Что такое спинальные нейроны

Физиология
История физиологии
Методы физиологии

Корешки спинного мозга

Спинной мозг — наиболее древнее образование центральной нервной системы. Спинной мозг расположен в позвоночном канале и представляет собой нервный тяж с дорсальными и вентральными корешками, который переходит в ствол головного мозга.

Спинной мозг человека состоит из 31-33 сегментов: восемь шейных (С₁- С₈), 12 грудных (Th₁ — Th₁₂), пять поясничных (L₁ — L₅), пять крестцовых (S₁ - S₅) один-три копчиковых (Со₁ — Co₃).

От каждого сегмента отходит две пары корешков.

Задний корешок (дорсальный) — состоит из аксонов афферентных (чувствительных) нейронов. На нем есть утолщение — нервный узел, в котором находятся тела чувствительных нейронов.

Передний корешок (вентральный) образован аксонами эфферентных (двигательных) нейронов и аксонами преганглионарных нейронов вегетативной нервной системы.

Задние корешки образуют чувствительные афферентные пути спинного мозга, а передние — двигательные эфферентные пути (рис. 1А). Такое расположение афферентных и эфферентных волокон было установлено еще в начале XX в. и получило название закона Белла-Мажанди, причем количество афферентных волокон больше количества двигательных волокон.

После перерезки передних корешков на одной стороне наблюдается полное выключение двигательных реакций, но чувствительность сохраняется. Перерезка задних корешков выключает чувствительность, но не приводит к утрате двигательных реакций мускулатуры.

Если перерезать с правой стороны задние, а с левой — передние корешки, то ответная реакция будет возникать только у правой лапки при раздражении левой (рис. 1Б). Если же перерезать передние корешки на правой стороне, а все остальные сохранить, то на любое раздражение будет отвечать только левая лапка (рис. 1В).

При повреждении спинномозговых корешков возникает расстройство движений.

Передний и задний корешки соединяются и образуют смешанный спинномозговой нерв (31 пара), иннервирующий конкретный участок скелетной мускулатуры, — принцип метамерности.

Рис. 1. Влияние перерезки корешков на эффект раздражения лапки лягушки:

А — до перерезки; Б — после перерезки правого заднего и левого переднего корешков; В — после перерезки правого переднего корешка. Стрелками показано место нанесения раздражения на лапку (толстые стрелки) и направление распространения импульса (тонкие стрелки)

Нейроны спинного мозга

Спинной мозг человека содержит около 13 млн нейронов, из них 3% — мотонейроны, 97% — вставочные. Функционально нейроны спинного мозга можно разделить на четыре основные группы:

мотонейроны, или двигательные, — клетки передних рогов, аксоны которых образуют передние корешки;
интернейроны — получающие информацию от спинальных ганглиев и располагающиеся в задних рогах. Эти нейроны реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения;
симпатические и парасимпатические — расположены в боковых рогах. Аксоны этих нейронов выходят из спинного мозга в составе передних корешков;
ассоциативные — клетки собственного аппарата спинного мозга, устанавливающие связи внутри и между сегментами.

Двигательные, или мотонейроны (3 %):

а-мотонейроны: фазические (быстрые); тонические (медленные);
у-мотонейроны

Вставочные, или интернейроны (97 %):

собственные, спинальные;
проекционные

В центральной части спинного мозга находится серое вещество. Оно состоит преимущественно из тел нервных клеток и образует выступы — задние, передние и боковые рога.

В прилежащих спинальных ганглиях располагаются афферентные нервные клетки. Длинный отросток афферентной клетки находится на периферии и образует воспринимающее окончание (рецептор), а короткий заканчивается в клетках задних рогов. В передних рогах расположены эфферентные клетки (мотонейроны), аксоны которых иннервируют скелетные мышцы, а в боковых рогах — нейроны вегетативной нервной системы.

В сером веществе находятся многочисленные вставочные нейроны. Среди них имеются особые тормозные нейроны — клетки Реншоу. Вокруг серого вещества располагается белое вещество спинного мозга. Оно образовано нервными волокнами восходящих и нисходящих путей, соединяющих различные участки спинного мозга друг с другом, а также спинной мозг с головным.

Нейроны в спинном мозге бывают трех видов: промежуточные, моторные (эффекторные) и вегетативные.

Спинальные нейроны отличаются морфологией и функциями. Среди них выделяют нейроны соматической и нейроны автономной частей нервной системы.

Чувствительные нейроны располагаются за пределами спинного мозга, но их аксоны в составе задних корешков следуют в спинной мозг и заканчиваются образованием синапсов на вставочных (интернейронах) и моторных нейронах. Чувствительные нейроны относятся к группе ложноуниполярных, длинный дендрит которых следует к органам и тканям, где образуют своими окончаниями сенсорные рецепторы.

Интернейроны сосредоточены в задних рогах, а их аксоны не выходят за пределы ЦНС. Спинальные интернейроны в зависимости от траектории хода и расположения аксонов делятся на три подгруппы. Сегментные интернейроны образуют связи между нейронами выше- и нижерасположенных сегментов спинного мозга. Эти интернейроны принимают участие в координации возбуждения мотонейронов и сокращения группы мышц в пределах данной конечности. Проприоспинальные интернейроны — это интернейроны, аксоны которых следуют к нейронам многих сегментов спинного мозга, координируют их активность, обеспечивая точные движения всех конечностей и устойчивость позы при стоянии и передвижении. Трактоспи- нальные интернейроны — это интернейроны, образующие аксонами восходящие афферентные проводящие пути к вышележащим структурам головного мозга.

Одной из разновидностей интернейронов являются тормозные клетки Реншоу, с помощью которых осуществляется возвратное торможение активности моторных нейронов.

Двигательные нейроны спинного мозга представлены а- и у-мотонейронами, расположенными в передних рогах серого вещества. Их аксоны выходят за пределы спинного мозга. Большинство а-мотонейронов являются крупными клетками, на которые конвергируют тысячи аксонов других чувствительных и вставочных нейронов спинного мозга и нейронов более высоких уровней ЦНС.

Мотонейроны спинного мозга, иннервирующие скелетные мышцы, группируются в пулы, контролирующие группы мыщц, выполняющие близкие или однородные задачи. Например, нейронные пулы, иннервирующие мышцы оси тела (околопозвоночные, длинные мышцы спины), располагаются в сером веществе мозга медиально, а те моторные нейроны, которые иннервируют мышцы конечностей — латсрально. Нейроны, иннервирующие мышцы-флексоры конечностей находятся латеральное, а иннервирующие мышцы-экстензоры — медиальнее.

Между этими пулами мотонейронов локализуются область с сетью интернейронов, которые соединяют между собой латеральные и медиальные пулы нейронов в пределах данного сегмента и других сегментов спинного мозга. Интернейроны составляют большинство клеток спинного мозга и образуют большинство синапсов на а-мотонейронах.

Максимальная частота потенциалов действия, которую могут генерировать а-мотонейроны, составляет лишь около 50 импульсов в секунду. Это вызвано тем, что потенциал действия а-мотонейронов имеет длительную следовую гиперполяризацию (до 150 мс), во время которой возбудимость клетки снижена. Текущая частота генерации моторными нейронами нервных импульсов зависит от результатов интеграции ими возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов.

Кроме того, на генерацию нервных импульсов мотонейронами спинного мозга оказывает влияние механизм возвратного торможения, реализуемый через нейронную цепь: а-мо- гонейрон — клетка Реншоу. Когда мотонейрон возбужден, его нервный импульс по ответвлению аксона мотонейрона поступает к тормозной клетке Реншоу, активирует се, а она посылает свой нервный импульс к аксонной терминали, заканчивающейся тормозным синапсом на мотонсйронс. Высвобождаемый тормозной нейромедиатор глицин тормозит активность мотонейрона, предотвращая его перевозбуждение и избыточное напряжение иннервируемых им волокон скелетной мышцы.

Таким образом, а-мотонейроны спинного мозга являются тем общим конечным путем (нейроном) ЦНС, воздействуя на активность которого различные структуры ЦНС могут влиять на тонус мышц, его распределение в различных мышечных группах, характер их сокращения. Активность сх-мотонейронов определяется действием возбуждающих — глутамат и аспартат и тормозных — глицин и ГАМК-нейромедиаторов. Модуляторами активности мотонейронов являются пептиды — энкефа- лин, субстанция Р, пептид У, холсцистокинин и др.

Активность а-мотонейронов существенно зависит также от поступления к ним афферентных нервных импульсов от про- приорецепторов и других сенсорных рецепторов по аксонам чувствительных нейронов, конвергирующих на моторные нейроны.

В отличие от а-мотонейронов v-мотонейроны иннервируют не сократительные (экстрафузальные) мышечные волокна, а интрафузальные мышечные волокна, расположенные внутри веретен. Когда у-мотонейроны активны, они посылают больший поток нервных импульсов к этим волокнам, вызывают их укорочение и увеличивают чувствительность к расслаблению мышцы. К у-мотонейронам не поступают сигналы от проприорецепторов мышц и их активность полностью зависит от влияния на них вышележащих двигательных центров головного мозга.

В спинном мозге находятся центры (ядра), участвующие в регуляции многих функций органов и систем организма.

Так, в передних рогах морфологи выделяют шесть групп ядер, представленных моторными нейронами, иннервирующими поперечно-полосатые мышцы шеи, конечностей, туловища. Кроме того, в вентральных рогах шейного отдела имеются ядра добавочного и диафрагмального нервов. В задних рогах спинного мозга сосредоточены вставочные нейроны, а в боковых — нейроны АНС. В грудных сегментах спинного мозга выделяют дорсальное ядро Кларка, которое представлено скоплением интернейронов.

В иннервации скелетных мышц, гладких мышц внутренних органов и особенно кожи выявляется метамерный принцип. Сокращение мышц шеи контролируется моторными центрами шейных сегментов С1-С4, диафрагмы — сегментами СЗ-С5, рук — скоплением нейронов в области шейного утолщения спинного мозга C5-Th2, туловища — Th3-L1, ног — нейронами поясничного утолщения L2-S5. Афферентные волокна чувствительных нейронов, иннервирующих кожу шеи и рук поступают в верхние (шейные) сегменты спинного мозга, область туловища — в грудные, ног — поясничные и крестцовые сегменты.

Рис. Области распространения афферентных волокон спинного мозга

Обычно под центрами спинного мозга понимают его сегменты, в которых замыкаются спинальные рефлексы и отделы спинного мозга, в которых сосредоточены нейронные группы, обеспечивающие регуляцию определенных физиологических процессов и реакций. Например, спинальные жизненно важные отделы дыхательного центра представлены мотонейронами передних рогов 3-5-го шейных и средних грудных сегментов. Если эти отделы мозга повреждены, то дыхание может остановиться и наступает смерть.

Области распространения окончаний эфферентных нервных волокон, идущих от соседних спинальных сегментов к иннервируемым структурам тела, и окончаний афферентных волокон частично перекрываются: нейроны каждого сегмента иннервируют не только свой метамер, но и половину выше- и нижележащего метамера. Таким образом, каждый метамер тела получает иннервацию от грех сегментов спинного мозга, а волокна одного сегмента имеют свои окончания в трех метамерах (дерматомах).

Метамерный принцип иннервации в меньшей степени соблюдается в АНС. Так, например, волокна верхнего грудного сегмента симпатической нервной системы иннервируют множество структур, включая слюнные и слезные железы, гладкие миоциты сосудов лица и головного мозга.

Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде симметрично расположенных двух передних и двух задних рогов в шейном, поясничном и крестцовом отделах. Серое вещество распределено на ядра, вытянутые по длине спинного мозга, и на поперечном разрезе располагается в форме буквы Н. В грудном отделе спинной мозг имеет, помимо названных, еще и боковые рога (рис. 4.9).

Задние рога выполняют главным образом сенсорные функции и содержат нейроны, передающие сигналы в вышележащие центры, в симметричные структуры противоположной стороны либо к передним рогам спинного мозга.

Начиная с I грудного сегмента спинного мозга и до первых поясничных сегментов, в боковых рогах серого вещества располагаются нейроны симпатического, а в крестцовых — парасимпатического отдела автономной (вегетативной) нервной системы.

Спинной мозг человека содержит около 13 млн. нейронов, из них 3% — мотонейроны, а 97% — вставочные. Функционально нейроны спинного мозга можно разделить на 4 основные группы:

1) мотонейроны, или двигательные, — клетки передних рогов, аксоны которых образуют передние корешки;

2) интернейроны — нейроны, получающие информацию от спинальных ганглиев и располагающиеся в задних рогах. Эти нейроны реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения;

3) симпатические, парасимпатические нейроны расположены преимущественно в боковых рогах. Аксоны этих нейронов выходят из спинного мозга в составе передних корешков;

4) ассоциативные клетки — нейроны собственного аппарата спинного мозга, устанавливающие связи внутри и между сегментами.

В средней зоне серого вещества (между задним и передним рогами) спинного мозга имеется промежуточное ядро (ядро Кахаля) с клетками, аксоны которых идут вверх или вниз на 1—2 сегмента и дают коллатерали на нейроны ипси- и контралатеральной стороны, образуя сеть. Подобная сеть имеется и на верхушке заднего рога спинного мозга — эта сеть образует так называемое студенистое вещество (желатинозная субстанция Роланда) и выполняет функции ретикулярной формации спинного мозга.

Средняя часть серого вещества спинного мозга содержит преимущественно короткоаксонные веретенообразные клетки (промежуточные нейроны), выполняющие связующую функцию между симметричными отделами сегмента, между клетками его передних и задних рогов.

Мотонейроны. Аксон мотонейрона своими терминалами иннервирует сотни мышечных волокон, образуя мотонейронную единицу. Чем меньше мышечных волокон иннервирует один аксон (т. е. чем меньше количественно мотонейронная единица), тем более дифференцированные, точные движения выполняет мышца (см. раздел 2.4).

Несколько мотонейронов могут иннервировать одну мышцу, в этом случае они образуют так называемый мотонейронный пул. Возбудимость мотонейронов одного пула различна, поэтому при разной интенсивности раздражения в сокращение вовлекается разное количество волокон одной мышцы. При оптимальной силе раздражения сокращаются все волокна данной мышцы; в этом случае развивается максимальное сокращение мышцы.

Мотонейроны спинного мозга функционально делят на α- и γ-нейроны.

α-Мотонейроны образуют прямые связи с чувствительными путями, идущими от экстрафузальных волокон мышечного веретена, имеют до 20 000 синапсов на своих дендритах и характеризуются низкой частотой импульсации (10—20 в секунду), γ-Мотонейроны, иннервирующие интрафузальные мышечные волокна мышечного веретена, получают информацию о его состоянии через промежуточные нейроны. Сокращение интрафузального мышечного волокна не приводит к сокращению мышцы, но повышает частоту разрядов импульсов, идущих от рецепторов волокна в спинной мозг. Эти нейроны обладают высокой частотой импульсации (до 200 в секунду).

Интернейроны. Эти промежуточные нейроны, генерирующие импульсы с частотй до 1000 в секунду, являются фоновоактивными и имеют на своих дендритах до 500 синапсов. Функция интернейронов заключается в организации связей между структурами спинного мозга и обеспечении влияния восходящих и нисходящих путей на клетки отдельных сегментов спинного мозга. Очень важной функцией интернейронов является торможение активности нейронов, что обеспечивает сохранение направленности пути возбуждения. Возбуждение интернейронов, связанных с моторными клетками, оказывает тормозящее влияние на мышцы-антагонисты.

Нейроны симпатического отдела автономной системы. Расположены в боковых рогах сегментов грудного отдела спинного мозга. Эти нейроны являются фоновоактивными, но имеют редкую частоту импульсации (3—5 в секунду).

Нейроны парасимпатического отдела автономной системы. Локализуются в сакральном отделе спинного мозга и являются фоновоактивными.

В случаях изолированного поражения заднего рога утрачивается болевая и температурная чувствительность на стороне повреждения, а тактильная и проприоцептивная сохраняется, так как из заднего корешка аксоны температурной и болевой чувствительности идут в задний рог, а аксоны тактильной и проприоцептивной — прямо в задний столб и по проводящим путям поднимаются вверх.

Вследствие того, что аксоны вторых нейронов болевой и температурной чувствительности идут на противоположную сторону через переднюю серую спайку спинного мозга, при повреждении этой спайки на теле симметрично утрачивается болевая и температурная чувствительность.

Поражение переднего рога и переднего корешка спинного мозга приводит к параличу мышц, которые теряют тонус, атрофируются, при этом исчезают рефлексы, связанные с пораженным сегментом.

В случае поражения боковых рогов спинного мозга исчезают кожные сосудистые рефлексы, нарушается потоотделение, наблюдаются трофические изменения кожи, ногтей. При одностороннем поражении парасимпатического отдела автономной нервной системы на уровне крестцовых отделов спинного мозга нарушений дефекации и мочеиспускания не наблюдается, так как корковая иннервация этих центров является двусторонней.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Так, в заднем канатике спинного мозга располагается тонкий пучок, по которому передаются импульсы от нижних конечностей. Этот пучок представлен как в шейных, так и в пояснично-крестцовых сегментах. Напротив, клиновидный пучок, передающий импульсы от верхних конечностей, не представлен в поясничных сегментах спинного мозга.

Несмотря на то, что деление спинного мозга на пронумерованные сегменты (как указано выше) соответственно парам спинномозговых корешков довольно удобно для практического использования, фактически спинной мозг не имеет четкого сегментарного строения. Группы ядер, видимые на поперечных срезах спинного мозга, на самом деле представляют собой часть непрерывных клеточных столбиков, которые в большинстве случаев распространяются на несколько сегментов.

Поперечные срезы спинного мозга на различных уровнях.

а) Типы нейронов спинного мозга. Нейроны спинного мозга наименьшего размера (диаметром 5-20 нм) — промежуточные, их тела располагаются в спинном мозге. В то время как отростки одних промежуточных нейронов располагаются в пределах одного сегмента спинного мозга, аксоны других промежуточных нейронов распространяются в составе белого вещества спинного мозга на несколько сегментов вверх или вниз, тем самым обеспечивая связь между ними. Такие аксоны называют проприоспинальными (собственными) волокнами, которые формируют собственные пучки.

Большинство таких промежуточных нейронов участвует в формировании спинномозговых рефлексов. Другие промежуточные нейроны располагаются между волокнами нисходящих путей и мотонейронами, участвующими в регуляции двигательной активности. Кроме того, функция некоторых промежуточных нейронов заключается в проведении чувствительных импульсов от низших уровней ЦНС к высшим.

Наиболее крупные нейроны в спинном мозге — а-мотонейроны (диаметром 5-20 нм), которые иннервируют скелетные мышцы. Среди них в сером веществе передних рогов диффузно располагаются меньшие по размеру у-мотонейроны, осуществляющие эфферентную иннервацию нервно-мышечных веретен. В средней части передних рогов находятся клетки Реншоу, функция которых заключается в торможении а-мотонейронов.

На основе цитоархитектонических характеристик (например, размер нейронов, особенности окраски, наличие рецепторов и нейронных связей) серое вещество спинного мозга принято разделять на 10 слоев (спинномозговых пластинок), называемых пластинами Рекседа. Эти пластины были выделены с описательной целью, и не всегда какой-либо пластине соответствует определенная функция. Структура пластин меняется в зависимости от изучаемого уровня спинного мозга: в то время как на одном уровне в пределах пластины можно наблюдать определенные ядра, на другом уровне они будут выражены не так явно.

Два сегмента спинного мозга. Изображена столбчатая организация ядер переднего рога спинного мозга.
Спинномозговые пластинки (пластины Рекседа) (I-X) и скопления тел нейронов (ядра) на среднем грудном уровне спинного мозга.

б) Спинальные ганглии. Спинальные, или заднекорешковые, ганглии (спинномозговые узлы) расположены по ходу задних корешков спинного мозга в области межпозвоночных отверстий. В этой области передние и задние корешки соединяются и формируют спинномозговые нервы. Грудные спинальные ганглии содержат около 50000 униполярных нейронов, а проводящие пути чувствительной иннервации от верхних и нижних конечностей — около 100000. От тела униполярных (или, точнее, псевдоуниполярных) нейронов отходит только один отросток — короткий стволовой аксон. В связи с этим аксоны и дендриты этих нейронов морфологически неотличимы. Отдельные клетки ганглия окружены модифицированными шванновскими клетками — амфицитами (клетками-сателлитами,или мантийными глиоцитами).

1. Центральные окончания чувствительных нервных волокон. В зоне вступления волокон заднего корешка в спинной мозг чувствительные нервные волокна делятся на внутренние и наружные пучки. Внутренний пучок содержит крупные и средние волокна, которые в дальнейшем в пределах заднего канатика делятся на восходящие и нисходящие ветви. Затем ход волокон ветвей отклоняется в сторону заднего рога спинного мозга, где часть из них образует синапсы в области заднего ядра (ядра Кларка). Наиболее крупные восходящие волокна поднимаются до ядер задних столбов (тонкое/клиновидное) в продолговатом мозге, формируя при этом основную часть нервных волокон в составе тонкого и клиновидного пучков.

Наружный пучок образован небольшими волокнами (А δ-и С-волокна), которые при вступлении в спинной мозг делятся на восходящие и нисходящие ветви в области пучка Лиссауэра и образуют синапсы с нейронами в составе желатинозной субстанции. Некоторые волокна образуют синапсы с дендритами нейронов в собственном ядре, с которого начинается спинно-таламический проводящий путь.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 15.11.2018

Нейроны спинного мозга

Существует функциональное деление нейронов на 4 группы. В первую группу входят мотонейроны, или двигательные нейроны, расположенные в передних рогах, а их аксоны образуют передние корешки. Вторую группу составляют интернейроны – промежуточные нейроны, расположенные в задних рогах и получающие информацию от чувствительных ганглиев. Они реагируют на болевые, температурные, тактильные и проприоцептивные раздражители. Интернейроны отвечают за висцеромоторные рефлексы. Кроме того, они обеспечивают восходящие и нисходящие тормозные и возбуждающие влияния на клетки выше- и нижележащих структур спинного мозга. Интернейроны участвуют в реципрокном торможении.

Третья группа нейронов – это симпатические и парасимпатические нейроны, расположенные в боковых рогах. Аксоны этих клеток выходят из спинного мозга в составе передних корешков. Разряды симпатических нейронов синхронизируются с колебаниями артериального давления.

К четвертой группе относят ассоциативные нейроны, обеспечивающие внутрии межсегментарные связи.

В средней части спинного мозга находится промежуточное ядро, содержащее нейроны, аксоны которых образуют сеть – студенистое вещество (желатинозную субстанцию Роланда), или ретикулярную формацию спинного мозга.

Мотонейроны спинного мозга делят на альфа и гамма-нейроны. Альфа-мотонейроны иннервируют экстрафузальные мышечные волокна, обеспечивая мышечное сокращение. На дендритах этих клеток располагается около 20 тысяч синапсов. Альфа-мотонейроны обладают низкой частотой импульсации (10 -20 в сек). Гамма-мотонейроны иннервируют интрафузальные мышечные волокна мышечного веретена. Они обладают высокой частотой импульсации (до 200 в сек). Главная функция гамма-мотонейрс нов состоит в предотвращении во время сокращения экстрафу зальных волокон расслабления мышечных веретен. Возбуждс ние гамма-мотонейронов способствует развитию начавшегося движения и используется для выполнения особенно тонких " мелких движений. Это сервомеханизм для оптимизации движений.

Что такое спинальные нейроны

Корешки спинного мозга

Нейроны спинного мозга

Похожие главы из других книг: