Передача информации в соматической нервной системе

Управление соматической нервной системой осуществляет ЦНС: черепно-мозговыми нервами управляет головной мозг, а спинномозговыми отдельные сегменты спинного мозга.

а) Черепно-мозговые нервы. Пары черепно-мозговых нервов, связывающих головной мозг с различными структурами головы и шеи, а также с отдельными внутренними органами, изображены на рис. 1 и перечислены в таблице. Черепно-мозговые нервы могут содержать афферентные (чувствительные) волокна, обеспечивающие передачу в мозг сенсорных сигналов от глаза, уха, ротовой полости и носа, и эфферентные (двигательные) волокна, которые управляют лицевыми мышцами, языком и движениями глаз. Некоторые черепно-мозговые нервы выполняют обе функции, одновременно модулируя ощущения и управляя лицевыми движениями.

Рисунок 1. Черепно-мозговые нервы. Все 12 пар черепно-мозговых нервов выполняют разные функции. Простая фраза для мнемонического запоминания последовательности черепных нервов звучит так: «Онегин Знает Где Была Татьяна Он Летит Стрелой Язык Болтается До Пят». Первая буква каждого слова — это первая буква названия каждого из нервов

Все 12 пар черепно-мозговых нервов имеют номера и названия, которые перечислены на рис. 1. В указанных парах 12 нервов контролируют левую половину головы, а остальные 12 — правую половину. Очевидно, что такое расположение необходимо для иннервации парных структур (таких как глаза). Не вполне понятно, почему отдельные нервы контролируют правую и левую сторону непарных структур (таких как язык).

Вот так работают черепно-мозговые нервы. Если вам когда-либо кололи лидокаин (часто называемый новокаином) на приеме у стоматолога, то вам известно, что, когда стоматолог делает инъекцию препарата, помимо места укола также немеет соответствующая сторона языка. Аналогичным образом расположенные на определенной стороне черепно-мозговые нервы контролируют кожу и мышцы на этой же стороне.

В отдельных статьях, посвященных зрению, слуху, обонянию, распознаванию вкусов и реакции на стресс, многие черепно-мозговые нервы будут рассмотрены более подробно. Пока вам нужно знать только, что они являются частью СНС и обеспечивают передачу в мозг информации от расположенных на голове органов чувств и мышц, а также управляют движениями головы и лица. Некоторые черепно-мозговые нервы вносят свой вклад в работу вегетативной нервной системы, обеспечивая связь между мозгом и внутренними органами (блуждающий нерв, X пара) и влияя на такие процессы, как слюноотделение.

б) Спинномозговые нервы. Спинной мозг расположен внутри канала, образованного последовательно соединенными позвонками, формирующими пять отделов позвоночного столба — шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый (рис. 2, А). Каждый позвонок в указанных пяти отделах формирует короткий сегмент позвоночного столба. Сегмент, соответствующий определенному отделу позвоночного столба, функционирует как отдельный мини-мозг.

Рисунок 2. Сегменты спинного мозга и дерматомы. А. Вид сбоку, демонстрирующий пять сегментов спинного мозга: шейный (С), грудной (Т), поясничный (L), крестцовый (S) и копчиковый. Б. Каждый сегмент соответствует сегменту тела (дерматому), обозначенному номером (например, С5 — это основание шеи, a L2 — нижняя часть спины)

Такая организация может показаться странной, однако она имеет долгую эволюционную историю. Давайте представим себе более просто организованное животное, например змею. Тело змеи представляет собой сегментированную трубку. Внутри этой трубки находится другая трубка — спинной мозг, также представляющий собой сегментированную структуру. Каждый сегмент нервной системы змеи содержит нервные волокна, обеспечивающие передачу сигналов от сенсорных рецепторов окружающей этот сегмент части змеиного тела. От этого же сегмента отходят нервные волокна, которые иннервируют мышцы в той же части тела. Таким образом, каждый сегмент функционирует независимо от других.

Сложности могут возникать у таких животных, как человек, поскольку начало конечности может быть расположено на уровне одного сегмента спинного мозга, но из-за прямохождения выходить за пределы позвоночного столба. Например, начало нашего плеча может соответствовать С5 (пятый шейный позвонок), однако наши руки свисают ниже крестцового отдела. В отличие от змеи, у которой сегменты спинного мозга управляют расположенными вблизи от них сегментами змеиного тела, у человека сегменты тела работают менее упорядоченно (см. рис. 2). Такая организация становится более понятной, когда руки вытянуты, как будто бы мы стоим на четвереньках.

Сегменты спинного мозга соответствуют сегментам тела. Каждый из таких сегментов тела называют дерматомом (в переводе с греческого — отрезок кожи). Дерматом содержит чувствительный нерв, который направляет сигналы от кожи, суставов и мышц в спинной мозг, и двигательный нерв, который управляет движениями мышц соответствующего сегмента тела.

Такие чувствительные и двигательные нервы, называемые спинномозговыми или периферическими нервами, по своим функциям эквивалентны черепно-мозговым нервам головы. В то время как черепно-мозговые нервы получают информацию от сенсорных рецепторов глаз, ушей, кожи лица и т. д., спинномозговые нервы получают информацию от сенсорных рецепторов в остальном теле, образуя ПНС. Точно так же черепно-мозговые нервы управляют мышцами глаз, языка и лица, а периферические нервы управляют мышцами конечностей и туловища.

в) Организация соматической нервной системы. Как и ЦНС, СНС обладает билатеральной симметрией, то есть является двусторонней. Как черепно-мозговые нервы контролируют ту половину головы, которую иннервируют, так и спинномозговые нервы, отходящие от спинного мозга влево, контролируют левую половину тела, а отходящие от спинного мозга вправо — правую половину тела.

На рисунке 3 представлен поперечный разрез позвоночника. Давайте сначала посмотрим на нервные волокна, которые подходят к нему сзади (обозначены красным). Эти задние волокна (у четвероногих животных расположены дорсаль-но) являются афферентными — они обеспечивают передачу информации от сенсорных рецепторов. В области соединения с соответствующим сегментом спинного мозга волокна объединяются, образуя задний корешок у человека или дорсальный корешок у четвероногих животных.

Волокна, которые отходят от передней части спинного мозга (обозначены синим), являются эфферентными — они обеспечивают передачу информации от спинного мозга к мышцам. В области соединения со спинным мозгом они соединяются друг с другом, образуя передний корешок (у четвероногих животных его называют вентральным). Наружная часть изображенного на рис. 3 спинного мозга состоит из белого вещества или спинномозговых трактов. Расположенные спереди тракты являются преимущественно сенсорными, а расположенные сзади — преимущественно двигательными (есть исключения).

Рисунок 3. Спинномозговые нервы. А. Поперечный разрез спинного мозга человека, вид спереди. Центральная часть, имеющая форму бабочки, состоит из тел нейронов (серое вещество), а наружная часть содержит идущие к головному мозгу и от головного мозга нервные тракты (белое вещество). Б. Обнаженный спинной мозг человека — вид сзади

Внутренняя часть спинного мозга, которая на поперечном разрезе выглядит похожей на бабочку, состоит из образованного телами нейронов серого вещества.

Наблюдение, согласно которому задние (дорсальные) корешки позвоночных, в том числе человека, содержат сенсорные волокна, а передние (вентральные) корешки — двигательные волокна, легло в основу одного из немногих существующих законов организации нервной системы — закона Белла—Мажанди. Вместе с пониманием сегментированности строения спинного мозга этот закон позволяет неврологам точно определять местонахождение повреждений или поражений спинного мозга на основании изменений ощущений или движений. Например, если у человека онемели пальцы на левой руке, но он продолжает свободно двигать ею, это говорит о том, что у него поражены задние (дорсальные) нервы, идущие от спинномозговых сегментов С7 и С8.

Если же рука сохраняет нормальную чувствительность, но пациент не может двигать пальцами, это говорит о повреждении передних (вентральных) корешков тех же сегментов. Подробное описание случая потери двигательных функций приведено в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

г) Клинические аспекты. Паралич Белла. Однажды утром К. Т. проснулся и занялся повседневными делами. Он разложил на кухонном столе свежую газету и приступил к завтраку. Хлопья и молоко выпали из его рта. Он вытер лицо и предпринял следующую попытку — с тем же результатом. Затем посмотрел на себя в зеркало и увидел, что левая сторона его лица полностью парализована. Он не мог двигать левой бровью, мышцами губ и остальными мышцами левой стороны лица. Не мог моргать левым глазом, однако мог закрыть оба глаза.

Ощущения на левой стороне казались нормальными, а ощущения и движения на правой стороне лица были совершенно нормальными. Он немедленно обратился за медицинской помощью. Будучи нейробиологом, К. Т. понял, что у него паралич Белла. В дальнейшем этот диагноз подтвердил семейный врач.

Паралич Белла диагностируют, исключая другие заболевания. Паралич лица может быть вызван многими факторами, и каждый из этих факторов необходимо исключить. У К. Т. взяли анализ крови, чтобы исключить диабет и болезнь Лайма, затем его обследовал невролог, чтобы исключить инсульт, и, наконец, ему сделали КТ, чтобы исключить опухоль.

Причиной паралича Белла является воспаление лицевого нерва (VII черепно-мозгового нерва), чаще вызванное вирусной или иной инфекцией. Седьмой черепно-мозговой нерв лежит в костном ложе самого длинного канала в организме — фаллопиева канала. Воспаленные нервы увеличиваются в размерах и зажимаются стенками костного ложа канала. Из-за сдавления нерв перестает функционировать, поэтому возникает паралич.

Если сдавление нерва продолжается более трех недель, аксоны гибнут. Лечение паралича Белла должно быть направлено прежде всего на уменьшение воспаления.

А. Расслабленное лицо. Здоровые мышцы правой стороны лица тянут нос вправо, а парализованные мышцы левой стороны не тянут его влево. Б. Улыбнуться и поднять бровь удается на правой стороне и не удается на парализованной левой стороне лица. В. Нахмурить брови удается на правой стороне и не удается на парализованной левой стороне

В течение первых двух недель после внезапного появления симптомов левая сторона лица К. Т. оставалась полностью парализованной. На ночь он заклеивал левый глаз, чтобы не допустить высыхания и повреждения роговицы. Речь была невнятной и непохожей на его обычную речь. Мышцы на правой стороне лица тянули за собой мышцы левой стороны, из-за чего лицо стало асимметричным (см. фото). Прием пищи превратился в испытание, а пить приходилось через соломинку. Примерно через две недели, к его огромному облегчению, К. Т. почувствовал, что может чуть-чуть пошевелить левой бровью.

Еще через неделю постепенно вернулась подвижность мышц левой стороны лица. К шестой неделе его друзья и коллеги сказали, что он снова стал похож на самого себя, однако левая сторона его лица еще оставалась парализованной примерно на 40%.

Паралич Белла раз в жизни поражает примерно 1 из 65 людей. Хотя большинство пациентов, включая К. Т., полностью выздоравливают, у небольшого числа людей частичный паралич сохраняется навсегда, оказывая сильное влияние на их дальнейшую жизнь. Улыбка — важный социальный сигнал; кривую улыбку люди истолковывают как несогласие. Это может привести к социальной изоляции и, как следствие, к ряду психологических проблем.

P.S. Закон Белла—Мажанди и паралич Белла названы в честь сэра Чарльза Белла — хирурга, невролога, анатома, физиолога, художника и философа-теолога.

д) Интеграция функций спинного мозга. До сих пор мы акцентировали внимание на сегментированности строения спинного мозга. При этом спинному мозгу требуется как-то координировать афферентные и эфферентные сигналы в пределах отдельного сегмента. Например, для выполнения многих движений необходимо скоординировать работу мышц, контролируемых разными сегментами спинного мозга. Точно так же формирование многих ощущений требует согласования сенсорных сигналов, передаваемых в разные отделы спинного мозга. Как осуществляется такое согласование? Ответ на этот вопрос состоит в том, что сегменты спинного мозга взаимосвязаны — это позволяет расположенным рядом сегментам генерировать достаточно сложные координированные движения.

Интеграция спинномозговых функций не требует участия головного мозга — именно поэтому курица с отрубленной головой сохраняет способность бегать. Тем не менее между головным и спинным мозгом должны существовать тесные взаимные связи. Иначе как бы мы могли планировать и выполнять целенаправленные действия?

Головной и спинной мозг должны как-то обмениваться информацией, и примеров такого обмена информацией бесчисленное множество. Например, осязательная информация поступает не только в спинной мозг, но также в кору больших полушарий через таламус. Аналогичным образом кора больших полушарий и другие структуры головного мозга могут контролировать движение благодаря связям с передними корешками спинного мозга. Таким образом, хотя головной и спинной мозг могут функционировать независимо друг от друга, они тесно связаны друг с другом благодаря общим функциям.

Видео 12 пар черепно-мозговых нервов (ЧМН) - анатомия, зоны иннервации

- Читать далее "Вегетативная и энтеральная нервная система: висцеральные сплетения и узлы"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.7.2023