脊髓概述

心理 05-25

視頻： 2分鐘神經科學_脊髓橫截面

脊髓是由神經組織構成的細長管狀結構，其從腦幹中的延髓延伸到脊柱的腰部區域。它包圍脊髓的中央管，其包含腦脊髓液。大腦和脊髓一起構成中樞神經系統（CNS）。在人類中，脊髓從枕骨開始，穿過枕骨大孔並在頸椎開始處進入椎管。脊髓向下延伸到第一和第二腰椎之間，在那裡結束。封閉的骨性脊柱保護相對較短的脊髓。男性約45厘米（18英寸），女性約43厘米（17英寸）。脊髓的直徑範圍從頸部和腰部區域的13毫米（1/2英寸）到胸部區域的6.4毫米（1/4英寸）。

脊髓主要起作用於從運動皮層到身體的神經信號的傳遞，以及從感覺神經元的傳入纖維到感覺皮層的傳遞。它也是一個協調許多反應的中心，包含可以獨立控制反射的反射弧。[1]它也是組成神經迴路的脊柱中間神經元的位置，稱為中央模式發生器。這些電路負責控制有節奏運動的運動指令，例如步行。[2]

脊髓（黃色）將大腦連接到整個身體的神經。

1 結構

1.1 脊髓節段

1.2 發展

1.3血液供應

2 功能

2.1 體感組織

2.2 運動組織

2.3 脊髓小腦束

3 臨床意義

3.1 損傷

3.2 治療

3.3 腰椎穿刺

3.4腫瘤

4 附加圖像

5 參考

結構

顯示段的脊髓的圖

脊髓是連接大腦和周圍神經系統信息的主要途徑。[3] [4]人體脊髓比其保護脊柱短得多，起源於腦幹，穿過枕骨大孔，並繼續通過第二腰椎附近的圓錐體，然後終止於稱為終末的纖維狀延伸。

男性長約45厘米（18英寸），女性約43厘米（17英寸），呈卵圓形，在頸部和腰部區域擴大。頸椎擴大，從C5到T1椎骨延伸，是感覺輸入來自和電機輸出到手臂和軀幹的地方。位於L1和S3之間的腰部擴大處理感覺輸入和來自腿部的運動輸出。

脊髓與髓質的尾部連續，從顱底延伸到第一腰椎的身體。它不會在成人中延伸到脊柱的全長。它由31個節段組成，其中分支一對感覺神經根和一對運動神經根。然後神經根合併成雙側對稱的脊神經對。周圍神經系統由這些脊柱根，神經和神經節組成。

背根是傳入的束，接收來自皮膚，肌肉和內臟器官的感覺信息，傳遞到大腦。根終止於背根神經節，背根神經節由相應神經元的細胞體組成。腹側根由傳出纖維組成，所述傳出纖維來自運動神經元，其細胞體存在於脊髓的腹側（或前部）灰色角中。

脊髓（和大腦）受到圍繞管的稱為腦膜的三層組織或膜的保護。硬腦膜是最外層，它形成堅韌的保護塗層。在硬腦膜和椎骨的周圍骨之間是稱為硬膜外腔的空間。硬膜外腔充滿脂肪組織，並含有血管網路。蛛網膜，中間保護層，以其開放的蜘蛛網狀外觀命名。蛛網膜和下面的軟腦膜之間的空間稱為蛛網膜下腔。蛛網膜下腔包含腦脊液（CSF），可採用腰椎穿刺或「脊柱穿刺」手術取樣。精緻的軟腦膜，最裡面的保護層，與脊髓表面緊密相關。通過連接的小齒韌帶將繩索穩定在硬腦膜內，所述連接的小齒韌帶從包皮軟骨橫向延伸在背根和腹根之間。硬膜囊終止於第二骶椎的椎骨水平。

在橫截面中，臍帶的外圍區域包含含有感覺和運動軸突的神經元白質束。該周邊區域的內部是灰質，其包含排列在三個灰色列中的神經細胞體，使該區域呈現蝴蝶形狀。該中央區域圍繞中央管，該中央管是第四腦室的延伸並且包含腦脊髓液。

脊髓的橫截面為橢圓形，背外側壓迫。兩個突出的凹槽或溝槽沿其長度方向延伸。後中間溝是背側的凹槽，前中間裂是腹側的凹槽。

脊髓節段

人脊髓被分成若干段，其中形成成對的脊神經（混合的;感覺的和運動的）。六至八個運動神經根以非常有序的方式從右側和左側腹側溝中分支出來。神經根結合形成神經根。同樣，感覺神經根形成左右側背側溝並形成感覺神經根。腹側（運動）和背側（感覺）根結合形成脊神經（混合;運動和感覺），脊髓兩側各一個。脊椎神經（C1和C2除外）形成於椎間孔（IVF）內。這些根部形成中樞神經系統和外周神經系統之間的分界線。

脊柱的一部分的模型。

可以看到人體脊柱和脊髓節段的模型，神經根從（不可見）脊髓橫向延伸。

在臍帶中心的灰色柱（作為灰色柱的三個區域）形狀像蝴蝶，由中間神經元，運動神經元，神經膠質細胞和無髓鞘軸突的細胞體組成。前灰色柱和後灰色柱作為灰質的投影存在，並且也被稱為脊髓的角。灰色柱和灰色連合一起形成「灰色H」。

白質位於灰質之外，幾乎完全由髓鞘運動和感覺軸突組成。白質的「柱」在脊髓上方或下方攜帶信息。

脊髓本身終止於稱為圓錐體的區域，而軟腦膜繼續作為稱為終止的延伸，其將脊髓錨定到尾骨。馬尾（「馬尾」）是一組神經，位於髓質下方，繼續穿過脊柱到達尾骨。馬尾形成是因為脊柱在大約4歲時停止生長，即使脊柱持續延長直到成年。這導致起源於上腰部區域的骶脊神經。

在CNS內，神經細胞體通常被組織成稱為細胞核的功能簇。 CNS內的軸突被分組為束。

人體脊髓中有31個脊髓神經節段：

8個頸椎節段形成8對頸神經（C1脊神經從枕骨大孔和C1椎骨之間的脊柱退出; C2神經從C1椎骨的後弓和C2椎板之間退出; C3-C8脊神經通過IVF位於其相應的頸椎上方，C8和T1椎骨之間的C8對除外）

12個胸段形成12對胸神經

5個腰椎節段形成5對腰神經

5個骶骨段形成5對骶神經

1個尾骨節段

一些常見物種的脊髓節段[5]

在胎兒中，椎骨段對應於脊髓節段。然而，由於脊柱比脊髓長得長，脊髓節段不對應於成人的椎骨節段，特別是在脊髓下部。例如，在椎骨水平T9和L2之間發現腰椎和骶骨脊髓節段，並且脊髓在L1 / L2椎骨水平周圍結束，形成稱為圓錐體的結構。

儘管脊髓細胞體在L1 / L2椎骨水平周圍終止，但每個節段的脊神經在相應椎骨的水平處離開。對於下脊髓的神經，這意味著它們比根部更低（更尾側）離開脊柱。當這些神經從它們各自的根部行進到它們從脊柱的出口點時，下部脊柱節段的神經形成稱為馬尾的束。

有兩個區域脊髓擴大：

頸擴大 - 大致對應於支配上肢的臂叢神經。它包括從大約C4到T1的脊髓節段。放大的椎骨水平大致相同（C4至T1）。

腰部擴大 - 對應於支撐下肢的腰骶神經叢。它包括從L2到S3的脊髓節段，並且發現關於T9到T12的椎骨水平。

發展

在一個五周大的胚胎中段看到的脊髓

在3個月大的胎兒的中段看到的脊髓

脊髓在發育期間由神經管的一部分製成。脊髓有四個階段來自神經管：神經板，神經褶皺，神經管和脊髓。神經分化發生在管的脊髓部分內。[7]隨著神經管開始發育，脊索開始分泌稱為Sonic hedgehog或SHH的因子。結果，底板也開始分泌SHH，這將誘導基板發育運動神經元。在神經管成熟期間，其側壁變厚並形成稱為齦溝限制的縱向凹槽。這也將脊髓的長度延伸到背部和腹部。[8]同時，上覆的外胚層分泌骨形態發生蛋白（BMP）。這導致頂板開始分泌BMP，這將誘導鼻翼板發展感覺神經元。這種形態發生素如BMP和SHH的反向梯度形成了沿背側腹軸分裂細胞的不同區域。[9]背根神經節神經元與神經嵴祖細胞分化。隨著背側和腹側柱細胞的增殖，神經管的內腔變窄，形成脊髓的小中央管。[10]翼板和基板由齦溝限制器分開。另外，底板也分泌netrins。 netrins作為化學引誘劑，用於在前白色連合處的翼板中的疼痛和溫度感覺神經元的交匯，然後它們向丘腦上升。在尾部神經孔閉合併形成包含脈絡叢組織的腦室後，尾部脊髓的中央管充滿了腦脊髓液。

Viktor Hamburger和Rita Levi-Montalcini早期在雞胚胎中的研究結果已被最近的研究所證實，這些研究表明，通過程序性細胞死亡（PCD）消除神經細胞是正確組裝神經系統所必需的[11]。 ]

總體而言，自發胚胎活動已被證明在神經元和肌肉發育中起作用，但可能不參與脊髓神經元之間連接的初始形成。

血液供應

脊髓由三條動脈供給血液，這三條動脈從大腦開始沿著它的長度運動，並且許多動脈通過脊柱側面接近它。三條縱向動脈是脊髓前動脈，左右脊柱後動脈。[12]它們在蛛網膜下腔行進並將分支送入脊髓。它們通過前段和後段髓質動脈形成吻合口（連接），這些動脈沿著其長度在不同的點進入脊髓。[12]通過這些來自後腦循環的動脈尾部的實際血流不足以維持脊髓超出頸段。

頸部區域以下脊髓動脈供血的主要貢獻來自徑向排列的後根管和前根動脈，這些動脈沿著背側和腹側神經根進入脊髓，但有一個例外，不能直接連接到脊髓。三條縱向動脈中的任何一條。[12]這些肋間和腰椎根動脈起源於主動脈，提供主要吻合併補充脊髓的血流。在人類中，最大的前根動脈被稱為Adamkiewicz動脈，或稱為前部神經根（ARM）動脈，通常出現在L1和L2之間，但可以出現在從T9到L5的任何地方。[13]通過這些關鍵的根性動脈的血流受損，特別是在涉及通過主動脈的血流突然中斷的外科手術過程中，例如在主動脈損傷修復期間，可導致脊髓梗塞和截癱。

功能

體感組織

脊髓束。

體感組織分為背柱 - 內側lemniscus道（觸摸/本體感覺/振動感覺通路）和前外側系統，或ALS（疼痛/溫度感覺通路）。兩種感覺途徑都使用三種不同的神經元從外周的感覺受體到大腦皮層獲取信息。這些神經元被指定為一級，二級和三級感覺神經元。在這兩種途徑中，在背根神經節中發現了初級感覺神經元細胞體，並且它們的中心軸突進入脊髓。

在背柱 - 內側韌帶中，原發神經元的軸突進入脊髓，然後進入背柱。如果主要軸突進入脊髓水平T6以下，則軸突在細胞束（fasciculus gracilis）中移動，即柱的內側部分。如果軸突進入T6水平以上，則它在束狀楔中移動，所述束狀楔包在股細胞束的側面。無論哪種方式，主要軸突上升到下髓質，在那裡它離開其束狀突起並與一個背柱核中的第二神經元突觸：根據其所經過的途徑，細胞核或細胞核。此時，次級軸突離開其細胞核並向前和向內穿過。這樣做的次級軸突的集合稱為內部弓形纖維。內部弓形纖維交叉，並作為對側內側丘系繼續上升。來自內側丘系的次級軸突最終終止於丘腦的腹側後外側核（VPLN），在那裡它們與三級神經元突觸。從那裡，三級神經元通過內囊的後肢上升並終止於初級感覺皮層。

下肢的本體感覺不同於上肢和上軀幹。下肢本體感覺有一個四神經通路。該途徑最初遵循背側脊柱 - 小腦通路。它的安排如下：下肢本體受體外周過程背根神經節中央過程克拉克柱二階神經元延髓（尾狀核）三階神經元丘腦VPLN四階神經元後肢內囊放射冠大腦感覺區

前外側系統的工作方式有所不同。它的主要神經元軸突進入脊髓，然後在膠質基質突觸之前上升一到兩個水平。在突觸之前上升的道被稱為Lissauer束。在突觸後，次級軸突在作為脊髓丘腦束的脊髓的前側部分中交叉並上升。這條道路一直上升到VPLN，它在三級神經元上突觸。然後，第三神經元軸突通過內囊的後肢進入初級感覺皮層。

ALS中的一些「疼痛纖維」偏離其向VPLN的途徑。在一個這樣的偏差中，軸突朝向中腦中的網狀結構行進。然後網狀結構投射到許多地方，包括海馬體（以創造關於疼痛的記憶），中心體核（引起瀰漫性，非特異性疼痛）和皮質的各個部分。另外，一些肌萎縮側索硬化軸突投射到腦橋中的導水管周圍灰色，並且形成導水管周圍灰色的軸突然後突出到中縫大眼核，其向下突出到疼痛信號來自並抑制它的位置。這有助於在某種程度上控制疼痛的感覺。

運動組織

脊柱神經的動作編輯

皮質脊髓束作為來自大腦皮層和原始腦幹運動核的上運動神經元信號的運動通路。

皮質上運動神經元起源於Brodmann區域1,2,3,4和6，然後下降到內囊的後肢，通過小腦，通過腦橋下降到髓質金字塔，其中約90％在金字塔的交叉處，軸突交叉到對側。然後它們作為外側皮質脊髓束下降。這些軸突與脊髓各級腹角的下運動神經元突觸。其餘10％的軸突作為腹側皮質脊髓束下降到同側。這些軸突也與腹角的下運動神經元突觸。在突觸之前，他們中的大多數將穿過臍帶的對側（通過前白色連合）。

中腦核包括四個運動區，其將上運動神經元軸突沿脊髓向下運動以降低運動神經元。這些是紅核脊髓束，前庭脊髓束，頂蓋脊髓束和網狀脊髓束。紅核脊髓束與外側皮質脊髓束一起下降，其餘三個與前皮質脊髓束一起下降。

下運動神經元的功能可分為兩個不同的組：外側皮質脊髓束和前皮質脊髓束。橫向道包含上運動神經元軸突，其在背側（DL）下運動神經元上突觸。 DL神經元參與遠端肢體控制。因此，這些DL神經元僅在脊髓內的頸部和腰骶部擴大中特異性地發現。在髓質金字塔的交叉處後，外側皮質脊髓束沒有交叉。

前側皮質脊髓束在前柱同側下降，其中軸突出現並且在腹側角的下腹內側（VM）運動神經元突觸同側或在前白色連合處交叉，在那裡它們在VM下部運動神經元上對側突觸。 Tectospinal，前庭脊髓和網狀脊髓在同側下降到前柱，但不穿過前白色連合。相反，它們只是在同側的VM下運動神經元上突觸。 VM下運動神經元控制軸向骨骼的大的姿勢肌肉。與DL的那些不同，這些較低的運動神經元一直位於整個脊髓的腹角中。

脊髓小腦束

體內的本體感受信息通過三條軌道向上傳播。在L2以下，本體感受信息沿著脊髓脊髓小腦束向上傳播。也被稱為前脊髓小腦束，感覺受體接收信息並進入脊髓。這些原代神經元的細胞體位於背根神經節中。在脊髓中，軸突突觸和次級神經元軸突交叉，然後向上移動到小腦上部的小腿，在那裡它們再次交配。從這裡，信息被帶到小腦的深部核，包括小腦和插入的核。

從L2到T1的水平，本體感受信息進入脊髓並在同側上升，在克拉克的核中突觸。繼發性神經元軸突繼續同側上升，然後通過小腦下小腿進入小腦。該道被稱為背脊脊髓小腦束。

從T1上方，本體感受性原發性軸突進入脊髓並同側上升，直至到達附件楔核，在那裡它們突觸。次級軸突通過小腦下部的小腿進入小腦，這些軸突再次在小腦深部核上突觸。該道被稱為小腦腳。

運動信息通過下行脊髓束從大腦沿著脊髓傳播。下行束涉及兩個神經元：上運動神經元（UMN）和下運動神經元（LMN）。[14]神經信號沿著上運動神經元向下傳播，直到它與脊髓中的下運動神經元突觸。然後，下運動神經元將神經信號傳導到脊髓根部，其中傳出神經纖維將運動信號傳遞到目標肌肉。下行的大片由白質組成。有幾個下行道服務於不同的功能。皮質脊髓束（外側和前側）負責協調肢體運動。[14]

臨床意義

先天性疾病是脊髓縱裂，其中部分脊髓通常在上腰椎水平處分開。有時分裂可以沿著脊髓的長度。

損傷

主要文章：脊髓損傷

脊柱損傷可能由脊柱損傷引起（拉伸，瘀傷，施壓，切斷，撕裂等）。椎骨或椎間盤可能會破碎，導致脊髓被尖銳的骨碎片刺破。通常，脊髓損傷的受害者將在身體的某些部位遭受失去感覺。在較輕微的情況下，受害者可能只會失去手或腳的功能。更嚴重的傷害可能導致脊髓損傷部位下方的截癱，四肢癱瘓（也稱為四肢癱瘓）或全身麻痹。

脊髓上運動神經元軸突的損傷導致同側缺陷的特徵模式。這些包括反射亢進，高血壓和肌肉無力。較低的運動神經元損傷導致其自身特徵性的缺陷模式。而不是缺陷的整個方面，存在與受損害影響的肌肉組織相關的模式。另外，下運動神經元的特徵在於肌肉無力，肌張力減退，低反射和肌肉萎縮。

脊髓損傷可引起脊髓休克和神經源性休克。脊柱休克通常是暫時性的，僅持續24-48小時，並且暫時缺乏感覺和運動功能。神經源性休克持續數周，並且由於在受傷部位下方的肌肉廢用而導致肌張力喪失。

最常受傷的脊髓的兩個區域是頸椎（C1-C7）和腰椎（L1-L5）。（符號C1，C7，L1，L5指的是脊柱頸部，胸部或腰部區域的特定椎骨的位置。）脊髓損傷也可以是非創傷性的並且由疾病引起（橫貫性脊髓炎，脊髓灰質炎，脊柱裂，弗里德賴希氏共濟失調，脊髓腫瘤，椎管狹窄等。）[15]

在美國，由於各種脊髓損傷，每年有10,000-12,000人癱瘓。

治療

真正或可疑的脊髓損傷需要立即固定，包括頭部的固定。需要掃描來評估傷情。類固醇，甲基強的松龍，可以起到幫助的作用，物理治療和可能的抗氧化劑。[引證需要]治療需要集中於限制損傷後細胞死亡，促進細胞再生和替換丟失的細胞。通過維持神經元件中的電傳遞來促進再生。

腰椎穿刺

脊髓終止於椎骨L1-L2的水平，而蛛網膜下腔 - 包含腦脊髓液的腔室 - 延伸至S2的下緣。[15]成人腰椎穿刺通常在L3-L5（馬尾神經水平）之間進行，以避免損傷脊髓。[15]在胎兒中，脊髓延伸脊柱的整個長度並隨著身體的增長而退化。

腫瘤

脊髓腫瘤可以發生在脊髓中，並且這些腫瘤可以在硬腦膜內部（硬膜內）或外部（硬膜外）。

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