Topográfiai anatómia

A gerincvelő nyaki és ágyéki megnagyobbodásai a végtagok működéséhez szükséges idegi gépezetet tartalmazó szürkeállomány megnagyobbodásából erednek. A gerincvelő a felső ágyéki régióban (L1-2) a conus medullarisban végződik (lásd az ábrát). Természetesen vannak az alsó végtagokhoz vezető idegek, amelyek egészen a keresztcsontig kilépnek a gerincből. Ezért az alsó ágyéki és a keresztcsonti ideggyöknek a gerincvelő alsó mellkasi/felső ágyéki régiójában kell elhagyniuk a gerincvelőt, és a csigolyák által kialakított csatornában kell haladniuk a kilépési pontjukig. Az ideggyökerek e kötegét “cauda equina”-nak nevezik, és a hát alsó részén katasztrofális következményekkel járhat (beleértve a hólyag- és bélszabályozás elvesztését). A filum terminale interna a pia anyag folytatása, amely a herezacskó alsó végéig tart (S2 körül). Ezután a dura anyagból származó részével, a filum terminale externával együtt folytatódik, hogy a farokcsonthoz kapcsolódjon, lehorgonyozva a gerincvelő alsó végét.

A gerincvelő egy fehér anyaggal körülvett szürkeállomány magjából áll. A fehérállomány három helyen jelenik meg: a szürkeállománytól laterálisan, elöl és hátul (a laterális, ventrális, illetve dorsalis funiculi). A fehérállomány olyan pályákból áll, amelyek összekötik a gerincvelő szegmenseit, illetve összekötik a gerincvelőt az aggyal. A szürkeállomány “pillangó alakban” jelenik meg, ventrális és dorzális szarvakkal, egy köztes szürkeállománynyal és a mellkasi gerincvelőben egy laterális szarvval (szimpatikus neuronok). A háti szarv olyan neuronokat tartalmaz, amelyek az érzékszervi jelek feldolgozási mechanizmusainak egy részét képviselik, a ventrális szarv pedig motoros neuronokat tartalmaz.

A gerincvelő szürkeállománya rétegekből áll (Rexed lamina), amelyek alapvetően hátulról előre haladnak. (lamina I-IX). Az I-III. laminae-t általában a “substantia gelatinosa”-ba foglalják. Ez az a hely, ahol sok érzékszál végződik és kezdetben feldolgozódik. A laminae IV és V tartalmazza azokat az idegsejteket, amelyekből a spinothalamikus traktus ered. A IX. lamina az alfa-motoros neuronok helye. A motoros neuronoknak topográfiai szerveződése van, az elülső szarv Lamina IX-ben az elülső szarvban az extenzor izmok motoros neuronjai inkább elöl, a flexor motoros neuronok pedig inkább hátul helyezkednek el.

A VII. és VIII. laminae gyakran a gerincvelő “köztes szürkeállományához” tartozik. Itt található a reflexpályák részét képező interneuronok többsége. Ezek az interneuronok gyakran összekapcsolódnak egymással, és feldolgozott jeleket kapnak az érzékszervektől, és végül (gyakran interneuronok valamilyen láncolatán keresztül) összekapcsolódnak a motoros neuronokkal. Az interneuronok többnyire gutamátot használnak gerjesztő transzmitterként vagy glicint gátlásra. Vannak olyan interneuronok, amelyek axonjai átkelnek a gerincvelőn, és a gerincvelő kontralaterális oldalán szinapszisokat hoznak létre, és vannak olyanok, amelyek több szegmensen keresztül haladnak, és hozzájárulnak a szegmensek közötti reflexekhez és motoros mintákhoz (például a normál mozgásszervi mintákhoz vagy a kölcsönös kar- és láblendítéshez). A szegmensek között közlekedő axonok többsége a szürkeállomány közvetlen szomszédságában lévő fehérállományban halad (ún. propriospinális rostok). A köztes szürkeállomány interneuronjai a leszálló pályákon keresztül descendáló irányítás alatt állnak. Ennek a leszálló irányításnak a nagy része gátló jellegű.

A Lamina X a szürkeállománynak a gerincvelő központi csatornája körüli kis területe.

A gerincvelői reflexek

A reflexekhez legalább egy szenzoros jelre és valamilyen motoros válaszra van szükség. Gyakran vannak jelen olyan interneuronok, amelyek a reflexválaszt mintázzák. A gerincvelői reflexek esetében a köztes szürkeállomány (Rexed VII. és VIII. laminae) tartalmazza ezeket az interneuronokat.

A reflexek megértéséhez szükséges a normális izomösszehúzódás bizonyos fokú megértése. Az izmok az alfa-motoros neuronok aktiválásával húzódnak össze. Minden alfa-motoros neuron nagyszámú extrafuzális izomroston (a “motoros egységen”) szinapszisokat hoz létre. A motoros egység nem szomszédos izomrostok egy csomójából áll, hanem inkább az izom nagy részén elhelyezkedő izomrostokból áll, amelyek között más motoros egységekhez tartozó izomrostok vannak. A kis motoros neuronok érintkeznek a “vörös” izomrostokkal (I. típusú, néha “lassú rángásúnak” nevezett), és akkor aktiválódnak először, amikor az izom alig kezd összehúzódni. Ezek az izomrostok nagyon oxidatívan aktívak, és képesek fenntartani a tónusos összehúzódást. A “fehér” (II. típusú, gyorsan rángatózó) izomrostok nagy motoros neuronokhoz kapcsolódnak, és csak erősebb összehúzódásoknál kerülnek sorra (“méretelv” az összehúzódásban). Van az izomrostoknak egy olyan osztálya, amely “a klasszikus fehér és vörös rostok között” van, és az embernek nincsenek olyan izmai, amelyek tisztán egy rosttípusból állnak.

Minimális összehúzódásnál csak egy kis motoros neuron aktiválódik (a hozzá tartozó motoros egységgel együtt). Ez a motoros egység kezdetben nagyon alacsony frekvenciával tüzel, ami az összehúzódás fokozatos felépülésével növekszik. Ezután egy második motoros egység is tüzelni kezd, és ez is fokozatosan növeli a tüzelési sebességét, amíg egy harmadik (és így tovább) egység nem csatlakozik. Végül az összehúzódáshoz nagyméretű, fehér izomrostokhoz kapcsolódó motoros neuronok adódnak hozzá. Természetesen ez a felépülés elég gyorsan bekövetkezik, amikor gyors, erőteljes összehúzódásokra teszünk kísérletet.

Az izomnyújtási (myotatikus) reflexek tisztán a gerincvelő szintjén közvetítődnek, az izomorsó afferensek és a megnyújtott izomhoz tartozó motoros neuronok közötti monoszinaptikus kapcsolatokkal. Az izomorsó speciálisan módosított izomrostokból (“intrafuzális rostokból”) áll, amelyek az izom extrafuzális rostjaival párhuzamosan helyezkednek el az izomban. Az izom nyújtásakor nemcsak az extrafuzális izomrostok, hanem az intrafuzális izomrostok is megnyúlnak. Az intrafuzális izomrostok egy érzékelő idegrosttal rendelkeznek, amely a rost központi része köré tekeredik. Ez a “gyűrűs” végződés az izomrostok megnyújtásával aktiválódik. Van néhány más érzékszervi végződés (“flowrspray”), amelyek szintén aktiválódhatnak nyújtás hatására, de nem olyan fontosak. Az annulospirális végződések a test legnagyobb érzékelő axonjaihoz (ún. Ia afferens idegrostokhoz) kapcsolódnak.

Az intrafuzális izomrostok a rostvégekben összehúzódó elemekkel rendelkeznek. Ezek az intrafuzális rostok a gamma-motoros neuronok (rendkívül kicsi motoros neuronok, amelyek szintén a gerincvelő ventrális szarvában találhatók) aktiválásával húzódnak össze. Amikor az intrafuzális izomrostok összehúzódnak, mivel a kontraktilis elemek a rostok végein vannak, az intrafuzális rost közepe megnyúlik, és ez aktiválhatja a gyűrűs szenzoros receptort. Ez azért fontos, mert amikor az izom összehúzódik (vagyis amikor az extrafuzális rostok megrövidülnek), minden feszültség leoldódna az izomorsóról, ha az intrafuzális rostok nem húzódnának össze szintén. Ezáltal az izomorsó használhatatlanná válna az összehúzódott izom hosszának és nyúlásának érzékelésére.

Amikor a gyűrűsvégződés az izomorsó nyújtásával stimulálódik, reflexet vált ki. A motoros neuronok monoszinaptikus aktivációja történik a megnyújtott izomhoz. Az agonista izmok poliszinaptikus facilitációja és az antagonista izmok poliszinaptikus gátlása is bekövetkezik. Ez az összehangolt válasz újra beállítja az izom feszültségét, hogy ellenálljon az izomorsó beállított pontjától való elmozdulásnak. E reflex érzékenysége a gamma-motoros neuronok aktiválásával állítható be. Ez a reflex a leszálló pályákon (különösen a medulláris retikulospinális pályákon) keresztül állandó gátlás alatt áll. A gamma-motoros neuron aktivitása határozza meg azt a hosszat, amelyet a nyújtási reflex megpróbál elérni, hogy az izom felvegyen. Az izomban lévő gamma-motoros neuronok nagyobb aktivitása az izom reflexes összehúzódását eredményezi. Valójában sok normális mozgást egy izomhoz tartozó gamma-motoros neuron aktiválása idéz elő, ami akciós potenciálokat vált ki az annuloszpriális végződésekben és sok motoros neuron reflexes aktiválását az adott izomhoz (valamint az agonistáknál összehúzódást, az antagonistáknál pedig ellazulást). Az izmok összehúzódásának ezt a módszerét “gamma-huroknak” nevezik, és nagyon hatékony módja a mozgás kiváltásának.

A gamma-motoros neuronok túlzott aktivitásával rendelkező egyéneknél (a leszálló pályák megszakításában szenvedő betegeknél megfigyelhető) minden irányú mozgással szembeni ellenállás (merevség) jelentkezik, amit spaszticitásnak nevezünk.

A “inverz myotikus” reflex az izom nagyon erőteljes nyújtása következtében fellépő izomgátlással jár. Ez a Golgi ínszervek masszív aktiválásával jár. Ezek az érzékszervek olyan idegvégződésekből állnak, amelyek azokban a régiókban helyezkednek el, ahol az izmok az inakhoz kapcsolódnak. Amikor az izom összehúzódik, az érzékszálak aktiválódnak, és ez a feszültségről szóló információ visszakerül a gerincvelőbe. Az afferens rostok valamivel lassabbak, mint az izomorsó afferensek, az Ib kategóriába tartoznak. Az izom potenciálisan káros feszültségszintek az izomban a Golgi ínszervek masszív aktiválódását eredményezik, ami olyan reflexet eredményez, amely magában foglalja az izomhoz tartozó motoros neuronok poliszinaptikus gátlását (és az antagonisták összehúzódását). Ez valószínűleg védőfunkció, amely megakadályozza az izom elszakadását. Normális esetben csak akkor figyelhető meg, amikor az izom a szakadási pontig feszül, bár a spasztikus betegeknél megfigyelhető “kapaszkodó-késes” válasz “engedő” részeként is megfigyelhető.

A reflex harmadik típusa a káros ingerekre adott elvonási reflex. Ezek protektívek, és poliszinaptikus pályákon keresztül közvetítik őket, amelyek a gerincvelő mindkét oldalát és az idegrendszer számos szintjét érintik. Ez a reflexválasz magában foglalja a nociceptív idegrostok aktiválása által kiváltott visszahúzódást (fiziológiás flexió). Ez az információ elsősorban a gyors (A? típusú) fájdalomrostok aktiválásából származik. Az adott végtag fiziológiás flexorainak aktiválása mellett a kontralaterális végtag extenzorai is aktiválódnak. Valójában mind a négy végtagra van valamilyen hatás, amikor ez a reflex aktiválódik, így ez egy nagyon bonyolult reflex. A gerincvelői reflexeket általában a leszálló pályák tartják kordában. A gerincvelő károsodása rövid “sokk” után általában az elváltozás szintje alatt eltúlzott reflexeket eredményez. A Babinski-reakció ennek a reflexnek a túlműködése.