§ 8. Строение и функции спинного мозга. Вегетативная нервная система

Определения и обозначения

Спинной мозг — отдел центральной нервной системы, расположенный в позвоночном канале. Он передаёт сигналы между головным мозгом и телом, а также участвует в рефлексах. Благодаря этому организм может и обмениваться информацией, и быстро отвечать на некоторые раздражения.

Сегмент спинного мозга — участок, от которого отходит пара спинномозговых нервов. Сегменты связаны с определёнными частями тела: это позволяет нервным сигналам поступать к нужной области и возвращаться от неё. Такое устройство помогает понять, почему повреждение отдельного участка может влиять на чувствительность или движения в определённой зоне.

Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Например, отдёргивание руки от горячего предмета происходит по нервному пути, в котором участвует спинной мозг. Рефлексы помогают быстро реагировать на изменения вокруг и внутри организма.

Вегетативная нервная система — часть нервной системы, регулирующая работу внутренних органов, сосудов и желёз без сознательного усилия человека. В ней выделяют симпатический и парасимпатический отделы. Их согласованная работа меняет деятельность органов в зависимости от состояния организма.

Как это устроено

Спинной мозг лежит в позвоночном канале и продолжается от головного мозга. Позвонки окружают и защищают нервную ткань от ударов и повреждений, а также поддерживают тело. Такое расположение позволяет мозгу оставаться защищённым, сохраняя связь с нервами, отходящими к разным частям тела.

Спинной мозг разделён на сегменты, от каждого отходят передний и задний корешки. Задний корешок приносит в спинной мозг чувствительные импульсы от рецепторов, а передний уносит двигательные импульсы к мышцам. Затем корешки соединяются и образуют спинномозговой нерв, поэтому один нерв содержит волокна, связанные с передачей сигналов в обоих направлениях.

Серое вещество находится внутри спинного мозга, а белое окружает его снаружи. В сером веществе расположены главным образом тела нервных клеток, которые принимают и обрабатывают информацию и участвуют в рефлексах. Белое вещество образовано преимущественно длинными отростками нервных клеток; по ним импульсы проходят вверх к головному мозгу или вниз к органам.

Спинной мозг проводит импульсы между телом и головным мозгом и участвует в рефлексах. При касании горячего предмета рецепторы кожи передают сигнал по чувствительному пути в спинной мозг, где он переключается на двигательный нейрон. Затем двигательный импульс идёт к мышцам, и рука отдёргивается; этот путь называется рефлекторной дугой. Информация также может поступить в головной мозг, но для начала защитного движения не нужно ждать его команды.

Вегетативная нервная система управляет непроизвольной работой органов, поэтому её действие обычно не контролируется сознательно. Симпатический отдел помогает организму при активности: усиливает работу сердца и временно снижает активность пищеварения. Парасимпатический отдел поддерживает отдых и восстановление, действуя на многие органы противоположным образом. Такое взаимодействие позволяет менять работу организма под ситуацию, а не держать её на одном уровне.

Отделы вегетативной нервной системы

Сравнивайте отделы по каждой строке: таблица показывает типичные направления их влияния, а не все возможные реакции органов. В организме оба отдела действуют согласованно, и их активность меняется в зависимости от ситуации.

Разбор задач

Рука отдёрнулась от горячего предмета

Ученик коснулся горячего предмета и быстро отдёрнул руку. Нужно объяснить, почему в этой реакции может участвовать спинной мозг, и отличить такую работу от передачи сигнала в головной мозг. Рассмотрим путь импульса от раздражения до движения.

1. Рецепторы кожи воспринимают высокую температуру и передают чувствительный импульс по нерву к спинному мозгу.
2. В спинном мозге сигнал переключается на двигательный нейрон, поэтому ответ может начаться быстро.
3. Двигательный импульс достигает мышц руки, и они сокращаются; сведения о раздражении также поступают в головной мозг.

Ответ: отдёргивание руки — защитный рефлекс, в дуге которого участвует спинной мозг. Здесь он обеспечивает рефлекторную реакцию, а передача информации к головному мозгу относится к проводниковой функции. Эти функции связаны, но не являются одним и тем же.

Нарушение чувствительности после повреждения корешка

После повреждения заднего корешка участок кожи перестал нормально воспринимать прикосновение. Чтобы объяснить это, нужно определить направление передачи сигналов по корешку и сравнить его с направлением работы переднего корешка. Тогда станет ясно, какая функция пострадала.

1. Прикосновение воспринимают рецепторы кожи, от которых чувствительный импульс должен пройти к спинному мозгу.
2. Такой импульс проходит по заднему корешку, поэтому его повреждение нарушает передачу чувствительной информации.
3. Передний корешок проводит двигательные импульсы от спинного мозга к мышцам и в описанной ситуации не является главным звеном.

Ответ: нарушена чувствительная функция заднего корешка. Из-за этого спинной мозг получает меньше сигналов от рецепторов повреждённой области. Передний корешок отвечает за передачу двигательных импульсов, поэтому путать их роли нельзя.

Изменения работы органов во время бега

Во время бега учащаются сердцебиение и дыхание, а пищеварение временно замедляется. Нужно соотнести изменения с действием одного из отделов вегетативной нервной системы. Для этого сравним, какая деятельность важнее организму при физической нагрузке.

1. Во время бега мышцам требуется больше кислорода и питательных веществ, поэтому усиливается работа систем, обеспечивающих нагрузку.
2. Учащение сердцебиения помогает быстрее доставлять кровь к тканям, а изменение дыхания связано с возросшей потребностью в газообмене.
3. Пищеварение в этот момент не является первоочередной задачей и временно замедляется; такой набор изменений характерен для симпатического отдела.

Ответ: преимущественно активен симпатический отдел вегетативной нервной системы. Он помогает организму приспособиться к физической нагрузке. После неё возрастает значение парасимпатического отдела, поддерживающего отдых и восстановление.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что серое вещество находится снаружи, а белое внутри. Так иногда предполагают, потому что в разных отделах нервной системы расположение веществ может различаться. Проверка простая: у спинного мозга серое вещество находится в центре, а белое окружает его.

Ошибка — менять местами функции переднего и заднего корешков. Направления легко перепутать, если не представить, куда движется сигнал. Проверь себя вопросом: чувствительная информация идёт от рецептора к спинному мозгу через задний корешок, а двигательная — от него к мышце через передний.

Ошибка — думать, что спинной мозг только проводит сигналы. Это представление упускает реакции, которые могут осуществляться без предварительной команды головного мозга. Если сигнал проходит по рефлекторной дуге и вызывает ответ, спинной мозг выполняет ещё и рефлекторную функцию.

Ошибка — считать симпатический отдел вредным, а парасимпатический полезным. Такое деление неверно: один отдел помогает при нагрузке, другой — при отдыхе, и оба нужны организму. Проверь себя, оценивая не пользу отдела вообще, а соответствие его действия текущей ситуации.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать строение нервной клетки, различать центральную и периферическую нервную систему и понимать, что такое нервный импульс. Эти знания помогают проследить путь сигнала от рецептора через нервные структуры к ответному органу. Без них трудно объяснить работу корешков и рефлекторной дуги.

Тема пригодится при дальнейшем изучении рефлексов и строения головного мозга. Она также помогает понять, как регулируется работа внутренних органов и почему организм меняет её при нагрузке или отдыхе. Связь нервных путей с конкретными реакциями будет полезна при разборе других примеров взаимодействия органов.

Что запомнить

• Спинной мозг расположен в позвоночном канале и относится к центральной нервной системе.
• Внутри спинного мозга находится серое вещество, снаружи — белое.
• Передние корешки связаны с двигательными, задние — с чувствительными импульсами.
• Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции.
• От сегментов спинного мозга отходят пары спинномозговых нервов.
• Вегетативная нервная система регулирует работу внутренних органов, сосудов и желёз.
• Симпатический и парасимпатический отделы совместно поддерживают согласованную работу организма.