Организация серого и белого вещества в центральной и периферической нервной системе.

Напомним, что серым веществом принято называть тела и короткие отростки нейронов, а белым — нервные волокна, т.е. длинные отростки, часто покрытые миелином, имеющим белый цвет.

Белое вещество выполняет проводящую функцию, позволяя нервным импульсам двигаться от структуры к структуре внутри ЦНС, а также соединяя ЦНС с периферическими органами. Пучки параллельно идущих нервных волокон в ЦНС называются трактами, или путями. В периферической нервной системе отдельные нервные волокна собираются в нервы — пучки, окруженные соединительной тканью, в которой проходят также кровеносные и лимфатические сосуды.

Если информация по нерву идет от периферических чувствительных образований (рецепторов) в головной или спинной мозг, то такие нервы называются сенсорными (чувствительными), афферентными (центростремительными). Они передают возбуждение от органов чувств к ЦНС. Если информация по нерву идет из ЦНС к исполнительным органам (мышцам или железам), нерв называется двигательным, эфферентным (центробежным). Определение «двигательный» в данном случае не вполне точно передает функцию нерва, так как в таких нервах проходят вегетативные волокна, которые управляют деятельностью не только мышц (гладких и сердечной), но и желез. В смешанных нервах проходят как афферентные, так и эфферентные волокна. В ЦНС понятие афференты применяют по отношению к волокнам, несущим нервные импульсы в какую-либо структуру, а эфференты — по отношению к волокнам, несущим информацию от каких-либо структур. В этом случае термины «афференты» и «эфференты» относительны, так как одни и те же волокна могут быть афферентами одной структуры и в то же время эфферентами другой.

В том случае, когда нервные волокна (как афферентные, так и эфферентные) подходят к какому-либо органу, обеспечивая его связь с центральной нервной системой, принято говорить об иннервации данного органа волокном или нервом.

Серое вещество выполняет функцию приема и переработки информации. При этом тела нейронов с короткими отростками могут быть расположены друг относительно друга по-разному. Они могут образовывать кору, ядра или нервные узлы. В случае коры большое количество нервных клеток расположено слоями, причем в каждом слое находятся нейроны, сходные по строению и выполняющие определенную функцию (кора мозжечка, кора больших полушарий). В этом случае говорят о корковой (экранной) организации нейронов. Кроме того, нейроны могут образовывать достаточно компактные неслоистые скопления, которые называются нервными ганглиями, или узлами, если они находятся в периферической нервной системе, и ядрами, если они находятся в ЦНС. При четкой ядерной организации той или иной зоны ЦНС соседние ядра отделены друг от друга прослойками белого вещества. В некоторых участках нервной системы нейроны рас положены диффузно, т.е. не образуют плотных скоплений, а их межклеточное вещество пронизано большим количеством волокон, похожих под микроскопом на сеть. Такая организация нейронов называется ретикулярной, или сетчатой (ретикулярная формация).

Нервные ганглии могут быть сенсорными и вегетативными. В сенсорных ганглиях находятся чувствительные нейроны, которые получают информацию от периферических чувствительных образований - рецепторов. Такие ганглии, как правило, находятся рядом со спинным или головным мозгом. В вегетативных ганглиях находятся исполнительные нейроны вегетативной нервной системы. Эти ганглии расположены рядом со спинным мозгом (симпатическая нервная система) или рядом с иннервируемым внутренним органом (парасимпатическая нервная система).

Ядра можно разделить на сенсорные, моторные (двигательные) и переключательные. На нейронах сенсорных ядер заканчиваются (т.е. образуют синапсы) аксоны нейронов чувствительных ганглиев. Аксоны клеток моторных ядер образу ют двигательные нервы. К моторным ядрам некоторые авторы относят и вегетативные ядра, аксоны от которых идут к вегетативным ганглиям (см. гл. 7.2.1 и 8). Переключательные ядра соединяют различные структуры ЦНС, в том числе и сенсорные и моторные ядра, т.е. на нейронах переключательных ядер заканчиваются (образуют синапсы) волокна от какой-либо структуры ЦНС, а сами нейроны таких ядер, в свою очередь, посылают волокна к другой структуре.

8. Строение спинного мозга. Морфо-функциональная организация серого вещества спинного мозга. Спинной мозг (CM), medulla spinalis, самый древний отдел нервной системы. Он появляется уже у низших хордовых животных (таких как ланцетник), не имеющих головного мозга. Основные функции спинного мозга, как и большинства отделов нервной системы, — рефлекторная (позволяет управлять мышцами и внутренними органами) и проводниковая (передача в головной мозг сенсорной информации; получение из головного мозга команд, регулирующих деятельность спинного мозга).

СМ лежит внутри позвоночного канала и протянут от 1-го шейного позвонка до 2-3-го поясничного. Его длина 40 - 45 см, вес 30 - 32 г. По передней и задней поверхности спинного мозга проходят две борозды, которые делят его на две симметричные половины.

СМ имеет сегментарное строение, т.е. состоит из связанных между собой относительно стереотипно устроенных сегментов, в пределах которых замыкаются рефлекторные дуги (рис. 15). Общее число сегментов равно 31, и в соответствии с этим от СМ на всем его протяжении справа и слева отходят 31 пара передних и задних корешков, которые выходят через соответствующие межпозвоночные отверстия и, соединяясь, образуют 31 пару спинномозговых нервов. На задних корешках СМ можно увидеть расширения — спинальные (спинномозговые) ганглии. В них находятся псевдоуниполярные чувствительные нейроны.

Горизонтальный участок СМ, объединяющий нейроны, отростки которых проходят в паре спинномозговых нервов и их корешках, и называется сегментом. Сегменты СМ принято обозначать буквами, связанными с их латинскими названиями. Всего имеется 8 шейных (С — cervicale), 12 грудных (Th, или Т, — thorocale), 5 поясничных (L — lumbale), 5 крестцовых (S — sacrale) сегментов и 1 копчиковый (Сс — coccygeum) сегмент (рис. 16). Таким образом, фраза: «Грудное ядро расположено на уровне C₈-L₂» — означает, что это ядро протяну то от 8-го шейного до 2-го поясничного сегмента.

По ходу СМ располагаются шейное и поясничное утолщения. Они соответствуют местам отхождения волокон, иннервирующих руки и ноги.

В ходе эмбриогенеза рост спинного мозга в длину отстает от роста позвонков. В результате спинномозговые нервы, вначале отходившие от спинного мозга через межпозвоночные отверстия перпендикулярно к его поверхности, постепенно смещаются вниз, отходя от спинного мозга уже под углом (а в нижних сегментах даже вертикально). Пучок нервов, расположенных ниже окончания спинного мозга внутри позвоночного канала, получил название конский хвост (см. рис. 16).

На уровне каждого сегмента спинного мозга по центростремительным (афферентным) волокнам в ЦНС поступает ин формация от строго определенных участков («этажей») тела. И, соответственно, от каждого сегмента спинного мозга по центробежным (эфферентным) волокнам поступают управляющие импульсы к определенным мышцам тех же «этажей». Так, от шейных и верхних грудных сегментов спинного мозга отходят нервы к мышцам шеи, верхних конечностей (корешки L₂ – S₂) и органам, расположенным в грудной полости. Нижние грудные и верхние поясничные сегменты иннервируют мышцы туловища и органы брюшной полости. Нижние поясничные и крестцовые сегменты связаны с мышцами нижних конечностей (корешки L₂-S₂) и органами, расположенными в тазовой области.

На поперечном срезе через СМ видно, что снаружи у него расположено белое вещество, а внутри — серое.

Серое вещество подразделяется на передние (вентральные) и задние (дорсальные) рога. Между ними вокруг спинномозгового канала лежит промежуточное вещество. На уровне С₈-L₂ - сегментов оно имеет выросты — боковые (латеральные) рога. Задние рога достигают поверхности спинного мозга, боковые и передние — никогда. На срезе серое вещество в целом имеет характерную форму бабочки (рис. 17). Серое вещество всех сегментов СМ образует столбы серого вещества — передние, боковые и задние.

В белом веществе СМ выделяют три пары симметрично расположенных канатиков. Дорсальные лежат между задними рогами серого вещества, вентральные — между передними рогами, латеральные — между задним и передним рогом каждой стороны.

6.2. Рефлекторные дуги спинного мозга

Для того чтобы понять, чем образовано и как функционирует серое и белое вещество СМ, необходимо рассмотреть дугу спинномозгового рефлекса. При этом нужно учитывать, что с участием СМ осуществляются самые разные реакции, в том числе произвольные движения, управляющиеся головным мозгом. Однако существуют и относительно простые безусловные (т.е. идущие по врожденной заданной программе) рефлексы СМ, которые он способен реализовывать самостоятельно. Эти рефлексы подразделяются на реакции внутренних органов (вегетативные рефлексы) и реакции скелетной мускулатуры (соматические рефлексы).

С помощью СМ осуществляются безусловные рефлексы внутренних органов (вегетативные рефлексы) и простейшие безусловные рефлексы скелетной мускулатуры (соматические рефлексы).

Рассмотрим рефлекторную дугу спинного мозга на примере соматического коленного рефлекса (рис. 18). Это простейший безусловный рефлекс, в дугу которого, как уже отмечалось (см. 5.3), входят только два нейрона - чувствительный и двигательный. Подобные рефлексы называют еще моносинаптическими, так как в дуге рефлекса присутствует только один центральный (т.е. расположенный в ЦНС) синапс между нейронами; следующий синапс уже нервно-мышечный.

Рис. 18. Дуга моносинаптического спинномозгового рефлекса:

1 — мышечный рецептор; 2 — псевдоуниполярный (чувствительный)

нейрон спинномозгового ганглия; 3 — исполнительный нейрон

(мотонейрон); 4— нервно-мышечный синапс

Спинальные ганглии в задних корешках спинного мозга образованы скоплением псевдоуниполярных чувствительных нейронов. Такие нейроны имеют очень длинный периферический отросток, который функционально является дендритом. Периферические отростки псевдоуниполярных нейронов проводят информацию от самых разных рецепторов — кожных (тактильных, температурных, болевых), мышечно-суставных (проприорецепторов), от рецепторов внутренних органов (висцерорецепторов). В случае коленного рефлекса концевые разветвления такого дендрита возбуждаются при растяжении четырехглавой мышцы бедра в результате удара по ее сухожилию. Нервный импульс по дендриту проводится к телу псевдоуниполярной клетки и дальше по относительно короткому аксону — в СМ. В вентральном роге серого вещества этот аксон образует синапс на мотонейроне (исполнительном нейроне) в передних рогах спинного мозга и в свою очередь возбуждает его. Нервный импульс по аксону мотонейрона доходит до растянутой мышцы и через нервно-мышечный синапс запускает ее сокращение. В результате мышца укорачивается, и коленный сустав разгибается. Сходные рефлексы можно получить при растяжении любой другой мышцы наше го тела.

Дуги более сложных рефлексов (например, сгибание руки в ответ на болевой стимул) имеют вставочные нейроны в задних рогах и в промежуточном веществе спинного мозга. Такие рефлексы называют полисинаптическими (рис.19).

Обе рассмотренные рефлекторные дуги являются дугами соматических рефлексов (рефлексов скелетной мускулатуры). Дуги вегетативных рефлексов заметно отличаются от соматических (см. рис. 19, Б). Основное отличие состоит в местонахождении исполнительного нейрона в рефлекторной дуге. Этот нейрон расположен не в ЦНС (как в соматической нервной системе), а в периферическом вегетативном ганглии. Чувствительные нейроны вегетативной нервной системы находятся там же, где и чувствительные нейроны соматической нервной системы — в спинальных ганглиях на задних корешках спинного мозга. Затем может следовать цепочка вставочных центральных нейронов. Последний (а иногда единственный) центральный нейрон вегетативной дуги в СМ расположен или в боковых рогах серого вещества (симпатические нейроны), или в промежуточном веществе крестцового отдела (парасимпатические нейроны). Аксон этого эфферентного нейрона направляется к нейронам вегетативного ганглия.

Изучив дуги спинномозговых рефлексов, можно понять, чем образованы задние и передние корешки, а также спинномозговые нервы. Дендриты (периферические отростки) псевдоуниполярных нейронов идут в составе соответствующего спинномозгового нерва, а аксоны, образуя дорсальные (чувствительные) корешки, входят в СМ. Большая часть этих аксонов заканчивается (образует синапсы) на вставочных нейронах, или мотонейронах, меньшая часть в составе белого вещества поднимается в головной мозг.

Вентральные (двигательные) корешки образованы аксона ми мотонейронов и центральных вегетативных нейронов. Таким образом, спинномозговые нервы являются смешанными, так как образованы волокнами двух типов - афферентными (центростремительными) сенсорными и эфферентными (центробежными) исполнительными, т.е. идущими к разного типа мышцам и железам.

6.3. Серое вещество спинного мозга

Серое вещество СМ содержит три группы мультиполярных нейронов:

1) корешковые— это мотонейроны и эфферентные нейроны вегетативной нервной системы, их аксоны образуют передние корешки;

2) пучковые — аксоны этих нейронов образуют пути, соединяющие между собой сегменты спинного мозга и восходящие проекционные пути, идущие к головному мозгу; это переключательные нейроны;

3) внутренние — аксоны соединяют нейроны спинного мозга и не выходят за границы серого вещества.

В целом серое вещество СМ представляет собой нейроны, сгруппированные в ядра. Все серое вещество принято разделять в спинно-брюшном направлении на 9 пластин, в каждой из которых преобладают нейроны определенного типа. Первые пять пластин находятся в дорсальных рогах, VI пластина расположена в основании дорсальных рогов, VII образует промежуточное вещество, VIII расположена на переходе от промежуточного вещества к вентральным рогам, IX образует вентральные рога. Пластины протянуты в ростро-каудальном направлении вдоль всего СМ.

В задних рогах находятся вставочные нейроны, которые или входят в состав рефлекторных дуг, замыкающихся на уровне сегмента, или образуют восходящие пути, проводящие сенсорную информацию в головной мозг. Ближе всего к поверхности дорсального рога находятся интернейроны, переключающие и обрабатывающие болевую рецепцию (пластины I - III). Несколько вентральнее лежат клетки, аксоны которых проводят импульсы от кожных рецепторов (пластины IV - V). Глубже всего в задних рогах (пластина VI) расположены интернейроны, получающие информацию от мышечных рецепторов. Нейроны IV - VI слоев объединяют в собственное ядро СМ — зону обработки и передачи в ГМ тактильной и проприоцептивной чувствительности. В медиодорсальной части пластины VII на уровне С₈-L₂ лежит крупное грудное ядро (ядро Кларка), от которого начинается задний спинно-мозжечковый тракт (см. ниже).

В VII пластине лежит промежуточное ядро. В нем находятся вставочные нейроны, на которых образуют синапсы нисходящие волокна из головного мозга. Сюда же из дорсальных рогов поступают сенсорные сигналы. Таким образом, промежуточное ядро можно охарактеризовать как зону «принятия решения» о запуске какой-либо реакции — соматической или вегетативной. Запуск реакции может быть вызван либо командой из головного мозга (осуществление произвольного движения), либо сенсорным стимулом (врожденные рефлексы СМ). Более того, эти два типа входных влияний могут конкурировать и тогда произвольный контроль способен, например, тормозить сгибание руки в ответ на болевой раздражитель. Аксоны этих нейронов в свою очередь передают информацию на мотонейроны (или на вегетативные нейроны), в результате чего работа мышц может управляться не только через спинномозговые рефлекторные дуги, но и произвольными командами из головного мозга.

Нейроны боковых рогов (C₈-L₂) принадлежат симпатической нервной системе (см. гл. 8). Их аксоны выходят из спинного мозга в составе передних корешков. В крестцовом отделе боковых рогов нет, но здесь в промежуточной зоне находятся нейроны парасимпатической нервной системы, аксоны которых также входят в состав передних корешков.

В передних рогах серого вещества находятся мотонейроны. Это одни из наиболее крупных нейронов ЦНС. Они расположены не беспорядочно, а соответственно иннервируемым им мышцам. Так, сокращения мышц туловища запускаются мотонейронами, расположенными более вентрально, а мышц конечностей — расположенными более дорсально. При этом нейроны, иннервирующие мышцы - сгибатели и мышцы - разгибатели, размещены в разных участках. Передние рога наиболее развиты в шейном и крестцовом отделах, где находятся мотонейроны, иннервирующие конечности.