : - 8 шейных; -12 грудных; - 5 поясничных; - 5 крестцовых; -1-2 копчиковых.
Спинной мозг вверху ( краниально ) непосредственно переходит в продол - говатый мозг (древняя структура го- ловного мозга). Граница перехода спинного мозга в продолговатый мозг– большое заты - лочное отверстие в основании черепа ( foramen magnum)
Foramen magnum ( Большое затылочное отверстие) является топографической границей перехода спинного мозга в продолговатый мозг (отдел головного мозга)
Внизу (каудально) спинной мозг оканчивается коническим за- острением, на уровне II - III пояс- ничного позвонка. От него отходит книзу так назы - ваемая концевая нить, представляю- щая атрофированную нижнюю часть спинного мозга. Эта часть спинного мозга состоит из продолжения оболочек спинного мозга и прикрепляется ко II-у копчико - вому позвонку.
Спинной мозг сохранил черты древней организации, выражающийся в метамер- ном ( повторяющимся) строении. В связи с метамерностью строения спи- нной мозг человека подразделяется на сег - менты (32) или невромеры. Сегмент ( невромер ) - это участок спин- ного мозга с выходящим из него правым и левым передним (двигательными) кореш- ками и проникающими в него правым и левым задними ( чувст - вительными ) корешками. В пределах сегмента замыкается трехчленная рефлекторная дуга.
Объяснение принципов работы головного и спинного мозга принадлежит русскому физиологу Сеченову Ивану Михайловичу, изложенных им в книге «Рефлексы головного мозга» (1863 г.). В основе работы головного и спинного мозга лежит простейшая (трехчленная) рефлектор- ная дуга.
Термин и понятие «рефлекс» ( лат. reflexus – повернутый назад, отраженный), а также объяснение механизмов рефлекторной деятель- ности нервной системы человека было впервые выдвинуто французс - ким философом, математиком и есествоиспытателем Рене Декартом (1596-1642)
Учение Рене Декарта о рефлекторном при- нципе, заложенным в нервной деятельности, основано на представлениях о механизме не- произвольных движений. Весь процесс нервного действия, характе - ризующийся автоматизмом ( непроизволь - ностью ) и состоит в раздражении чувстви - тельных аппаратов (рецепторов), проведении их влияний по периферическим нервам к мышцам.
Если быть точным, то термин «Рефлекс» был предлоложен и обоснован в трудах чешского ученого Иржи Прохаски (1749—1820). Он развил и конкретизировал ранние пред- ставления Рене Декарта о рефлекторной дуге и рефлексе. В своем труде: «О структуре нервов» (1779) Иржи Прохаска первым указал на функциональное различие между передним и задним корешками спинномозговых нервов.
В XIX в., благодаря русской физиологической школе, накапливаются сведения об природе и меха- низмах как рефлекторных (автоматических, непро - извольных ), так и произвольных движений. Иван Михайлович Сеченов эксперименталь - но доказал универсальное значение рефлекторного принципа в деятельности спинного и головного моз - га как для непроизвольных ( автоматических), так и произвольных движений. «Отец русской физиологии» в своих трудах обосновал представ- ление о том, что «все акты сознательной и бессознательной жиз - ни по способу происхождения – есть рефлексы» (то есть, услов - ные и безусловные рефлексы).
Вдоль всей передней поверхности спин- ного мозга тянется передняя срединная борозда, а вдоль задней поверхности – задняя срединная борозда. Они разделя - ляют спинной мозг на две симметричные половины. Из каждого невромера спинного мозга входят (и выходят из него) две пары коре- шков (32 невромера=32 пары СМ нервов). Передние корешки, состоят из нейри - ритов двигательных (афферентных) нейро - нов ( мотонейронов ), клеточные тела кото - торых лежат в спинном мозгу. Задний корешок, содержит отростки чувствительных (эфферентных) нейронов, по которым информация от рецепторов поступает в спинной мозг
В передних рогах находится большое ко- личество мотонейронов, обеспечивающих генерацию мпульсов произвольных движе - ний. Наибольшее число ядер содержится в передних рогах шейного утолщения спин- ного мозга (иннервация верхних конечнос - тей ). В передних рогах располагаются также нервные клетки Реншо *, оказывающие тормозное воздействие на мото - нейроны спинного мозга (при избыточном возбуждении). ________________________________ * Реншо (В. Renschau, 1911-1948), американский нейрофизиолог, много сделавший для изучения физиологии движения человека и животных.
По современным представлениям*, клетки перед- них рогов неоднородны. В них выделяются мотоней - роны типа: - альфа-нейроны, имеющие толстый и длинный аксон; - гамма-мотонейроны, с более тонким и коротким аксоном. _______________________ * Рагнар Артур Гранит (1900-1991) шведский физиолог финского происхождения, лауреат Нобелевской премии «за открытия в области физиологии » (1967)
Альфа-нейроны обеспечивают общий тонус мускула- туры, а нервные импульсы от них поступают к мышцам по известному принципу рефлекторной дуги. Аксоны гамма-нейронов заканчиваются на проприорецепторах мышц. Сокращения последних посылают импульсы через задний корешок спинно - мозгового нерва на передние рога, образуя тем самым « рефлекторое коль- цо », «прицельно» регулируя тонкокоординированную деятельность мышеч - ного аппарата (по Н.А. Бернштейну,* 1947). ____________________ * Николай Александрович Бернштейн (1896-1966) отечественный физиолог, автор концепции «рефлекторного кольца»
В задних рогах находятся чувствительтельные клетки, которые в основном отвечают за чувстви - тельные функции. На верхушках задних рогов серого вещества находятся желатиновая субстанция Ролланда. Она состоит из мелких нервных клеток: телец Гирке - Вирхова *. Данная желатиновая субстанция – высокоспе - циализированная система, играющая особую роль в формировании чувства боли (болевой чувствительности). Это замкнутая система простирается вдоль всего спинного мозга, позади задних рогов серого вещества. ________________________________ *Рудольф Вирхов (1821-1902) выдающийся немецкий физиолог, Гистолог, патологоанатом. Создатель клеточной теории
Раздражение участков субстанции Роланда спинного мозга вызывает у животных сильнейшие боли. Это под- твердил своими опытами над животными выдающийся отечественный ученый профессор Георгий Николоаевич Крыжановский. Он вводил в субстанцию Ролланда столбнячный токсин и наблюдал, как по мере усиления действия токсина животное вначале вылизывало задние конечности, затем начинало их кусать, вплоть до выгрызания мышечной ткани до кости конечности. Под руководством Г.Н. Крыжановского был изучен патогенез действия на нервную систему столбнячного токсина, результатом чего в СССР был получен противостолбнячный токсин, спасший тысячи человеческий жиз - ней.
Передний и задний рога в каждой половине спинного мозга связаны между собой зоной серого вещества. Эта зона серого вещества особенно вы- ражена в грудном и поясничном отделах спинного мозга и выступает в виде боковых рогов. В боковых рогах заложены вегетативные ядра Якубовича* - Якобсона. Эти клетки в основном иннервируют висцеральные органы ( органы брю - шной и грудной полостей). Аксоны клеток проходят в передних рогах и выходят из спинного мозга в составе передних корешков. _________________________ *Якубович Николай Мартынович (1817-1879). Выдающийся отечественный анатом, гисто- лог и физиолог. И.М. Сеченов считал Якубовича Н.М. одним из создателей отечественной гистологии.
Разделение нервной системы на сома- тическую и вегетативную положил в конце XVIII века французский врач, анатом и физи - олог Мари Франсуа Биша, (1771-1802 ) который считал, что у животного (в том числе и у человека) имеется ряда физиологических функций: - анимальные (лат. animal - животное) функции, свойственные преимущественно жи - вотным ; - вегетативны е (лат. vegetarian – раститель - тельность ) функции, которые свойственны преимущественно растительному миру. Со временем термин «анимальная » был вытеснен термином «соматическая ».
Соматическая (анимальная) нервная система иннервирует: - поперечно-полосатую скелетную мускулатуру; -органы чувств: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание, а также перерабатывает информацию о положении тела в прост- ранстве (регуляция статических и статокинетитических функ - ций организма). Тем самым соматическая нервная система обеспечивает произвольные двигательные и чувствительные функции. В филогенетическом плане соматическая нервная система более молодое образование нежели вегетативная нервная система.
Следует отметить, что почти за 2000 лет до Мари Фран - суа Ксанвье Биша, древнегреческий философ Аристотель (384-322 в. до н.э.) в своем трактате: «О Душе » дал классифи - кацию, которую, с определенными оговорками можно считать первой классификацией нервной системы. Аристотель считал, что существует: - растительная душа (присущая растениям); - чувствительная душа (присущая животным); - рациональная душа (присущая человеку). В этой классификации просматривается наличие вегетативной и анимальной нервной систем (причем, во втором случае: первосигнальная и второсигнальная нервная система), которую в XIX веке описал «Отец русской физиологии» Иван Петрович Павлов в своих научных работах по основным типам высшей нервной де- ятельности, которые отражают особенности темперамента человека.
Эволюция нервной системы животных происходила многие миллионы лет. Соглас - но воззрениям академика Леона Абгаровича Орбели в эволюции нервной системы выделяется два основных этапа: 1. Спинальный этап (этап возникновения и развития спинного мозга древних животных. 2. Этап цефализации (этап возникновения и развития головного мозга)
На спинальном этапе развития ЦНС у древних достаточно эффективно раз- вивались контактные рецепторы (болевая, температурная, тактильная чувствительность, интеррецепторы - рецепторы от внутренних органов). Для обработки этой информации доста - точно было функций спинного мозга. На этапе цефализации, когда сформировался головной мозг, боль- шую роль стали играть дистантные рецепторы (зрение, слух, обоня - ние, вестибулярная чувствительность), что позволило древним живот- ным лучше адаптироваться к окружающей среде.
Следует отметить, что древние анатомы уделяли большое внимание изучению роли нервных элементов брюшной полости ( интеррецепторы ) и их влиянии на функционирование висце - ральных органов. Так, известный анатом эпохи Возрождения Томас Виллизий (1622—1675 гг.) уже в 1664 г. указывал на исключительную роль нервных элементов брюшной полости, называя их брюшным мозгом ( cerebrum а bdominalis ).
Исходя из воззрений Мари Франсуа Биша, вегетативная нервная система, регули - рует функции растительной (вегетативной) жиз - ни: кровообращения, дыхания, пищеварения и др., являясь специальным нервным аппаратом, состоящим из нервных узлов (ганглиев). Каждый узел - это нечто вроде маленького мозга, который может, независимо от ЦНС, выполнять все ее функции. Другими словами: все непроизвольные про- цессы, не подчиняющиеся воле и сознанию относились к вегетативной нервной системе.
Вегетативная нервная система (ВНС) снабжает эфферентны - ми волокнами все внутренние органы, сосуды, железы, обеспечивая регуляцию жизнедеятельности всего организма. Основной функцией вегетативной нервной системы является обеспечение необходимых физиологических условий для деятель- ности анимальных функций организма. В первую очередь, деятельность ВНС направлена на регуляцию относительного постоянства внутренней среды организма (гомео- стаза).
Термин «Гомеостаз» был предло - жен в 1932 г. американским исследова - вателем Уолтером Кенноном, как наз - вание для «координированных физиологических про- цессов, которые поддерживают большинство устой- чивых состояний организма». Однако первое представление о посто - янстве внутренней среды было сформули - ровано ещё в 1878 г. французским учёным Клодом Бернаром.
Современные представления об общем строении вегегетативного отдела нервной системы в основном базируются на данных, полученных в конце XIX-начале XX века английским физиологом Джоном Ленгли *, который предложил в 1908 г. называть этот отдел нервной системы « автономным». Данный термин получил наибольшее хождение в основном в англогово - рящих странах. Кроме термина «автономная нервная система» существовал еще тер- мин «висцеральная нервная система», однако это наименование просу- ществовало в анатомии и физиологии достаточно недолго и вскоре было полностью оставлено. _____________________________________ *ЛЕНГЛИ ( Langly ) Джон Ньюпорт английский физиолог, вице- Президент Лондонского королевского общества. Основоположник учения об «автономном» ( вегетативном) отделе нервной системы.
В настоящее время, в современной анатомии и физиологии нервной системы для обозначения этого отдела нервной системы применяется преимущественно немецкая терминология « ве - гетативная нервная система» как дань уважения ученым немецкой физиологической школы, и, в первую очередь, Гансу Эппингеру ( Eppinger ), много сделавшим для изучения ВНС. Хотя по-прежнему, в научной литературе, наряду с термином « Ве - гетативная НС»*, встречаются термины: «Автономная НС» и даже «Висцеральная НС», обозначающие одно и тоже. ____________________________ *Незадолго до М.Ф.Биша, термин «Вегетативная НС» использовал (1807) немецкий врач Иоган Рейль ( I. Reill ).
Согласно современным воззрениям, вегетативный отдел нервной системы представляет собой совокупность следующих морфологи- ческих образований: - нервные волокна; - периферические нервные ганглии, которые состоят из нервных вегетативных клеток; - вегетативные центры, находящиеся в сером веществе спинного моз - га и стволе головного мозга; - высшие вегетативные центры, расположенные в промежуточ - ном мозге.
Вегетативная нервная система условно подразделяется на : - симпатический: - парасимпатический отделы.
Центры симпатического отдела вегетативной нервной системы нахо - дятся преимущественно в грудино - поясничном отделе спинного мозга. ( Эти центры связаны с высшими цент- рами вегетативной нервной системы, на- ходящихся в промежуточном мозге, а через них-с корой головного мозга). Симпатический отдел ВНС (« симпатика ») воздействует акти - вирующим образом на внутрен - ние органы и системы организма
Первые сведения о структурах и функциях вегетатив - ных структур связаны с именем Клавдия Галена ( ок. 130- ок. 200). Изучая черепные нервы, он описал блуждающий нерв ( nervus vagus ) и пограничный ствол, который им был назван «симпатическим» (от лат. Sempatice -влияющий). В изданной в 1543 г. книге Андре Везалия (1514—1564) «Строение человеческого тела» дано изображение этих образований и описаны ганглии симпатического ствола. В настоящее время установлено, что симпатичес - кая иннервация в человеческом организме более распространена.
От клеток, расположенных в центрах симпатического от- делов отходят нервные волокна (аксоны), которые покинув спинной мозг, направляются к периферийным органам, но не доходят до них, а прерываются в так называемых ганглиях (узлах) вегетативной нервной системы, представляющих скопление нервных клеток. Ганглии симпатического отдела нервной системы расположены около позвоночного столба в виде цепочки ( trunrus ) или на неко - тором расстоянии между им и исполнитель- ным органом.
Центры парасимпатического от- дела ВНС имеют двойное предста - вительство и находятся: -в продолговатом мозге (голов- ной мозг); -в крестцовом отделе спинного мозга. Парасимпатический отдел ВНС (« парасимпатика ») воздействует на органы и системы организма тормо - зящим образом.
Парасимпатический и симпатический отделы вегетативной нервной системы в норме уравновешивают друг друга. Симпатический отдел нервной системы убыстряет работу внутрен - них органов. Парасимпатический отдел нервной системы замедляет работу. Однако, это отделы не антагонисты, они работают в строгой коор - динации, а преобладание одного из отделов приводят к развитию заболеваний у человека. Преобладание в организме парасимпатических ( вагусных ) вли - яний или симпатикотонических влияний, которые выражаются в целом ряде симптомов болезней были названы врачами конца XIX -начала XX веков под общим диагнозом: «Неврозы внутренних органов». В настоящее время за такими дисфункциями в работе ВНС закре - пилось название: « Вегетозы ».
Это впервые установили знаменитые клиницисты Ганс Эппингер ( Eppinger ) и Лео Гесс ( Hess ). В 1910 г. они выделили ряд симптомов, характерные для превалирования парасимпатического – симпатического отдела вегетативной нервной системы: Превалирование Превалирование парасимпатики : симпатики : - Гиперсалевация. - Гипосаливация. - Брадикардия. -Тахикардия. - Брадипноэ. - Тахипноз. - Склонность к гипотонии. - Склонность к гипертонии. - Гипергидроз. - Сухость кожных покровов. - Склонность к ожирению. - Склонность к истощению. - Склонность к обморокам. - Головные боли - Чувство жара. - Ознобы. - Сонливость. - Тревожный сон, инсомния. ( Ганс Эппингер )
Огромную роль в изучении ВНС сыграл отечественный физиолог Василий Яковлевич Данилевский *. Уже в 1875 г. он доказал, что «растительные» функции организма (вегетативные) в такой же степени подчинены головному мозгу, как «животные» (анимальные). Раздражая электрическим током лобные доли мозга, В.Я. Дани- левский вызывал изменение деятельности сердца, нарушение ритма дыхания и функций пищеварения у животных. ______________________ * В.Я.Данилевский является прообразом литературного героя (профессора Ф. Ф. Преображенского в повести М.А. Булгакова «Собачье сердце».
Выдающемся отечественным физиологом К.М. Быковым была сформулирована концепция « Кортико - висцеральной патологии». Он установил, что кора больших полушарий может глубоко трансформировать функции внутренних органов. Нарушение корковых процессов (перенапряжение, истощение) может создавать длительные патологические нарушения в деятельности внутренних органов («Невроз висцеральных органов»). С другой стороны, импульсация от больных органов, достигая коры боль- ших полушарий, может вызывать в последних застойные очаги возбужде - дения. Основные идеи этой концепции, заложенные в 40-50 годах прошлого века, используются и в наши дни для совершенствования положений новой науки – «Психосоматики».
Отростки белого вещества составляют три системы нервных волокон: - короткие пучки волокон, соединяющих участки спин- ного мозга на различных уровнях; - длинные (чувствительные), восходящие волокна ; - длинные (двигательные), нисходящие волокна. Короткие волокна относятся к собственному аппарату спинного мозга (сегментарный аппарат СМ). Они связывают между собой отдельные невромеры ( сегмены ) спинного мозга. Посредством коротких волокон невромеры обмениваются меж- ду собой информацией.
Остальные две системы (длинные волокна: чувствительные и двигательные) составляют про- водниковый аппарат двусторонних связей с голов- ным мозгом ( надсегментарный аппарат СМ). По восходящим (чувствительным) волокнам информация (поступающая в спинной мозг от ре- цепторных нейронов и переработанная вставоч - ными нейронами), передается в вышележащие от- делы головного мозга вплоть до коры больших по- лушарий. По нисходящим (двигательным) волокнам ин- формация поступает к органам -исполнителям че - рез спиномозговые (32 пары) и черепномозговые (12 пар) нервы.
Проводниковый аппарат спинного мозга разделяется на: - сегментарный (собственный ) аппарат спинного мозга; - надсегментарный аппарат спинного мозга (система двусторонних связей между спинным и головным мозгом ). Сегментарный аппарат спинного мозга является филоге - генетически более старым образованием, сформировавшийся на спинальном этапе формирования ЦНС. Надсегментарный аппарат спинного мозга филогенетичес - ки более молодое образование, сформированное на этапе цефализации ЦНС.
Спинной мозг окружен тремя оболоч - ками : -наружная твердая); -средняя (паутинная); -внутренняя (мягкая) . Наружная - твердая оболочка ( лат.- Dura ma т er ) спинного мозга фиксирована свя - зочным аппаратом в позвоночном канале. Твердая оболочка спинного мозга представ- ляет собой чехол с прочными стенками, распо - ложенный в позвоночном канале. Краниально твердая оболочка переходит в одноименные оболочки головного мозга.
Средняя - тонкая оболочка спинного мозга, называется паутинной или арахно - идальной (лат. -А rachnoides - паук). Внутренняя поверхность твердой обо- лочки спинного мозга отделена от паутин- ной оболочки узким субдуральным прост- ранством и пронизано большим количест - вом тонких соединительнотканных волокон. При некоторых заболеваниях в этом про- странстве скапливается спиномозговая жид - кость, которая сдавливает спинной мозг. В таком случае больным показана спиномоз - говая пункция.
Внутренняя – мягкая оболочка спинного мозга, тесно прилегает к спинному мозгу и содержит крове- носные сосуды, питающие спинной мозг. Кровоснабжение спинного мозга осуществляется позво - ночной артерией, обильно пи- тающей спинной мозг кровью.
Наиболее часто встречающиеся поражения спин- ного мозга – травмы, которые приводят к закрытым и открытым повреждениям спинного мозга. При закрытой травме чаще всего наблюдается кровоизлияние (гематомиелия ), чаще всего в серое вещество спинного мозга. Кровоизлияние из сосудистых оболочек спинного мозга ( гематоракс ) проявляется симптомами сдав- ления спинного мозга. Последствия сдавления спин- ного мозга приводят к расстройствам всех видов чувствительности и обездвиженности. Зачастую сдавление спинного мозга заканчива - ется летальными исходами.
Известны синдромы поражения: заднего рога, переднего рога и бокового рога спинного мозга. Синдром поражения заднего рога спинного мозга проявляется различными расстрой- ствами чувствительности (утрата болевой, температурной, тактильной чувствительности) в зоне пораженных сегментов. Нарушения моторных функций отсутствуют. Синдром поражения переднего рога спинного мозга проявляется развитием вялых парали - чей сегментарного типа на своей стороне. Наблюдается избирательное поражение отдельных мышц или групп мышц. Чувствительные расстройства отсутствуют. Синдром поражения бокового рога спинного мозга проявляется многочисленными сег - ментарно-вегетативными, трофическими, секреторными, вазомоторными расстройствами. При синдроме бокового рога наблюдаются легко возникающие трещины, ссадины, раны, пролежни, которые долго заживают, легко инфицируются.
Остеохондроз (радикулит) возникает вследствие « окостевания » хрящевых повер - хностей и сужения межпозвоночных отвер - стий. Это приводит к механическому повреж - дению межпозвонковых узлов. Следствием этих процессов является появление сильной боли и ограничение движений. В клинической практике выделяют: - шейный остеохондроз (поражение шейного отдела позвоночного столба); - грудной остеохондроз (шейно-грудной радикулит); - пояснично-крестцовый радикулит.
При шейном остеохондрозе у человека возникает постоянная головная боль. При этом развивается хроническая гипоксия мозга, что приводит к появлению чувства постоянной усталости, ухудшению памяти и повышению артериального давления. Грудной остеохондроз зачастую сопровождается болями в области сердца. Кроме того, остеохондроз в этой области позвоночника может при- водить к развитию язвенной болезни, болезням поджелудочной железы, а также способствует возникновению и развитию легочной патологии ( брон - хиты и пневмонии). Пояснично-крестцовый радикулит может приводить к заболеваниям мочеполовой системы (заболевания почек, мочевого пузыря, а также пред- стательной железы у мужчин и яичника – у женщин).
