Строение и функции оболочек головного и спинного мозга: подробный анализ

Оболочки головного и спинного мозга, состоящие из трех слоев — твердой, паутинной и мягкой оболочки, выполняют защитную и поддерживающую функции. Твердая оболочка обеспечивает механическую защиту, паутинная оболочка играет роль в ликворной системе, а мягкая оболочка тесно связана с мозговой тканью и обеспечивает ее питание. Эти оболочки также участвуют в обмене веществ и поддержании стабильной среды для нейронов.

Внутреннее пространство между оболочками заполнено спинномозговой жидкостью, которая защищает мозг и спинной мозг от травм, а также способствует их обмену веществ. Кроме того, оболочки отвечают за размер и форму мозга, что также имеет значение для его функциональности. Комплексное строение и взаимодействие этих оболочек обеспечивают оптимальные условия для работы нервной системы.

Твердая мозговая оболочка

Защитные оболочки мозга представляют собой соединительную ткань с плотной и волокнистой структурой. Они обладают двумя основными поверхностями – наружной и внутренней. Наружная поверхность хорошо кровоснабжается, содержит множество сосудов и соединяется с черепными костями. Она функционирует как надкостница для внутренней стороны костей черепа.

Твердая оболочка мозга (Dura mater) состоит из нескольких сегментов, которые проникают в черепные полости, формируя дупликатуры (складки) соединительной ткани.

К числу этих образований относятся:

• серп мозжечка – располагается между двумя полушариями мозжечка, латинское название falx cerebelli;
• серп головного мозга – аналогично расположен в межполушарном пространстве мозга, его латинское наименование falx cerebri;
• намет мозжечка – находится над задней ямкой черепа в горизонтальном положении между височной костью и поперечной бороздой затылочной кости, отграничивая верхнюю часть полушарий мозжечка от затылочных долей мозга;
• диафрагма турецкого седла – занимает позицию выше турецкого седла, образуя его крышу (operculum).

Послойная структура мозговых оболочек

Между отростками и листками твердой оболочки располагаются синусы, задачей которых является создание пространства для венозной крови из сосудов мозга, также известные как sinus durae matris.

Существуют следующие пазухи:

• верхний сагиттальный синус – находится в области большого серповидного отростка, на верхнем крае, в него поступает кровь, которая далее переходит в поперечный синус (transversus);
• нижний сагиттальный синус – расположен аналогично, но вдоль нижнего края серповидного отростка, впадает в прямой синус (rectus);
• поперечная пазуха – находит место в поперечной борозде затылочной кости, переходя на sinus sigmoideus, рядом с теменной костью и около сосцевидного угла;
• прямой синус – располагается в месте, где соединяются намет мозжечка и большой серповидный отросток; кровь из него попадает в sinus transversus, аналогично тому, как это происходит в большой поперечной пазухе;
• пещеристый синус – находится по обе стороны от турецкого седла, имеет треугольную форму на поперечном сечении. В его стенках проходят ветви черепных нервов: в верхней части – глазодвигательный и блоковидный нервы, в боковой – глазной нерв. Между ними располагается отводящий нерв. Внутри синуса находится внутренняя сонная артерия с сонным сплетением, которые омываются венозной кровью. В данную полость впадает верхняя ветвь глазной вены. Между правым и левым пещеристым синусом существуют сообщения, именуемые передними и задними межпещеристыми пазухами;
• верхний каменистый синус – продолжает ранее упомянутую пазуху, располагается в области височной кости (у верхнего края её пирамиды), соединяя поперечный и пещеристый синусы;
• нижний каменистый синус – расположен в нижней каменистой борозде, между краями которого находятся пирамида височной кости и затылочная кость. Он соединяется с sinus cavernosus, а в этой области при соединении поперечных ветвей вен образуется базиллярное венозное сплетение;
• затылочная пазуха – формируется в области внутреннего затылочного гребня (выступа) из sinus transversus. Она разделяется на две части, охватывающие края затылочного отверстия и впадающие в сигмовидную пазуху. На месте соединения этих синусов образуется венозное сплетение, называемое confluens sinuum.

Паутинная оболочка

Под твердой оболочкой мозга располагается паутинная, которая покрывает все структуры центральной нервной системы. Она имеет эндотелиальное покрытие и соединена с твердой и мягкой оболочками через перегородки из соединительной ткани. Совместно с твердой оболочкой она формирует субдуральное пространство, где циркулирует минимальное количество спинномозговой жидкости (ликвора, цереброспинальной жидкости).

Оболочки головного и спинного мозга представляют собой важные структуры центральной нервной системы, которые выполняют множество жизненно важных функций. Они обеспечивают защиту от механических повреждений, помогают в регулировании обмена веществ, а также в поддержании гомеостаза. Основными оболочками являются твердая, паутинная и мягкая оболочка, каждая из которых играет свою уникальную роль в обеспечении нормального функционирования мозга и спинного мозга.

Твердая оболочка (dura mater) выполняет функцию защиты и стабилизации, она является самой прочной из трех оболочек. Под ней находится паутинная оболочка (arachnoid mater), представляющая собой тонкую и прозрачную структуру, которая содержит ликвор и обеспечивает амортизацию. Мягкая оболочка (pia mater) плотно прилегает к поверхности мозга и спинного мозга, обеспечивая питание клеток и защищая нежные структуры от внешних воздействий. Каждая из оболочек взаимодействует друг с другом, создавая единую систему защиты и поддержки нервной ткани.

Функции этих оболочек выходят за рамки простой защиты. Например, ликвор, находящийся между паутинной и мягкой оболочками, играет ключевую роль в смягчении ударов и поддержании давления внутри черепа и спинального канала. Кроме того, оболочки участвуют в обмене веществ, обеспечивая транспорт кислорода и питательных веществ к нейронам. Это сложное взаимодействие между структурой и функцией оболочек мозга и спинного мозга подчеркивает их важность для здоровья нервной системы в целом.

Схема структур оболочек спинного мозга

На внешней стороне паутинной оболочки в некоторых областях наблюдаются выросты – грануляции, имеющие округлую форму и розоватый цвет. Они проникают в твердую оболочку и способствуют оттоку ликвора через фильтрацию в венозную систему черепа. Поверхность оболочки, контактирующая с мозговой тканью, соединяется тонкими волокнами с мягкой оболочкой, образуя пространство, известное как подпаутинное (субарахноидальное).

Из кожи строение и функции оболочек головного мозга и спинного мозга

На головной и спинной мозг воздействуют мягкая (сосудистая), паутинная и твердая оболочки. Они выполняют защитные функции, включая механическую фиксацию мозга в черепной коробке и позвоночном канале, а также участвуют в циркуляции цереброспинальной жидкости. Мягкие и паутинные оболочки продолжаются вдоль нервов в виде периневриев.

Мягкая мозговая оболочка непосредственно прилежит и сращена с тканями мозга, корешков нервов и повторяет в головном мозге ход борозд и извилин. Строма оболочки представлена рыхлой неоформленной соединительной тканью с большим количеством кровеносных сосудов и нервных волокон. Снаружи строма покрыта однослойным плоским эпителием нейроглиального происхождения — менинготелием.

Сосуды, проникающие в мозг, окружаются элементами гематоэнцефалического барьера, образуемого астроцитами, ножки которых формируют непрерывную оболочку вокруг сосудов.

Таким образом, ножки астроцитов совместно с их базальной мембраной образуют границу между нервной тканью и оболочками мозга (наружной глиальной мембраной).

Паутинная оболочка расположена между твердой и мягкой оболочками. Она покрывает полностью поверхность головного и спинного мозга. В головном мозге, однако, она не проникает в его углубления. Над последними возникают подпаутинные цистерны, где циркулирует цереброспинальная жидкость.

На внешней поверхности паутинной оболочки находится однослойный плоский нейроглиальный эпителий, под которым располагаются 5-8 слоев уплощенных клеток, напоминающих фибробласты – менингоциты. Их цитоплазматические отростки и коллагеновые фибриллы создают трехмерную сеть паутинных трабекул, которая прикрепляется к наружной поверхности мягкой мозговой оболочки. В этой сетке находятся макрофаги, лимфоциты, тучные клетки и крупные кровеносные сосуды, ветви которых проникают в мягкую оболочку мозга.

Выросты паутинной оболочки в венозные синусы твердой мозговой оболочки, наиболее крупные из которых называются пахионовы грануляции, служат для оттока цереброспинальной жидкости в венозный кровоток.

Твердая оболочка формируется из плотной волокнистой соединительной ткани. Между ней и паутинной оболочкой присутствует субдуральное пространство, содержащее небольшое количество цереброспинальной жидкости и продолжающееся вдоль нервных стволов в виде периневральных пространств. Стенки этих пространств выстланы однослойным плоским нейроглиальным эпителием.

Снаружи от твердой оболочки спинного мозга располагается эпидуральное пространство, заполненное жировой тканью. В отличие от этого, твердая оболочка головного мозга плотно соединена с надкостницей черепных костей, поэтому в черепе отсутствует эпидуральное пространство.

Кровеносные сосуды, проникающие в ткань головного мозга, идут по каналам, выстланным мягкой мозговой оболочкой. Вокруг крупных сосудов имеется периваскулярное пространство. Оно сообщается с субарахноидальным пространством и содержит цереброспинальную жидкость. Вокруг кровеносных капилляров такого пространства нет. Содержимое кровеносных капилляров отделено от ткани головного мозга гематоэнцефалическим гистионом (барьером).

Последняя структура образована непрерывным слоем эндотелия капилляров с базальной мембраной, где эндотелиоциты соединены с помощью плотных межклеточных контактов; периваскулярная пограничная глиальная мембрана, формируемая ножками астроцитов, окружает мозговые капилляры в виде непрерывной оболочки.

Через гематоэнцефалический барьер из крови в мозг не проникают некоторые лекарственные препараты, антитела и другие крупномолекулярные вещества, тогда как газы и мелкие молекулы, необходимые для питания нервной ткани, диффундируют через него.

Цереброспинальная жидкость, вместе с мягкой и паутинной оболочками, покрывают головной и спинной мозг, выполняя функции гидравлического амортизатора. С помощью отверстий в крыше четвертого желудочка, оболочки мозга последовательно соединяются с полостями мозговых желудочков. Исследование цереброспинальной жидкости имеет огромное диагностическое значение в медицинской практике. Основным местом её образования являются сосудистые сплетения, выступающие в просвет всех четырех мозговых желудочков.

Сосудистое сплетение снаружи покрыто однослойным кубическим эпителием нейроглиального происхождения, а строма сплетения состоит из соединительной ткани, сосудов и нервов. На поверхности сплетения также находятся макрофаги (клетки Колмера).

В нервной системе постоянно происходит циркуляция цереброспинальной жидкости. Переход ее в кровь происходит в выростах паутинной оболочки (пахионовых грануляциях), выступающих в венозные синусы твердой мозговой оболочки.

Важно отметить, что в центральной нервной системе не существуют лимфатические сосуды, которые могли бы убирать избыток жидкости, поэтому арахноидальные ворсинки играют важную роль. Транспортировка ликвора между полостью III желудочка и первичной капиллярной сетью медиальной эминенции гипоталамуса осуществляется с активным участием таницитов – клеток эпендимной выстилки. Эти клетки имеют длинные отростки, благодаря которым они образуют контакт с первичной капиллярной сетью. В цитоплазме таницитов присутствует система мембранных полостей и пузырьков, что позволяет осуществлять внутриклеточный транспорт не только ликвора, но и множества гормонов.

Дупликатуры твердой мозговой оболочки

В некоторых местах менингеальный листок образует удвоения, или дупликатуры, которые отграничивают одни отделы мозга от других.

Эти складки имеют свои названия. Серп большого мозга (falx cerebri) помещается между полушариями большого мозга.

Серп мозжечка (falx cerebelli) аналогичным образом размещается между полушариями мозжечка.

Намет мозжечка (tentorium cerebelli), который отделяет большие полушария от, собственно, мозжечка.

Также имеется диафрагма турецкого седла (diaphragma sellae), которая защищает гипофиз и натянута непосредственно над турецким седлом клиновидной кости.

Синусы твердой мозговой оболочки

Периостальный и менингеальный листки твердой мозговой оболочки довольно плотно прилежат друг к другу. Но в некоторых местах они расходятся и образуют полости, которые называются синусы твердой мозговой оболочки (sinus durae matris).

Венозные синусы заполнены кровью, так как их основная функция состоит в сборе венозной крови из головного мозга и последующей передаче её во внутреннюю яремную вену (vena jugularis interna).

Они располагаются на уровне внутреннего затылочного выступа затылочной кости.

Начнём с места, где собирается большинство синусов. Это зона, известная как сток синусов или синусный сток (confluens sinuum).

С верхней стороны синусного стока выходит верхний сагиттальный синус (sinus sagittalis superior),

по бокам отходит парный поперечный синус (sinus transversus),

С нижней стороны идет затылочный синус (sinus occipitalis),

и немного выше и вперед — прямой синус (sinus rectus).

Каждый поперечный синус переходит в сигмовидный синус (sinus sigmoideus),

который проходит через яремное отверстие и затем попадает во внутреннюю яремную вену (vena jugularis interna).

Это создает связь с крупными венозными системами. Прямой синус делится на нижний сагиттальный синус (sinus sagittalis inferior)

и большую мозговую вену (vena cerebri magna), известную также как вену Галена (vena Galeni).

От поперечного синуса ветвится верхний каменистый синус (sinus petrosus superior),

а чуть ниже, от сигмовидного синуса отходит нижний каменистый синус (sinus petrosus inferior).

Оба верхних каменистых синусов соединяются с большим парным пещеристым синусом (sinus cavernosus).

Эти синусы располагаются по обе стороны от турецкого седла, и между ними проходит межпещеристый синус (sinus intercavernosus).

Пещеристые синусы собирают венозную кровь из вен глазниц и лицевых вен, поэтому инфекция из этих областей может попасть в пещеристый синус, вызывая его воспаление.

Через пещеристый синус проходят следующие нервы:

• Глазодвигательный

• Блоковый

• Отводящий

и две ветви V пары черепных нервов (глазной и верхнечелюстной), которые при воспалении синуса могут сдавливаться.

, который подает артериальную кровь в головной мозг.

Также через пещеристый синус проходит внутренняя сонная артерия

Венозная кровь в синусах оттекает в обратном направлении, показанном стрелками, и в конечном итоге попадает во внутреннюю яремную вену, направляясь к сердцу.

Если в синусе происходит инфекция, она может попасть во внутреннюю сонную артерию, что может привести к воспалению структуры головного мозга или его оболочек.

Паутинная оболочка образует своеобразные выпячивания через твердую оболочку в венозные синусы. Эти выпячивания называются паутинные грануляции (granulationes arachnoideae), и наибольшее их скопление расположено в области верхнего сагиттального синуса, хотя в принципе в той или иной мере они есть везде.

Через эти паутинные грануляции спинномозговая жидкость из субарахноидального пространства переходит в венозную систему.

Глоссарий

Что такое ликвор

Ликвор, также известный как цереброспинальная жидкость, представляет собой особую жидкость, циркулирующую между оболочками головного и спинного мозга. О ликворе знали еще со времён Гиппократа, когда заметили его выделение при черепно-мозговых и позвоночных травмах.

У взрослого человека его объем составляет 120–150 мл, тогда как у новорожденного — всего 15 мл. Ликвор обновляется каждые 24 часа примерно 4–5 раз.

Функции ликвора многочисленны.

• Обеспечение механической защиты головного и спинного мозга от травм и сотрясений, действуя как подушка безопасности на водной основе.
• Питание нервных клеток оптимальными веществами.
• Участие в регулировании кровоснабжения головного и спинного мозга.
• Выведение ненужных метаболических продуктов от нервных клеток.
• Содержит иммунные клетки, что позволяет противостоять инфекциям.
• Транспортировка гормонов от гипофиза и гипоталамуса.

Цереброспинальная жидкость образуется в сосудистых сплетениях боковых желудочков головного мозга и всасывается через вены мягких мозговых оболочек. Этот процесс непрерывный. Ликвор из головного мозга поступает в пространства спинного мозга через специальные отверстия и может накапливаться в расширениях подпаутинного пространства — цистернах.

Исследования ликвора очень важны для диагностики различных заболеваний. Например, кровоизлияний в головной мозг или менингитов. В норме ликвор имеет прозрачный цвет, а по консистенции напоминает воду. В случае травмы он может окрашиваться кровью. При менингите и прочих воспалениях ликвор мутнеет.

При наличии инфекционного заболевания в ликворе могут быть обнаружены вирусы, грибки или бактерии.

Для анализа ликвора выполняют люмбальную пункцию — прокол в позвоночном канале, путем которого берут ликвор из субарахноидального пространства. Процедуру проводят только между 2 и 3 (или 3 и 4) поясничными позвонками, так как в этом месте спинной мозг заканчивается на уровне 1–2 поясничных позвонков.

Ниже находится только «конский хвост».

Виды анестезии

В ходе различных операций часто применяется метод анестезии, при котором анестетик вводится непосредственно в разные оболочки органа. Это позволяет избежать интубации, и пациент может оставаться в сознании, что особенно важно, например, во время кесарева сечения. Таким образом, мама может увидеть своего новорожденного сразу после его появления на свет.

Отличие спинальной и эпидуральной анестезии перечислены в таблице.

Спинальная

Эпидуральная

Место прокола и ввода иглы

Поясничный отдел позвоночника

Любой отдел позвоночника

Куда вводится препарат

Время наступления анестезии

Какие органы контролирует спинной мозг?

Важно понимать, какие внутренние органы связаны со спинным мозгом и могут страдать при повреждении определенного участка позвоночника. Определенные спинномозговые сегменты контролируют определенные части тела путем транслирования нервных импульсов и передачи ответных реакций по двигательным нейронам. За что отвечает каждый позвонок наглядно можно увидеть в таблице.

Повреждения спинного мозга в конкретной области могут негативно повлиять на функционирование соответствующих внутренних органов. В некоторых случаях дисфункция может проявляться раньше, чем будет заметна компрессия или смещение позвонков.

Опасность повреждения органа

Благодаря характерной особенности строения мозга, он связан с большинством систем в организме. Целостность его структуры крайне важно для корректного функционирования опорно-двигательного аппарата, здоровья внутренних органов. Любая травма, независимо от степени тяжести, может привести к инвалидности. Растяжения, вывихи, повреждения дисков, переломы позвонков со смещением или без могут вызвать спинальный шок и паралич ног, нарушить нормальную работу канатиков.

Серьезные травмы могут вызвать шок, который длится от нескольких часов до нескольких месяцев, сопровождаясь множеством неврологических симптомов. К ним относятся онемение, нарушение чувствительности, а также дисфункция тазовых органов, и потеря контроля над мочеиспусканием и дефекацией.

Амбулаторное лечение незначительных повреждений позвоночника включает в себя медикаменты, физическую терапию и массажные процедуры. Сложные травмы требуют хирургического вмешательства, особенно в случаях с компрессией спинного мозга. Поскольку клетки подвергаются быстрому повреждению и гибели, каждое замедление в лечении может отрицательно сказаться на здоровье пациента. Процесс восстановления после операции может продолжаться до двух лет. В этом процессе полезны различные физиотерапевтические методы, такие как рефлексотерапия, эрготерапия, электрофорез и магнитотерапия, и другие.

Спинной мозг представляет собой ключевой элемент центральной нервной системы человека, который связан тем или иным образом практически со всеми внутренними органами, мышечной тканью человека. Специфическое строение позволяет передавать импульсы и сигналы, обеспечивать полноценную двигательную деятельность, и выполнять ряд других функций.