§ 36. БУДОВА ТА ФУНКЦІЇ СПИННОГО МОЗКУ ЛЮДИНИ
Пригадайте відділи хребта людини, будову хребців. Із чого складаються центральна та периферична нервова система людини? Які нейрони називають руховими, а які – чутливими? Що таке безумовні та умовні рефлекси, нервовий центр? Що таке біла та сіра речовина? Що таке рефлекторна дуга? З яких ланок вона складається?
Ви вже знаєте, що однією зі складових центральної нервової системи людини є спинний мозок.
Яка будова спинного мозку? Спинний мозок розташований у каналі хребта, утвореному дугами хребців. Він має вигляд довгої трубки. У дорослої людини спинний мозок завдовжки 41-45 см і приблизно 1 см завтовшки. Його маса становить усього 30-32 г. Спинний мозок має два потовщення: шийне і поперекове. Ці ділянки відповідають виходу нервів, які прямують до верхніх і нижніх кінцівок.
Починається спинний мозок при основі черепа, де з’єднується з довгастим мозком (структурою головного мозку), а закінчується на рівні другого поперекового хребця пучком нервів, які відходять від нього. Тому він дещо коротший від хребта.
Ви вже знаєте, що від спинного мозку відходить 31 пара спинномозкових нервів. Ділянку, від якої починається певна пара спинномозкових нервів, називають сегментом. У межах спинного мозку розрізнюють сегменти (мал. 140):
• шийні – від них беруть початок 8 пар спинномозкових нервів;
• грудні сегменти – 12 пар;
• поперекові сегменти – 5 пар;
• крижові сегменти – 5 пар;
• куприкові сегменти – 1 пара спинномозкових нервів.
Вивчимо будову спинного мозку під час виконання лабораторного дослідження.
Мал. 140. Відділи спинного мозку: 1 – вигляд збоку; 2 – зрізи через відповідні відділи
ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
Вивчення будови спинного мозку людини (за муляжами, моделями, пластинчастими препаратами)
Обладнання та матеріали: муляжі, моделі, скелет.
Розгляньте на поперечному зрізі спинного мозку білу та сіру речовину, спинномозковий канал.
На поперечному зрізі спинного мозку можна побачити, що він складається з білої (розташована ззовні) та сірої речовини. Волокна білої речовини з’єднують між собою різні ділянки спинного мозку та формують провідні шляхи, забезпечуючи двобічні зв’язки між ним та головним мозком.
У центрі спинного мозку проходить спинномозковий канал (діаметром до 1 мм), заповнений прозорою спинномозковою рідиною (мал. 141). Вона завдяки постійному обміну з кров’ю забезпечує живлення нервової тканини, постачаючи поживні речовини та виводячи продукти обміну. Крім того, спинномозкова рідина здійснює захисну функцію: у ній є особливі клітини, які знищують збудників хвороб.
Сіра речовина оточує спинномозковий канал, утворюючи на поперечному зрізі контур, що нагадує метелика чи літеру «Н» (мал. 141). Вона має виступи – роги, які поділяють білу речовину на ділянки з провідними нервовими шляхами (висхідними та низхідними) (знайдіть їх на мал. 141). По висхідних шляхах нервові імпульси прямують до головного мозку, а по низхідних – збудження передається від головного мозку до центрів спинного мозку, а від них – до робочого органа.
У передніх рогах розташовані тіла рухових нейронів, довгі відростки яких досягають скелетних м’язів. Ці відростки утворюють передні, або рухові, корінці (мал. 141). До задніх рогів підходять відростки чутливих нейронів, які утворюють задні, або чутливі, корінці. По них надходять нервові імпульси від рецепторів шкіри, м’язів, суглобів, внутрішніх органів. У грудному і поперековому відділах спинного мозку є ще й бічні роги.
Тіла чутливих нейронів розташовані за межами спинного мозку в потовщеннях — вузлах на задніх корінцях. В отворах між двома сусідніми хребцями передні та задні корінці злиті між собою в змішані спинномозкові нерви, відгалуження яких прямують до різноманітних органів. У сірій речовині розташовані переважно вставні нейрони, які забезпечують зв’язки між чутливими та руховими.
Мал. 141. Будова спинного мозку: 1 – біла речовина; 2 – сіра речовина; 3 – спинномозковий канал; 4 – руховий корінець; 5 – чутливий корінець
ЦІКАВО ЗНАТИ! Загалом у спинному мозку людини налічують близько 13 млн нейронів, з яких 97 % – вставні.
Які оболонки вкривають спинний мозок? Спинний мозок оточують три оболонки: тверда, павутинна та м’яка (мал. 142). Тверда оболонка розташована ззовні. Вона утворена щільною волокнистою сполучною тканиною. Глибше розташована павутинна оболонка, утворена пухкою волокнистою сполучною тканиною. Безпосередньо до речовини мозку прилягає м’яка (судинна) оболонка. Вона також утворена волокнистою сполучною тканиною, але, на відміну від павутинної оболонки, містить сітку кровоносних судин. Разом з ними ця оболонка проникає в мозкову тканину. Всі три оболонки формують єдиний суцільний чохол, який оточує як спинний, так і головний мозок. Між павутинною і судинною оболонками є широкий простір, заповнений спинномозковою рідиною.
Мал. 142. Оболонки спинного мозку: 1 – м’яка; 2 – павутинна; 3 – тверда
Мал. 143. Колінний рефлекс. Завдання. Простежте шлях передачі збудження
Які функції спинного мозку? Спинний мозок виконує дві основні функції – рефлекторну та провідникову. Рефлекторна функція полягає в тому, що у спинному мозку розташовані важливі центри безумовних рефлексів. У них замикається значна кількість рефлекторних дуг. Кожний сегмент спинного мозку регулює діяльність шкіри, скелетних м’язів (крім м’язів голови) чи внутрішніх органів. Наприклад, центр сечовиділення розташований у крижовому відділі, центр розширення зіниць – у верхньому грудному сегменті, колінного рефлексу (мал. 143) – у поперековому відділі (цей рефлекс проявляється у підійманні ноги при різкому ударі по сухожиллю нижче колінної чашечки).
Ще одна функція спинного мозку – провідникова. Як ви знаєте, нервові волокна, які утворюють білу речовину, з’єднують різні відділи спинного мозку між собою та спинний мозок з головним. Нервові імпульси, що надходять у спинний мозок від рецепторів, по висхідних провідних шляхах передаються до головного мозку, а з нього по низхідних повертаються до спинного мозку, а звідти – прямують до робочих органів. Нервові волокна, які передають збудження від спинного мозку в головний, називають висхідними, а ті, які передають збудження в зворотному напрямку, – низхідними.
Нервові волокна, виконуючи провідникову функцію, забезпечують зв’язок й узгоджену роботу всіх відділів центральної нервової системи.
Отже, спинний мозок відіграє роль двостороннього провідного шляху між головним мозком і периферичною нервовою системою, а також керує простими рефлекторними діями (наприклад, відсмикування руки від гарячого предмета).
Діяльність спинного мозку перебуває під контролем головного, який регулює спинномозкові рефлекси.
Які бувають порушення діяльності спинного мозку? Порушення діяльності спинного мозку найчастіше пов’язані з травмами. Так, у разі перелому хребта порушуються зв’язки спинного мозку з головним. При цьому людина може говорити, повертати голову, їсти і пити, однак діяльність скелетних м’язів і чутливість ділянок тіла, які іннервуються сегментами спинного мозку, розташованими нижче місця ураження, повністю зникає. Наприклад, якщо ушкоджено спинний мозок у шийній частині, людина не здатна свідомо рухати ні руками, ні ногами – настає параліч. Це відсутність довільних рухів унаслідок ураження рухових центрів центральної нервової системи або рухових нервових шляхів центральної чи периферичної нервової системи.
Небезпечним захворюванням є запалення оболонок спинного мозку, яке супроводжується значним підвищенням температури тіла. Його здебільшого спричиняють мікроорганізми або переохолодження тіла. Це захворювання може привести до втрати чутливості та рухової активності.
Ключові терміни і поняття: спинний мозок, спинномозковий канал, вставні нейрони, рефлекторна та провідникова функції спинного мозку.
УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ
• Спинний мозок – частина центральної нервової системи, що має вигляд довгої трубки, розташованої у каналі хребта. Від нього відходить 31 пара спинномозкових нервів. Ділянку, з якої починається кожна пара цих нервів, називають сегментом. Біла речовина спинного мозку розміщена ззовні, а під нею – сіра речовина. У центрі проходить канал, заповнений спинномозковою рідиною. Спинний мозок виконує провідникову та рефлекторну функції.
ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ
Дайте відповідь на запитання
1. Яка будова спинного мозку? 2. Що таке сегмент спинного мозку? 3. До якого типу належать спинномозкові нерви? Скільки є пар спинномозкових нервів? 4. Які функції виконує спинний мозок? Як вони пов’язані з його будовою? 5. Які функції спинномозкової рідини?
Виберіть одну правильну відповідь
1. Укажіть, де розташовані тіла чутливих нейронів, пов’язаних зі спинним мозком: а) у передніх рогах сірої речовини; б) у задніх рогах сірої речовини; в) у білій речовині; г) у нервових вузлах, розташованих за межами спинного мозку.
2. Укажіть тип нервів, до яких належать спинномозкові: а) рухові; б) чутливі; в) змішані.
3. Укажіть кількість пар нервів, які відходять від шийних сегментів спинного мозку: а) 5; б) 7; в) 8; г) 12.
ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ. Установіть взаємозв’язок будови і функцій спинного мозку.
ПОМІРКУЙТЕ. 1. До чого може призвести пошкодження поперекового відділу спинного мозку? 2. Чим можуть бути спричинені порушення діяльності спинного мозку? Які наслідки цього порушення?
ТВОРЧЕ ЗАВДАННЯ. Схематично замалюйте і поясніть рефлекторну дугу колінного рефлексу.
§ 36. СПИННИЙ МОЗОК, ФУНКЦІЇ ТА БУДОВА
При травмі спинного мозку в людини порушуються зв’язки між нейронами, і тіло втрачає рухливість. 2014 рік приніс надію мільйонам людей, які назавжди прикуті до інвалідних візків. Приводом для оптимізму стали результати досліджень, у рамках яких швейцарські вчені навчили ходити паралізованого щура. Вони вживили гнучкі електроди в спинний мозок гризуна й адаптували параметри електричних імпульсів до нервової системи тварини. У результаті щур зміг не тільки бігати, а й долати різні перешкоди, у тому числі підніматися сходами.
ЗМІСТ
У чому полягає сутність життєвоважливих функцій спинного мозку?
Завдяки спинному мозку здійснюються будь-які рухові дії людини: встати, взяти, підняти, побігти, піти, відрізати, намалювати й багато-багато інших, що їх людина, не помічаючи, здійснює у своєму повсякденному житті. Жоден найсучасніший робот не здатний виконати й тисячної частки тих рухів і дій, які підвладні людині й здійснюються за допомогою спинного мозку. Він має нервові центри, що забезпечують роботу серця, шлунка, печінки, нирок та багатьох інших органів, без яких життя людини не можливе. За допомогою спинного мозку збирається й подається до головного мозку майже вся інформація про вплив тепла й холоду, дотику й тиску, розтягнення й болю. Життєво важливе значення спинного мозку пов’язане з двома функціями: рефлекторною й провідниковою.
Іл. 80. Спинний мозок людини як частина центральної нервової системи
Рефлекторна функція спинного мозку полягає в здійсненні рефлексів, пов’язаних з роботою скелетних м’язів (соматичні рефлекси) та регуляцією функцій внутрішніх органів (вегетативні рефлекси). Усі ці реакції здійснюються за участю сірої речовини мозку. До соматичних рефлексів належать відомі вам сухожилкові рефлекси (колінний, ахіллесів, ліктьовий). Вони легко спричиняються коротким ударом по сухожилках і мають важливе діагностичне значення для лікарів. Більш складними є ритмічні рефлекси, які проявляються в почерговій дії м’язів-згиначів і м’язів-розгиначів кінцівок. За допомогою цих рефлексів здійснюються ходіння й біг. Ще однією групою важливих рефлексів спинного мозку людини є тонічні рефлекси, що сприяють підтриманню положення тіла в просторі. Крім розглянутих соматичних рефлексів спинний мозок здійснює й багато вегетативних рефлексів. Так, у спинному мозку розташовані центри судинорухових рефлексів сечовиведення, дефекації й статевих функцій. Зазвичай рефлекси спинного мозку здійснюються під контролем нервових центрів, розміщених у головному мозку.
Іншою важливою функцією спинного мозку є провідникова. Її виконує біла речовина, що зв’язує спинний мозок із головним. Висхідні шляхи проводять нервові імпульси майже усіх видів чутливості через спинний мозок до головного мозку, а низхідні шляхи – від головного мозку до скелетних м’язів, забезпечуючи довільні рухи. При травмах спинного мозку ці провідні тракти можуть руйнуватися, й тоді людина втрачає чутливість і здатність до рухів.
Отже, СПИННИЙ МОЗОК – це відділ центральної нервової системи, що виконує рефлекторну й провідникову функції.
Як захищений спинний мозок?
Спинний мозок розташований у каналі хребта, що утворений дугами хребців. Має вигляд тяжа довжиною 41-45 см, діаметром близько 1 см і масою близько 40 г. Починається спинний мозок від стовбура головного мозку й простягається до поперекового відділу хребта.
Іл. 81. Розташування спинного мозку в каналі хребта: 1 – тверда оболонка; 2 – павутинна оболонка; 3 – спинний мозок; 4 – спинномозкова рідина; 5 – м’яка оболонка
Спинний мозок вкривають три оболонки: тверда, павутинна й м’яка. Тверда зовнішня оболонка утворена сполучною тканиною, містить нерви й судини. У цій оболонці спостерігається найвища концентрація больових рецепторів в організмі людини, у той час як у самому мозку таких рецепторів немає. Павутинна оболонка розміщується під твердою і не має судин. М’яка оболонка складається з пухкої сполучної тканини, у якій розгалужуються численні судини, що живлять мозок. Між павутинною й м’якою оболонками є підпавутинний простір, з’єднаний із центральним каналом. У порожнинах цих утворів циркулює мозкова рідина – ліквор. Вона захищає нейрони від механічних упливів, забезпечує живлення клітин усього «дерева життя» та позбавляє нейрони від продуктів обміну речовин.
Отже, у захисті спинного мозку беруть участь хребці, мозкові оболонки та мозкова рідина.
Які особливості будови спинного мозку?
Усередині стовбура спинного мозку є сіра речовина, що має вигляд метелика й утворює парні виступи – роги (передні, бічні, задні). Вона містить рухові і вставні нейрони, які контролюють рухи та функції внутрішніх органів. Зовнішня біла речовина утворена мієліновими нервовими волокнами, які утворюють канатики спинного мозку (передні, бічні, задні). Ця сукупність волокон здійснює важливі двосторонні зв’язки між спинним і головним мозком.
Спинний мозок складається з 31 сегмента, об’єднаних у відділи: шийний (8 сегментів), грудний (12 сегментів), поперековий (5 сегментів), крижовий (5 сегментів), куприковий (1 сегмент). Від кожного сегмента спинного мозку направо й наліво відходять нервові корінці. Чутливі (задні) корінці проводять інформацію від шкіри, м’язів та внутрішніх органів до спинного мозку, тому побудовані з чутливих волокон. Ці корінці відрізняються незначним потовщенням – вузлом чутливого корінця, у якому скупчуються тіла чутливих нейронів. А рухові (передні) корінці забезпечують надходження команд від центрів до робочих органів. У міжхребцевому отворі рухові й чутливі корінці з’єднуються, утворюючи великі гілки. Це змішані спинномозкові нерви. Відповідно до кількості сегментів спинний мозок має аж 31 пару нервів: 8 пар шийних, 12 пар грудних, 5 пар поперекових, 5 пар крижових і одну пару куприкових. Після виходу зі спинного мозку кожен нерв галузиться з утворенням нервових сплетень, спинномозкових вузлів, нервів, що іннервують органи (променевий, ліктьовий, міжреберні, стегновий та ін.). Найбільшим із таких нервів є стегновий.
Іл. 82. Сегменти спинного мозку людини
Передня й задня спинномозкові борозни поділяють мозковий тяж на дві симетричні поздовжні половинки.
Іл. 83. Будова спинного мозку: 1 – біла речовина; 2 – сіра речовина; 3 – чутливий корінець; 4 – вузол чутливого корінця; 5 – спинномозковий нерв; 6 – руховий корінець; 7 – підпавутинний простір; 8 – тверда оболонка; 9 – павутинна оболонка; 10 – м’яка оболонка; 11 – центральний канал; 12 – передня борозна
Отже, спинний мозок людини має сегментарну стовбурову частину, від якої формується галузиста частина, що здійснює рефлекторну та провідникову життєво важливі функцій.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Навчаємося пізнавати
Лабораторне дослідження «БУДОВА СПИННОГО МОЗКУ»
Мета: розвивати уміння розпізнавати елементи будови спинного мозку.
Обладнання: моделі, муляжі, малюнки спинного мозку.
Хід роботи
1. Розгляньте зовнішню будову спинного мозку і визначте цифри, якими позначено такі елементи будови: мозковий конус, передня борозна, бічна борозна, довгастий мозок, шийне потовщення, поперекове потовщення.
2. Розгляньте поперечний зріз спинного мозку і визначте цифри, якими позначено такі елементи внутрішньої будови: роги сірої речовини, канатики білої речовини, чутливі корінці, рухові корінці, передню борозну, задню борозну, м’яку оболонку, поперекову артерію.
3. Підсумок роботи.
Самостійна робота з ілюстраціями
Розгляньте схему рефлекторної дуги захисного соматичного рефлексу та зіставте складові елементи із позначеннями: двоголовий м’яз плеча; вставний нейрон сірої речовини; тіло рухового нейрона сірої речовини; тіло чутливого нейрона; чутливий корінець; спинний мозок; терморецептори шкіри; подразник середовища; чутлива ланка рефлекторної дуги; рухова ланка рефлекторної дуги.
РЕЗУЛЬТАТ
Оцінка
Запитання для самоконтролю
1. Що таке спинний мозок? 2. Назвіть функції спинного мозку. 3. Наведіть приклади рефлексів, які замикаються на спинному мозку. 4. Де розташований спинний мозок? 5. Назвіть оболонки спинного мозку. 6. Як розташовані сіра й біла речовина спинного мозку?
7. У чому полягає сутність життєво важливих функцій спинного мозку? 8. Як захищений спинний мозок? 9. Назвіть особливості будови спинного мозку.
10. Поясніть, чому спинний мозок називають деревом життя.