Rdzeń kręgowy: anatomia i fizjologia
Jak zapewne wiesz, rdzeń kręgowy razem z mózgiem, jest częścią Ośrodkowego Układu Nerwowego (OUN). Jego przedłużenie przechodzi od otworu potylicznego czaszki do około pierwszego kręgu lędźwiowego.
31 nerwy rdzeniowe są połączone wzdłuż rdzenia kręgowego. Składa się on z substancji szarej, w której znajdują się neurony. To z kolei jest otoczone przez substancję białą, w której znajdują się aksony. Co ciekawe, rozkład substancji szarej i substancji białej w rdzeniu kręgowym jest przeciwieństwem rozkładu w mózgu. Z drugiej strony, kręgi, więzadła podtrzymujące, opony mózgowe i płyn mózgowo-rdzeniowy chronią rdzeń kręgowy.
Rdzeń kręgowy pełni różne funkcje. Jest odpowiedzialny za otrzymywanie i przetwarzanie (w powierzchowny sposób) informacji od zmysłów. Przesyła również informacje układu ruchu z mózgu. Funkcje te mają ogromne znaczenie. Uraz rdzenia kręgowego może spowodować poważne skutki, takie jak porażenie na poziomie ruchów mięśni lub utrata czucia.
Substancja szara a rdzeń kręgowy
Ta substancja szara, w przeciwieństwie do mózgu, znajduje się w wewnętrznej części rdzenia kręgowego. Jest to miejsce, w którym zlokalizowane są ciała neuronów i gdzie informacje są przetwarzane. Jest to konfigurowane w różnych rogach: brzusznym, potylicznym, bocznym i pośrednim.
- Róg potyliczny: odpowiedzialny za informacje od zmysłów.
- Strefa pośrednia: miejsce, w którym znajdują się inter-neurony gdzie występują połączenia neuronów. Są neuronami skojarzeniowymi.
- Róg boczny: występuje tylko na poziomie klatki piersiowej i lędźwi. Odpowiada za homeostazę organizmu, regulując automatyczny układ nerwowy.
- Korzeń brzuszny: odpowiada za informacje o ruchu mięśni.
Ponadto wewnątrz tej substancji szarej znajduje się kilka jąder o różnych funkcjach:
- I-IV: Odpowiedzialny za doznania z receptorów zewnętrznych. Zapisują odczucia, które otrzymują z zewnętrznych bodźców, takich jak światło.
- V-VI: Odpowiedzialny za wrażenia proprioceptywne. Zgłaszają bodźce generowane wewnętrznie.
- VIII: Przewodzi przekaźnik między śródmózgowiem a móżdżkiem. Jest to miejsce, w którym neurony pochodzące z śródmózgowia przejmują kontrolę nad móżdżkiem i vice versa.
- IX: Główny obszar układu ruchu. Jest to miejsce, w którym schodzą się ciała neuronowe pochodzące z kory ruchowej i bezpośrednich impulsów ruchu.
- X: Jądro otaczające przewód centralny i zawierający komórki glejowe, które są neuronami wspierającymi.
Substancja szara rdzenia kręgowego jest przede wszystkim miejscem przekazywania informacji ruchowych i sensorycznych. Musi dokonać także szybkiego osądu informacji, zanim jeszcze dotrze do miejsca przeznaczenia. To ostatnie jest konieczne, aby aktywować mechanizm odruchów w sytuacjach awaryjnych, takich jak otrzymanie bardzo bolesnego bodźca.
Substancja biała
Substancja biała rdzenia kręgowego to miejsce występowania włókien (aksonów), które wysyłają informacje w górę i w dół. Jej główną funkcją jest przesyłanie informacji. Podobnie jak istota czarna, jest ona również podzielona na różne części. W tym przypadku są to kolumny:
- Kolumna grzbietowa: wysyła informacje somatyczne.
- Kolumna brzuszna i boczna: różne drogi odprowadzania są odpowiedzialne za przesyłanie informacji z mózgu do mięśni. Są one częścią układu ruchu.
W obrębie substancji białej istnieją różne trasy – płynące w górę i w dół. Drogi te, przyjmują nazwę dwóch struktur, pomiędzy którymi krąży informacja. Ponadto każda z dróg wysyła różne informacje.
- Smukła i klinowata: radzą sobie z dyskryminującym dotykiem i ruchem rąk.
- Przedni i tylny rdzeń móżdżkowy: ruchy nieprzytomne pochodzące z mięśni, stawów skórnych i tkanki podskórnej.
- Oliwkowo rdzeniowa: chociaż ten przewód został zlokalizowany, jego funkcja nie jest dokładnie znana.
- Boczna rdzeniowa: ból i wrażenia termiczne.
- Rdzeniowo pokrywowa: informacja dośrodkowa dla odruchów spino-wizualnych.
- Przednoa rdzeniowa: lekki dotyk i nacisk.
- Przednia i boczna korowo-rdzeniowa: nadaje ruchom zwinność i szybkość.
- Pokrywowo rdzeniowa: uczestniczy w ruchach z bodźców wizualnych.
- Przedsionkowo rdzeniowa: odpowiedzialna za utrzymanie równowagi.
- Oliwkowa: wpływa na aktywność neuronów ruchowych.
- Czerwienno rdzeniowa: hamuje aktywność mięśni prostowników.
Tak więc substancja biała rdzenia kręgowego jest odpowiedzialna za transmisję informacji sensorycznych i ruchu mięśni w szerokim zakresie ruchów i odczuć, komunikując się między wieloma obszarami.
Droga wschodząca (czuciowa)
Wstępujące sieci neuronów, jak wskazuje nazwa, są odpowiedzialne za wysyłanie informacji zebranych przez zewnętrzne zmysły(informacje receptora zewnętrznego) lub wewnętrzne bodźce (proprioceptywne) do kory mózgowej, gdzie zostanie przeprowadzone głębsze przetwarzanie. Większość wznoszących się sieci neuronów kończy się we wzgórzu, z wyjątkiem bodźców węchowych, które trafiają bezpośrednio do opuszki węchowej. Również tu rdzeń kręgowy pełni istotną rolę.
Są wstępujące, dośrodkowe, urodzone z obrzeży i dostarczają informacji do wyższych ośrodków. Niektóre z włókien nerwowych służą do łączenia różnych odcinków rdzenia kręgowego. Tymczasem inne wznoszą się od rdzenia do górnych center, a tym samym łączą rdzeń kręgowy z mózgiem. Przeprowadzają informacje, które mogą, ale nie muszą, dotrzeć do sumienia.
W najprostszej postaci sieć neuronów, która wstępuje do świadomości, składa się z trzech neuronów. Jednak niektóre dośrodkowe sieci neuronów używają ich mniej lub więcej. Wiele neuronów obecnych w wstępujących sieciach neuronów rozgałęzia się, a inne uczestniczą w aktywności mięśni odruchów.
Są to drogi, które kierują informacjami z receptorów somatycznych. Istnieją dwa główne sposoby poruszania się tej informacji:
- Ścieżka nocioceptywna: prowadzi informacje o bólu i temperaturze.
- Ścieżka mechaniczna: przekazuje informacje o powierzchownym i głębokim dotyku, propriocepcji i wibracjach.
Rdzeń kręgowy a droga zstępująca (układ mięśniowy)
Piramidalne sieci neuronów to zstępujące (układu mięśniowego) sieci nerwowe, które przechodzą przez piramidy. Odpowiadają za ruch dobrowolny, szybki, zwinny, dokładny i precyzyjny. Istnieją trzy neurony zaangażowane w wysyłanie informacji w celu wykonania ruchu. Podążają za tym obiegiem:
- Neuron 1: Neuron umiejscowiony w korze przed-środkowej i przed-ruchowej.
- Neuron 2: Nie zawsze występuje w sieci neuronów. Jest to interneuron lub neuron pośredniczący.
- Neuron 3: Zlokalizowany na przednim rogu rdzenia kręgowego. Wszystkie odcinki piramidalne kończą się przeciwstronnym przedstawieniem, co oznacza, że zmiana w prawej korze ruchowej spowoduje na przykład uraz w lewej części ciała.
Droga pozapiramidowa jest odpowiedzialna za mimowolne ruchy i pochodzi z którejś podkorowej struktury, podróżującej do rdzenia kręgowego. Reguluje wykonywanie mimowolnych ruchów (chodzenie, postawa, napięcie mięśniowe, poziom czujności i instynktowne zachowanie). W przeciwieństwie do układu piramidalnego, nie zaczyna się w korze mózgowej, ale raczej w rozmaitych strukturach podkorowych.
Inną krytyczną funkcją zstępujących sieci neuronów w układzie mięśniowym jest modulowanie obwodów odruchowych w rdzeniu kręgowym. Zdolność przystosowania odruchów rdzeniowych może się zmieniać w zależności od kontekstu behawioralnego. Czasami wzmocnienie (siła), a nawet znak (rozciągnięcie względem zgięcia) muszą zostać zmienione, aby ruch dostosował się do okoliczności. Zstępujące sieci neuronów odpowiedzialne są za kontrolowanie tych zmiennych.
Odruchy rdzenia kręgowego
Są ruchy, które wykonujemy nieświadomie, zanim informacja czuciowa odruchu spowoduje, że ruch dotrze do mózgu. Są to ruchy odruchowe, takie jak usuwanie ręki z bolesnego źródła lub zamykanie oczu, gdy słyszymy głośny dźwięk. Nie kontrolujemy tych ruchów.
Odruch jest najprostszym obiegiem układu nerwowego. Zaczyna się w receptorach, które są strukturami, a które przekształcają energię bodźca w elektryczną zmianę w obwodowych nerwach doprowadzających. Napędzają one impulsy do centrum integracyjnego, interneuronu. Następnie informacja przechodzi do neuronów motorycznych eferentnych, tak że efektor (mięsień) wykonuje ruch odruchowy.
Te ruchy są na skutek łuku odruchowego. Soma neuronu znajduje się w zwojach tylnego korzenia, przechodzi przez grzbiet, gdzie komunikuje się z interneuronem, który jest nueronem asocjacyjnym, integrującym informację i przekazującym ją neuronowi ruchowemu w rogu klatki piersiowej, aby opuścić korzeń przedni nerwu rdzeniowego i skierować nerwowy impuls na mięsień w celu jego skurczenia.