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[病例讨论] 脊髓

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发表于 2019-5-25 00:00:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
视频:↓  2分钟神经科学_脊髓横截面


脊髓是由神经组织构成的细长管状结构,其从脑干中的延髓延伸到脊柱的腰部区域。它包围脊髓的中央管,其包含脑脊髓液。大脑和脊髓一起构成中枢神经系统(CNS)。在人类中,脊髓从枕骨开始,穿过枕骨大孔并在颈椎开始处进入椎管。脊髓向下延伸到第一和第二腰椎之间,在那里结束。封闭的骨性脊柱保护相对较短的脊髓。男性约45厘米(18英寸),女性约43厘米(17英寸)。脊髓的直径范围从颈部和腰部区域的13毫米(1/2英寸)到部区域的6.4毫米(1/4英寸)。

脊髓主要起作用于从运动皮层到身体的神经信号的传递,以及从感觉神经元的传入纤维到感觉皮层的传递。它也是一个协调许多反应的中心,包含可以独立控制反射的反射弧。[1]它也是组成神经回路的脊柱中间神经元的位置,称为中央模式发生器。这些电路负责控制有节奏运动的运动指令,例如步行。[2]


脊髓(黄色)将大脑连接到整个身体的神经。

目录
1 结构
1.1 脊髓节段
1.2 发展
1.3 血液供应
2 功能
2.1 体感组织
2.2 运动组织
2.3 脊髓小脑束
3 临床意义
3.1 损伤
3.2 治疗
3.3 腰椎穿刺
3.4 肿瘤
4 附加图像
5 参考

结构


显示段的脊髓的图
脊髓是连接大脑和周围神经系统信息的主要途径。[3] [4]人体脊髓比其保护脊柱短得多,起源于脑干,穿过枕骨大孔,并继续通过第二腰椎附近的圆锥体,然后终止于称为终末的纤维状延伸。

男性长约45厘米(18英寸),女性约43厘米(17英寸),呈卵圆形,在颈部和腰部区域扩大。颈椎扩大,从C5到T1椎骨延伸,是感觉输入来自和电机输出到手臂和躯干的地方。位于L1和S3之间的腰部扩大处理感觉输入和来自腿部的运动输出。

脊髓与髓质的尾部连续,从颅底延伸到第一腰椎的身体。它不会在成人中延伸到脊柱的全长。它由31个节段组成,其中分支一对感觉神经根和一对运动神经根。然后神经根合并成双侧对称的脊神经对。周围神经系统由这些脊柱根,神经和神经节组成。

背根是传入的束,接收来自皮肤,肌肉和内脏器官的感觉信息,传递到大脑。根终止于背根神经节,背根神经节由相应神经元的细胞体组成。腹侧根由传出纤维组成,所述传出纤维来自运动神经元,其细胞体存在于脊髓的腹侧(或前部)灰色角中。

脊髓(和大脑)受到围绕管的称为脑膜的三层组织或膜的保护。硬脑膜是最外层,它形成坚韧的保护涂层。在硬脑膜和椎骨的周围骨之间是称为硬膜外腔的空间。硬膜外腔充满脂肪组织,并含有血管网络。蛛网膜,中间保护层,以其开放的蜘蛛网状外观命名。蛛网膜和下面的软脑膜之间的空间称为蛛网膜下腔。蛛网膜下腔包含脑脊液(CSF),可采用腰椎穿刺或“脊柱穿刺”手术取样。精致的软脑膜,最里面的保护层,与脊髓表面紧密相关。通过连接的小齿韧带将绳索稳定在硬脑膜内,所述连接的小齿韧带从包皮软骨横向延伸在背根和腹根之间。硬膜囊终止于第二骶椎的椎骨水平。

在横截面中,脐带的外围区域包含含有感觉和运动轴突的神经元白质束。该周边区域的内部是灰质,其包含排列在三个灰色列中的神经细胞体,使该区域呈现蝴蝶形状。该中央区域围绕中央管,该中央管是第四脑室的延伸并且包含脑脊髓液。

脊髓的横截面为椭圆形,背外侧压迫。两个突出的凹槽或沟槽沿其长度方向延伸。后中间沟是背侧的凹槽,前中间裂是腹侧的凹槽。

脊髓节段

人脊髓被分成若干段,其中形成成对的脊神经(混合的;感觉的和运动的)。 六至八个运动神经根以非常有序的方式从右侧和左侧腹侧沟中分支出来。 神经根结合形成神经根。 同样,感觉神经根形成左右侧背侧沟并形成感觉神经根。 腹侧(运动)和背侧(感觉)根结合形成脊神经(混合;运动和感觉),脊髓两侧各一个。 脊椎神经(C1和C2除外)形成于椎间孔(IVF)内。 这些根部形成中枢神经系统和外周神经系统之间的分界线。

脊柱的一部分的模型。

可以看到人体脊柱和脊髓节段的模型,神经根从(不可见)脊髓横向延伸。
在脐带中心的灰色柱(作为灰色柱的三个区域)形状像蝴蝶,由中间神经元,运动神经元,神经胶质细胞和无髓鞘轴突的细胞体组成。前灰色柱和后灰色柱作为灰质的投影存在,并且也被称为脊髓的角。灰色柱和灰色连合一起形成“灰色H”。

白质位于灰质之外,几乎完全由髓鞘运动和感觉轴突组成。白质的“柱”在脊髓上方或下方携带信息。

脊髓本身终止于称为圆锥体的区域,而软脑膜继续作为称为终止的延伸,其将脊髓锚定到尾骨。马尾(“马尾”)是一组神经,位于髓质下方,继续穿过脊柱到达尾骨。马尾形成是因为脊柱在大约4岁时停止生长,即使脊柱持续延长直到成年。这导致起源于上腰部区域的骶脊神经。

在CNS内,神经细胞体通常被组织成称为细胞核的功能簇。 CNS内的轴突被分组为束。

人体脊髓中有31个脊髓神经节段:

8个颈椎节段形成8对颈神经(C1脊神经从枕骨大孔和C1椎骨之间的脊柱退出; C2神经从C1椎骨的后弓和C2椎板之间退出; C3-C8脊神经通过IVF位于其相应的颈椎上方,C8和T1椎骨之间的C8对除外)
12个胸段形成12对胸神经
5个腰椎节段形成5对腰神经
5个骶骨段形成5对骶神经
1个尾骨节段
一些常见物种的脊髓节段[5]

在胎儿中,椎骨段对应于脊髓节段。然而,由于脊柱比脊髓长得长,脊髓节段不对应于成人的椎骨节段,特别是在脊髓下部。例如,在椎骨水平T9和L2之间发现腰椎和骶骨脊髓节段,并且脊髓在L1 / L2椎骨水平周围结束,形成称为圆锥体的结构。

尽管脊髓细胞体在L1 / L2椎骨水平周围终止,但每个节段的脊神经在相应椎骨的水平处离开。对于下脊髓的神经,这意味着它们比根部更低(更尾侧)离开脊柱。当这些神经从它们各自的根部行进到它们从脊柱的出口点时,下部脊柱节段的神经形成称为马尾的束。

有两个区域脊髓扩大:

颈扩大 - 大致对应于支配上肢的臂丛神经。它包括从大约C4到T1的脊髓节段。放大的椎骨水平大致相同(C4至T1)。
腰部扩大 - 对应于支撑下肢的腰骶神经丛。它包括从L2到S3的脊髓节段,并且发现关于T9到T12的椎骨水平。

发展


在一个五周大的胚胎中段看到的脊髓


在3个月大的胎儿的中段看到的脊髓
脊髓在发育期间由神经管的一部分制成。脊髓有四个阶段来自神经管:神经板,神经褶皱,神经管和脊髓。神经分化发生在管的脊髓部分内。[7]随着神经管开始发育,脊索开始分泌称为Sonic hedgehog或SHH的因子。结果,底板也开始分泌SHH,这将诱导基板发育运动神经元。在神经管成熟期间,其侧壁变厚并形成称为龈沟限制的纵向凹槽。这也将脊髓的长度延伸到背部和腹部。[8]同时,上覆的外胚层分泌骨形态发生蛋白(BMP)。这导致顶板开始分泌BMP,这将诱导鼻翼板发展感觉神经元。这种形态发生素如BMP和SHH的反向梯度形成了沿背侧腹轴分裂细胞的不同区域。[9]背根神经节神经元与神经嵴祖细胞分化。随着背侧和腹侧柱细胞的增殖,神经管的内腔变窄,形成脊髓的小中央管。[10]翼板和基板由龈沟限制器分开。另外,底板也分泌netrins。 netrins作为化学引诱剂,用于在前白色连合处的翼板中的疼痛和温度感觉神经元的交汇,然后它们向丘脑上升。在尾部神经孔闭合并形成包含脉络丛组织的脑室后,尾部脊髓的中央管充满了脑脊髓液。

Viktor Hamburger和Rita Levi-Montalcini早期在鸡胚胎中的研究结果已被最近的研究所证实,这些研究表明,通过程序性细胞死亡(PCD)消除神经细胞是正确组装神经系统所必需的[11]。 ]

总体而言,自发胚胎活动已被证明在神经元和肌肉发育中起作用,但可能不参与脊髓神经元之间连接的初始形成。

血液供应
脊髓由三条动脉供给血液,这三条动脉从大脑开始沿着它的长度运动,并且许多动脉通过脊柱侧面接近它。三条纵向动脉是脊髓前动脉,左右脊柱后动脉。[12]它们在蛛网膜下腔行进并将分支送入脊髓。它们通过前段和后段髓质动脉形成吻合口(连接),这些动脉沿着其长度在不同的点进入脊髓。[12]通过这些来自后脑循环的动脉尾部的实际血流不足以维持脊髓超出颈段。

颈部区域以下脊髓动脉供血的主要贡献来自径向排列的后根管和前根动脉,这些动脉沿着背侧和腹侧神经根进入脊髓,但有一个例外,不能直接连接到脊髓。三条纵向动脉中的任何一条。[12]这些肋间和腰椎根动脉起源于主动脉,提供主要吻合并补充脊髓的血流。在人类中,最大的前根动脉被称为Adamkiewicz动脉,或称为前部神经根(ARM)动脉,通常出现在L1和L2之间,但可以出现在从T9到L5的任何地方。[13]通过这些关键的根性动脉的血流受损,特别是在涉及通过主动脉的血流突然中断的外科手术过程中,例如在主动脉损伤修复期间,可导致脊髓梗塞和截瘫。

功能
体感组织


脊髓束。
体感组织分为背柱 - 内侧lemniscus道(触摸/本体感觉/振动感觉通路)和前外侧系统,或ALS(疼痛/温度感觉通路)。两种感觉途径都使用三种不同的神经元从外周的感觉受体到大脑皮层获取信息。这些神经元被指定为一级,二级和三级感觉神经元。在这两种途径中,在背根神经节中发现了初级感觉神经元细胞体,并且它们的中心轴突进入脊髓。

在背柱 - 内侧韧带中,原发神经元的轴突进入脊髓,然后进入背柱。如果主要轴突进入脊髓水平T6以下,则轴突在细胞束(fasciculus gracilis)中移动,即柱的内侧部分。如果轴突进入T6水平以上,则它在束状楔中移动,所述束状楔包在股细胞束的侧面。无论哪种方式,主要轴突上升到下髓质,在那里它离开其束状突起并与一个背柱核中的第二神经元突触:根据其所经过的途径,细胞核或细胞核。此时,次级轴突离开其细胞核并向前和向内穿过。这样做的次级轴突的集合称为内部弓形纤维。内部弓形纤维交叉,并作为对侧内侧丘系继续上升。来自内侧丘系的次级轴突最终终止于丘脑的腹侧后外侧核(VPLN),在那里它们与三级神经元突触。从那里,三级神经元通过内囊的后肢上升并终止于初级感觉皮层。

下肢的本体感觉不同于上肢和上躯干。下肢本体感觉有一个四神经通路。该途径最初遵循背侧脊柱 - 小脑通路。它的安排如下:下肢本体受体→外周过程→背根神经节→中央过程→克拉克柱→二阶神经元→延髓(尾状核)→三阶神经元→丘脑VPLN→四阶神经元→后肢内囊→放射冠→大脑感觉区

前外侧系统的工作方式有所不同。它的主要神经元轴突进入脊髓,然后在胶质基质突触之前上升一到两个水平。在突触之前上升的道被称为Lissauer束。在突触后,次级轴突在作为脊髓丘脑束的脊髓的前侧部分中交叉并上升。这条道路一直上升到VPLN,它在三级神经元上突触。然后,第三神经元轴突通过内囊的后肢进入初级感觉皮层。

ALS中的一些“疼痛纤维”偏离其向VPLN的途径。在一个这样的偏差中,轴突朝向中脑中的网状结构行进。然后网状结构投射到许多地方,包括海马体(以创造关于疼痛的记忆),中心体核(引起弥漫性,非特异性疼痛)和皮质的各个部分。另外,一些肌萎缩侧索硬化轴突投射到脑桥中的导水管周围灰色,并且形成导水管周围灰色的轴突然后突出到中缝大眼核,其向下突出到疼痛信号来自并抑制它的位置。这有助于在某种程度上控制疼痛的感觉。

运动组织
脊柱神经的动作编辑

皮质脊髓束作为来自大脑皮层和原始脑干运动核的上运动神经元信号的运动通路。

皮质上运动神经元起源于Brodmann区域1,2,3,4和6,然后下降到内囊的后肢,通过小脑,通过脑桥下降到髓质金字塔,其中约90%在金字塔的交叉处,轴突交叉到对侧。然后它们作为外侧皮质脊髓束下降。这些轴突与脊髓各级腹角的下运动神经元突触。其余10%的轴突作为腹侧皮质脊髓束下降到同侧。这些轴突也与腹角的下运动神经元突触。在突触之前,他们中的大多数将穿过脐带的对侧(通过前白色连合)。

中脑核包括四个运动区,其将上运动神经元轴突沿脊髓向下运动以降低运动神经元。这些是红核脊髓束,前庭脊髓束,顶盖脊髓束和网状脊髓束。红核脊髓束与外侧皮质脊髓束一起下降,其余三个与前皮质脊髓束一起下降。

下运动神经元的功能可分为两个不同的组:外侧皮质脊髓束和前皮质脊髓束。横向道包含上运动神经元轴突,其在背侧(DL)下运动神经元上突触。 DL神经元参与远端肢体控制。因此,这些DL神经元仅在脊髓内的颈部和腰骶部扩大中特异性地发现。在髓质金字塔的交叉处后,外侧皮质脊髓束没有交叉。

前侧皮质脊髓束在前柱同侧下降,其中轴突出现并且在腹侧角的下腹内侧(VM)运动神经元突触同侧或在前白色连合处交叉,在那里它们在VM下部运动神经元上对侧突触。 Tectospinal,前庭脊髓和网状脊髓在同侧下降到前柱,但不穿过前白色连合。相反,它们只是在同侧的VM下运动神经元上突触。 VM下运动神经元控制轴向骨骼的大的姿势肌肉。与DL的那些不同,这些较低的运动神经元一直位于整个脊髓的腹角中。

脊髓小脑束
体内的本体感受信息通过三条轨道向上传播。在L2以下,本体感受信息沿着脊髓脊髓小脑束向上传播。也被称为前脊髓小脑束,感觉受体接收信息并进入脊髓。这些原代神经元的细胞体位于背根神经节中。在脊髓中,轴突突触和次级神经元轴突交叉,然后向上移动到小脑上部的小腿,在那里它们再次交配。从这里,信息被带到小脑的深部核,包括小脑和插入的核。

从L2到T1的水平,本体感受信息进入脊髓并在同侧上升,在克拉克的核中突触。继发性神经元轴突继续同侧上升,然后通过小脑下小腿进入小脑。该道被称为背脊脊髓小脑束。

从T1上方,本体感受性原发性轴突进入脊髓并同侧上升,直至到达附件楔核,在那里它们突触。次级轴突通过小脑下部的小腿进入小脑,这些轴突再次在小脑深部核上突触。该道被称为小脑脚。

运动信息通过下行脊髓束从大脑沿着脊髓传播。下行束涉及两个神经元:上运动神经元(UMN)和下运动神经元(LMN)。[14]神经信号沿着上运动神经元向下传播,直到它与脊髓中的下运动神经元突触。然后,下运动神经元将神经信号传导到脊髓根部,其中传出神经纤维将运动信号传递到目标肌肉。下行的大片由白质组成。有几个下行道服务于不同的功能。皮质脊髓束(外侧和前侧)负责协调肢体运动。[14]

临床意义
先天性疾病是脊髓纵裂,其中部分脊髓通常在上腰椎水平处分开。有时分裂可以沿着脊髓的长度。

损伤
主要文章:脊髓损伤
脊柱损伤可能由脊柱损伤引起(拉伸,瘀伤,施压,切断,撕裂等)。椎骨或椎间盘可能会破碎,导致脊髓被尖锐的骨碎片刺破。通常,脊髓损伤的受害者将在身体的某些部位遭受失去感觉。在较轻微的情况下,受害者可能只会失去手或脚的功能。更严重的伤害可能导致脊髓损伤部位下方的截瘫,四肢瘫痪(也称为四肢瘫痪)或全身麻痹。

脊髓上运动神经元轴突的损伤导致同侧缺陷的特征模式。这些包括反射亢进,高血压和肌肉无力。较低的运动神经元损伤导致其自身特征性的缺陷模式。而不是缺陷的整个方面,存在与受损害影响的肌肉组织相关的模式。另外,下运动神经元的特征在于肌肉无力,肌张力减退,低反射和肌肉萎缩。

脊髓损伤可引起脊髓休克和神经源性休克。脊柱休克通常是暂时性的,仅持续24-48小时,并且暂时缺乏感觉和运动功能。神经源性休克持续数周,并且由于在受伤部位下方的肌肉废用而导致肌张力丧失。

最常受伤的脊髓的两个区域是颈椎(C1-C7)和腰椎(L1-L5)。 (符号C1,C7,L1,L5指的是脊柱颈部,胸部或腰部区域的特定椎骨的位置。)脊髓损伤也可以是非创伤性的并且由疾病引起(横贯性脊髓炎,脊髓灰质炎,脊柱裂,弗里德赖希氏共济失调,脊髓肿瘤,椎管狭窄等。)[15]

在美国,由于各种脊髓损伤,每年有10,000-12,000人瘫痪。

治疗
真正或可疑的脊髓损伤需要立即固定,包括头部的固定。需要扫描来评估伤情。类固醇,甲基强的松龙,可以起到帮助的作用,物理治疗和可能的抗氧化剂。[引证需要]治疗需要集中于限制损伤后细胞死亡,促进细胞再生和替换丢失的细胞。通过维持神经元件中的电传递来促进再生。

腰椎穿刺
脊髓终止于椎骨L1-L2的水平,而蛛网膜下腔 - 包含脑脊髓液的腔室 - 延伸至S2的下缘。[15]成人腰椎穿刺通常在L3-L5(马尾神经水平)之间进行,以避免损伤脊髓。[15]在胎儿中,脊髓延伸脊柱的整个长度并随着身体的增长而退化。

肿瘤
脊髓肿瘤可以发生在脊髓中,并且这些肿瘤可以在硬脑膜内部(硬膜内)或外部(硬膜外)。

其他图片


脊髓断面解剖学。 动画中的参考。


脊髓图。


穿过中胸部脊髓的横截面。


不同程度的脊髓横截面。


颈椎


脊髓的一部分,显示其右侧表面。 硬脑膜被打开并布置成显示神经根。


硬脑膜切开的脊髓,显示脊神经的出口。


脊髓显示前根和后根如何连接脊神经。


脊髓显示前根和后根如何连接脊神经。


脊髓的长视图。


预测脊髓进入神经(红色运动,蓝色感觉)。


预测脊髓进入神经(红色运动,蓝色感觉)。


兔脊髓的横截面。


成年小鼠脊髓的横截面:星形胶质细胞(红色)和神经元(绿色)


用Cajal法染色成年大鼠脊髓的横断面。

解剖图像

另见
Wikimedia Commons has media related to Spinal cord.
This article uses anatomical terminology; for an overview, see anatomical terminology.
Neutral spine
Brown-Séquard syndrome
Hereditary spastic paraplegia (HSP, or familial spastic paraplegia – FSP, Strümpell–Lorrain syndrome)
Poliomyelitis, Post-polio syndrome
Upper-limb surgery in tetraplegia
Redlich–Obersteiner's zone
Subacute combined degeneration of spinal cord
Tethered spinal cord syndrome
Myelomere

参考
Maton, Anthea; et al. (1993). Human biology and health (1st ed.). Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall. pp. 132–144. ISBN 978-0-13-981176-0.
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Myers, Gary (2009-12-25). Exploring Psychology. Worth Publishers. p. 41. ISBN 978-1429216357.
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