Примеры проводниковой функции спинного мозга: как нервные импульсы передаются из мозга к мышцам

Проводниковая функция спинного мозга играет ключевую роль в передаче нервных импульсов от мозга к мышцам, обеспечиваяCoordination движений и реакцию на внешние стимулы. Например, когда мозг посылает команду мышцам руки, импульсы проходят по спинальному каналу, активируя соответствующие периферические нервы, что приводит к сокращению мышц и выполнению заданного движения.

Другим примером является реакция на горячие предметы: когда кожа ощущает тепло, сигнал о болевом раздражении передается через спинной мозг к мозгу, а ответный импульс возвращается к мышцам, заставляя их мгновенно отдернуть руку от опасного источника для защиты организма.

ГДЗ по биологии 9 класс Сапин | Страница 62

Спинной мозг находится в позвоночном канале человеческого тела и защищен особыми оболочками. Он представляет собой длинный и почти цилиндрический стержень, длина которого может достигать 45 см, а масса варьируется от 34 до 38 граммов.

Спинной мозг начинается на уровне большого затылочного отверстия черепа и заканчивается на уровне второго поясничного позвонка. В его центральной части размещено серое вещество, имеющее форму бабочки и состоящее из нервных волокон. В центре серого вещества располагается узкий центральный канал, находящийся под спинномозговой жидкостью. Снаружи него находится белое вещество, включающее в себя нервные волокна, которые соединяют нейроны спинного мозга как между собой, так и с нейронами головного мозга.

№ 2. Сколько спинномозговых нервов отходят от спинного мозга?

От спинного мозга симметрично отходит 31 пара спинномозговых нервов, каждый из которых начинается от спинного мозга в виде корешков или тяжей. Они соединяются и образуют собой нерв.

№ 3. Сравните схему структуры спинного мозга (по поперечному сечению) и схему рефлекторной дуги. Из чего состоят нервные узлы на задних корешках спинного мозга; задние корешки; передние корешки; спинномозговые нервы?

Нервные узлы на задних корешках спинного мозга сформированы ганглиями, которые содержат сенсорные нейроны, волокна периферических нервов и другие клетки. Задние корешки включают нервные волокна, которые передают сигналы от рецепторов в спинной мозг.

Передние корешки содержат соматические моторные нейроны, передающие команды от спинного мозга к мышцам, что позволяет реализовать соответствующие двигательные реакции.

Спинномозговые нервы формируются из сочетания задних и передних корешков и выходят из спинного мозга, обеспечивая иннервацию различных областей тела человека.

№ 4. Приведите примеры рефлексов, осуществляющихся через спинной мозг без участия головного мозга. Участвует ли спинной мозг в рефлексах, которые контролирует головной мозг? Каким образом?

Рефлексы, которые реализуются через спинной мозг без участия коры головного мозга:

1) Рефлекс на сгибание пальчиков ног при щекотке подошвы;

2) Удар по сухожилию под коленом вызывает отведение ноги;

3) При воздействии на Ахиллово сухожилие, расположенное на задней части голени, происходит автоматическое сокращение и поднятие пятки.

Спинной мозг выполняет ключевую функцию в рефлексах, которыми управляет головной мозг. Мозг посылает сигналы в спинной мозг, где они обрабатываются, и в ответ на них создаются соответствующие сигналы для выполнения двигательной реакции. Этот процесс называется рефлекторной дугой.

№ 5. Почему так опасно повреждение спинного мозга?

Повреждение спинного мозга представляет серьезную опасность, поскольку в нем расположены центры многих безусловных рефлексов, включая те, которые отвечают за движение дыхательных мышц и диафрагмы. Под контролем головного мозга он также регулирует работу внутренних органов, таких как почки, сердце и желудочно-кишечный тракт. В спинном мозге формируются рефлекторные дуги, отвечающие за функционирование сгибательных и разгибательных мышц туловища и конечностей.

Травма спинного мозга может привести к нарушениям его функций, что, в свою очередь, вызывает сбои в передаче нервных импульсов к органам и тканям.

№ 6. Останутся ли коленный рефлекс и чувствительность кожи, если у человека будет нарушено проводение сигналов из спинного мозга в головной?

Коленный рефлекс в случае нарушения проведения возбуждения из спинного мозга в головной у человека должен сохраниться, потому что рефлекторные дуги замыкаются в спинном мозге. Именно они регулируют функции сгибательных и разгибательных мышц конечностей. Но также он может быть ослаблен или вовсе отсутствовать, потому то нормальная передача нервных импульсов от сенсорных нервов к моторным нервам будет нарушена.

Что касается кожной чувствительности, то она может уменьшиться или подвергнуться нарушениям, поскольку нервные импульсы, не доходя до мозга, будут обработаны и интерпретированы некорректно.

ГДЗ Биология 8 класс рабочая тетрадь (Линия Жизни) В.В.Пасечник. 41. Спинной мозг. Номер №4

Какие задачи решает спинной мозг и каким образом это проявляется?

Спинной мозг осуществляет две ключевые функции: проводниковую и рефлекторную. Проводниковая функция заключается в передаче нервных сигналов от сенсорных рецепторов кожи, мускулов и сосудов до головного мозга, а В обратной передаче команд от двигательных центров головного мозга к мышцам через мотонейроны передних рогов. Рефлекторная функция связана с контролем за движениями мышц, что достигается через двигательные нейроны спинного мозга.

Нейронная структура спинного мозга

Чувствительные нейроны имеют свои тела вне спинного мозга. Некоторая часть из них располагается в специализированных ганглиях — соматических афферентных скелетных мышцах, в то время как другие находятся в экстра- и интрамуральных узлах вегетативной нервной системы. Эти клетки отвечают за восприятие исключительно сигналов от внутренних органов.

Чувствительные нейроны имеют отросток, который делится сразу у тела клетки на две ветви:

• первая ветвь передает возбуждение от рецепторов к телу нейрона;
• вторая ветвь направляет информацию от тела нейрона к нервным клеткам головного или спинного мозга.

Возбуждение может переходить и с одной ветки на другую даже без участия тела нейрона.

Спинной мозг человека в среднем включает около 13 миллионов нейронов, однако лишь 3% из них составляют эфферентные нейроны (моторные нейроны). Остальные нейроны являются интернейронами или вставными.

Моторные нейроны представляют собой исходные клетки спинного мозга. Они делятся на альфа- и гамма-мотонейроны, а Включают преганглионарные нейроны вегетативной нервной системы.

Основные функции спинного мозга

Давайте быстро рассмотрим возможности спинного мозга.

Рефлекторная деятельность спинного мозга изучается на основании открытий и обобщений британского физиолога и лауреата Нобелевской премии Чарльза Шеррингтона.

Спинной мозг осуществляет множество функций. В его составе находятся центры:

• двигательных рефлексов (кроме мышц головы);
• рефлексов, регулирующих обмен веществ тканей;
• рефлексов, связанных с работой прямой кишки и мочеполовой системы;
• сокращения диафрагмы;
• рефлексов, участвующих в терморегуляции;
• сосудистых рефлексов и других.

Естественные условия оказывают постоянное воздействие на эти рефлексы со стороны отделов головного мозга.

Существуют дуги спинномозговых рефлексов, которые могут быть как моно-, так и полисинаптическими.

Длинные многоуровневые рефлекторные дуги обеспечивают возможность детального изучения периферических воздействий и контроля рефлекторной активности спинного мозга. Центры этих дуг расположены в коре головного мозга и подкорковых структурах.

Степень проявления рефлекса зависит от сохранности или утраты связи между структурами спинного и головного мозга.

Если происходит децеребрализация (удаление головного мозга) или спинализация (удаление спинного мозга), то утрачивается множество сложных форм активности, которые обеспечиваются спинным мозгом. Это связано с нарушением рефлекторных дуг, отвечающих за действие определенных реакций. В таких случаях могут пропасть периодические разряды дыхательных мышц, которые отвечают за дыхательные движения, а также тонические разряды симпатических нейронов — они поддерживают тонус сосудов и, таким образом, артериальное давление.

Рефлексы, возникающие в спинном мозге, могут быть следующими:

• защитного типа;
• вегетативного типа;
• висцеромоторные (вызываются стимуляцией раздражителей внутренних органов и изменениями в их функционировании);
• реакциями на растяжение мышц-антагонистов.

Такое деление является условным, поскольку даже у спинальных животных бывает трудно выделить рефлексы, принадлежащие к какой-либо конкретной группе.

Функции

Функциональная анатомия рассматривает спинной мозг как элемент центральной нервной системы, который выполняет как рефлекторные, так и проводниковые функции. В первом случае орган отвечает за выполнение простейших действий на уровне подсознательных реакций. Например, когда рука резко отдергивается от горячей поверхности — это происходит до того, как человек осознает случившееся. Во-вторых, спинной мозг также передает нервные импульсы в головной мозг по восходящим и нисходящим путям.

Коротко об основных функциях спинного мозга

Рефлекторная функция

Основная функция этого органа заключается в реакциях на внешние раздражители. К примеру, возникновение рефлекса кашля при попадании инородных тел в дыхательные пути, либо защитная реакция – удаление руки от колючек кактуса или других опасных объектов. Импульс передается через двигательные нейроны в спинномозговой канал, которые в свою очередь инициируют сокращение мышц. Данный процесс проходит без необходимости вовлечения головного мозга, а моторная реакция осуществляется самостоятельно. То есть человеку не приходится обдумывать свои действия, он часто даже не осознает их.

После рождения у детей проверяют наличие врожденных рефлексов. Эти рефлексы включают в себя возможности сосания молока, дыхания и движения ногами. С течением времени формируются и приобретенные рефлексы, которые помогают врачам оценить правильность работы различных частей нервной системы, а также отдельных участков спинного мозга. Обычно эта проверка осуществляется во время неврологического обследования.

Основное внимание уделяется подошвенному, коленному и брюшному рефлексам. Они играют важную роль в оценке здоровья человека в данный момент.

Проводниковая функция

Проводниковая функция спинного мозга является одной из ключевых. Она отвечает за передачу нервных импульсов от кожного покрова, слизистой оболочки и внутренних органов в головной мозг, а также обратно. Белое вещество выполняет роль «проводника», передавая информацию о поступающих извне импульсах. Благодаря этой способности человек способен описать любые предметы, которые его окружают.

Познание окружающего мира основывается на передаче информации через прикосновения в головной мозг. Эта функция позволяет человеку осознать характеристики предметов — их скользкость, гладкость, шершавость или мягкость. При утрате чувствительности пациент перестает осознать, что находится перед ним, когда касается объекта. Кроме того, головной мозг получает сведения о позиции тела в пространстве, напряжении мышц и раздражении болевых рецепторов.

Какие органы контролирует спинной мозг?

Важно понимать, какие внутренние органы связаны со спинным мозгом и могут страдать при повреждении определенного участка позвоночника. Определенные спинномозговые сегменты контролируют определенные части тела путем транслирования нервных импульсов и передачи ответных реакций по двигательным нейронам. За что отвечает каждый позвонок наглядно можно увидеть в таблице.

Травма спинного мозга в определённой области adversely affects на функционирование соответствующих внутренних органов. В отдельных случаях можно заметить нарушение работы органов до того, как будет выявлена компрессия или смещение позвонков.

3. Проводниковые функции спинного мозга

Кроме рефлекторной активности, еще одной значимой функцией спинного мозга является передача нервных импульсов. Этот процесс выполняется благодаря белому веществу, которое состоит из нервных волокон.

Рис.9.2. Структура проводящих путей (в поперечном сечении спинного мозга)

1 — нежный, 2 — клиновидный, 3, 4 — задний и передний мозжечковые, 5, 6 — латеральный и вентральный спиноталамическне, 7 — спинотекгальный, 8 — прямой пирамидный, 9 — оливоспинальный, 10 — вестибулоспинальный, 11 — рубро-спинальный, 12 -перекрещенный пирамидный.

В процессе эволюции простая рефлекторная дуга, составляющая основу работы нервной системы, становится более сложной. В каждой ее составляющей вместо одного нейрона формируются цепочки нервных клеток, аксоны которых создают проводящие тракты. Проводящими путями называют группы нервных волокон, которые имеют общие структуры и функции. Эти пути соединяют различные отделы спинного мозга или связывают спинной и головной мозг. Все нервные волокна в одном проводящем пути исходят от одинаковых нейронов и заканчиваются на нейронах, выполняющих схожие функции.

В зависимости от их функциональных характеристик выделяют ассоциативные, комиссуральные и проекционные (афферентные и эфферентные) нервные волокна. Ассоциативные волокна, либо их группы, обеспечивают односторонние связи между отдельными компонентами спинного мозга. Объединяя различные сегменты, они формируют собственные группы, которые входят в состав сегментарной системы спинного мозга.

Комиссуральные волокна соединяют функционально схожие противоположные участки различных отделов спинного мозга. Проекционные волокна устанавливают связь между спинным мозгом и более высокими отделами. Данные волокна образуют главные проводящие пути, представленные восходящими (центростремительными, афферентными, чувствительными) и нисходящими (центробежными, эфферентными, двигательными) путями.

Восходящие проводящие пути. Данные пути переносят импульсы от рецепторов, которые улавливают информацию как из внешней среды, так и из внутреннего состояния организма. В зависимости от типа чувствительности, которую они передают, их классифицируют на пути экстеро-, проприо- и интероцептивной чувствительности. Нисходящие пути, в свою очередь, транспортируют импульсы от структур головного мозга к двигательным ядрам, которые отвечают на внешние и внутренние раздражители.

Ключевыми восходящими путями спинного мозга являются тонкий и клиновидный пучки, латеральные и вентральные спиноталамические тракты, а также дорсальные и вентральные спинно-мозжечковые тракты (рис.9.2.).

Тонкий пучок (Голля) и клиновидный пучок (Бурдаха) составляют задние столбы спинного мозга. Эти пучки волокон являются отростками чувствительных клеток спинальных ганглиев, проводящих возбуждение от проприоцепторов мышц сухожилий, частично тактильных рецепторов кожи, висцерорецепторов. Волокна тонкого и клиновидного пучков миелинизированные, они проводят возбуждение со скоростью 60-100 м/с. Короткие аксоны обоих пучков устанавливают синаптические связи с мотонейронами и интернейронами своего сегмента, длинные же направляются в продолговатый мозг. По пути они отдают большое число ветвей к нейронам вышележащих сегментов спинного мозга, образуя, таким образом, межсегментарные связи.

От тонкого пучка волокна передают возбуждение из каудальной области тела и тазовых конечностей, в то время как волокна клиновидного пучка ответственны за передачу информации из краниальной области тела и грудных конечностей. В спинном мозгу эти два пути проходят без разрывов и пересечений, завершаясь в продолговатом мозге, где находятся одноименные ядра (Голля и Бурдаха). Здесь происходит синаптическое переключение на второй нейрон. Отростки второго нейрона направляются к специфическим ядрам таламуса с противоположной стороны, формируя так называемый перекрест. На этом уровне они переключаются на третий нейрон, аксоны которого доходят до нейронов IV слоя коры больших полушарий.

Существует мнение, что через данную систему передается информация о тонко дифференцированной чувствительности, что позволяет четко определить локализацию, контур периферического раздражения и его вариации во времени.

Болевая и температурная чувствительность передается по латеральному спиноталамическому тракту, в то время как вентральный спиноталамический тракт отвечает за тактильные ощущения. Имеются данные о том, что через эти пути также может осуществляться передача сигналов от проприорецепторов и висцерорецепторов. Скорость передачи импульсов в аксонах варьируется от 1 до 30 м/с.

Спиноталамические тракты прерываются и перекрещиваются либо на уровне сегмента, в который они только что вступили, либо вначале проходят несколько сегментов по своей стороне, а затем переходят на противоположную. Отсюда идут волокна, оканчивающиеся в зрительных буграх. Там они образуют синапсы на нервных клетках, аксоны которых направляются в кору больших полушарий.

Считается, что через систему волокон этих дорожек в основном передается информация о качестве раздражителей.

Дорсальный спинно-мозжечковый тракт, известный также как пучок Флексига, является наиболее древним чувствительным трактом спинного мозга с точки зрения филогенеза. Нервные клетки, аксоны которых составляют волокна этого тракта, располагаются в основании дорсального рога спинного мозга. Путь проходит к мозжечку, не перекрещиваясь, где каждое волокно занимает свою определенную зону.

Скорость передачи информации по волокнам спинно-мозжечкового тракта составляет приблизительно 110 м/с. Они передают данные от рецепторов мышц и связок конечностей. Этот путь развился наиболее сильно у копытных животных.

Вентральный спинно-мозжечковый тракт, известный также как пучок Говерса, формируется за счет аксонов интернейронов, расположенных на противоположной стороне спинного мозга. Нервные волокна проходят через продолговатый мозг и ножки мозжечка, достигая коры мозжечка, где занимают значительные участки. Импульсы, распространяющиеся со скоростью до 120 м/с, поступают от рецепторов сухожилий, кожи и внутренних органов. Эти импульсы играют важную роль в поддержании мышечного тонуса, необходимого для выполнения движений и удержания позы.

Проводниковая функция спинного мозга

Помимо рефлекторной активности, ключевой функцией спинального мозга является проводящая — транспортировка нервных импульсов белым веществом (нервными спинномозговыми волокнами).

Проводящие пути — это группы нервных волокон с общими строением и функциями, связывающие спинной и головной мозг, а так же отделы спинного мозга.

Нервные волокна классифицируются в зависимости от их функциональных характеристик:

• ассоциативные,
• комиссуральные,
• проекционные (афферентные и эфферентные).

Ассоциации между различными сегментами спинного мозга (СМ) обеспечиваются ассоциативными волокнами, которые создают односторонние связи и формируют индивидуальные пучки.

Комиссуральные волокна связывают симметричные участки разных отделов СМ, которые обладают схожими функциями.

Проекционные волокна связывают СМ с расположенными выше отделами. С их помощью образуются основные проводящие пути, состоящие из восходящих (центростремительных, афферентных, чувствительных) и нисходящих (центробежных, эфферентных, двигательных) путей.

Восходящие проводящие пути спинного мозга осуществляют передачу информации от рецепторов, которые фиксируют данные о внешней среде и состоянии внутренних органов.

В зависимости от типа передаваемой чувствительности проводящие пути классифицируются на:

• экстерочувствительные (внешние),
• проприочувствительные (связанные с суставно-сухожильно-мышечной деятельностью и тканевой механорецепцией),
• интерочувствительные (внутренние).

Нисходящие пути спинного мозга передают нервные импульсы от головного мозга к двигательным ядрам, что позволяет осуществлять адекватные реакции на внешние и внутренние раздражения, другими словами, высшие отделы центральной нервной системы взаимодействуют с эффекторными нейронами спинного мозга.

Методы исследования спинного мозга

К традиционным подходам к исследованию функций спинного мозга относится пересечение или повреждение его структур с дальнейшей оценкой степени утраты специфических функций.

В последние годы значительное развитие получили электрофизиологические методы, позволяющие регистрировать совокупные электрические активности, а также методы регистрации активности отдельных клеток как снаружи, так и внутри клеток.

Определение 2

Правило, в соответствии с которым задние корешки спинного мозга отвечают за чувствительность, а передние — за движение, известно как закон Белла — Мажанди.