К спинному мозгу в составе периферических нервов направляются волокна от многочисленных рецепторов, чувствительных клеток, располагающихся в коже, мышцах, сухожилиях, внутренних органах. Сама чувствительная клетка находится в межпозвоночном ганглии. От ее тела отходит отросток, который оканчивается в клетках передних рогов спинного мозга.
Учитывая, что одной из важных функций нервной системы является регулирование двигательных актов и контроль за ними, следует более подробно остановиться на освещении механизмов обеспечения движения и особенностях нашего восприятия этого движения.
Движение в целом становится возможным благодаря сокращению поперечнополосатой мускулатуры. Каждая мышца состоит из множества отдельных мышечных волокон толщиной около 0,1 миллиметра и длиной до 30 миллиметров. При сокращении оно способно укорачиваться почти наполовину. В зависимости от выполняемых функций мышцы могут быть более или менее специализированными. Мышечные волокна объединяются в двигательные единицы, каждую из которых иннервирует одна двигательная нервная клетка.
Сигнал к движению или, говоря более точно, к сокращению той или иной мышцы возникает в двигательной клетке коры головного мозга. От нее импульс по проводникам центральной части двигательного пути доходит до двигательной клетки спинного мозга, где переключается на периферическую часть этого пути и по нерву достигает нужной мышцы. В ответ на такой сигнал мышца сократится и выполнит движение. Для его реализации всегда необходима определенная степень готовности этой мышцы к движению, что зависит от состояния ее тонуса.
Мышечный тонус регулируется при помощи сегментарного аппарата спинного мозга (рис. 12), который постоянно получает информацию о состоянии напряжения мышцы по принципу кибернетического устройства с обратной связью. Регистрация мышечного тонуса осуществляется при помощи специальных рецепторов, называющихся мышечными веретенами.
Рис. 12. Схема регуляции мышечного тонуса на уровне сегментарного аппарата спинного мозга: 1 - произвольные движения; 2 - тоническое сокращение и напряжение; 3 - гамма-волокна; 4 - мышечные рецепторы; 5 - поперечнополосатая мышца
Мышечные веретена - это сложно устроенные чувствительные рецепторы, посредством которых длина мышцы одновременно измеряется чувствительной системой и контролируется двигательной системой спинного мозга. Эти чувствительные органы постоянно посылают в мозг данные о состоянии мышцы, степени ее напряжения, ее длине.
Кроме мышечных веретен, которые находятся прямо в мышце, существуют еще рецепторы, размещенные в сухожилиях мышц. Сухожильные рецепторы располагаются в месте перехода сухожилия в мышцу.
Мышечные веретена и сухожильные рецепторы представляют собой механизм обеспечения контроля за сокращением мышцы по принципу рефлекса. При недостаточном уровне мышечного тонуса рецепторы в мышцах сигнализируют об этом в спинной мозг, и он в таком случае подключает дополнительные механизмы по стимулированию тонуса. Таким образом, мышца всегда находится в тонусе и готова выполнять команду центра.
Итак, человек при выполнении двигательного акта никогда не задумывается о том, как он его выполняет. Большинство движений является двигательными автоматизмами, которые выполняются рефлекторно, то есть бессознательно (например, ходьба, бег).
Но если вдруг на пути движения появляется небольшая канава, которую нужно перепрыгнуть, у человека сообразно с его опытом немедленно срабатывает автоматическая коррекция на появившееся препятствие и он без особого труда, не задумываясь над этим, преодолевает препятствие. Это становится возможным еще и потому, что мозжечок постоянно получает информацию от рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях, суставных сумках, о том, в каком положении в данное время находится конкретная часть тела.
О том, насколько важна информация о состоянии опорно-двигательного аппарата, говорит тот факт, что для ее передачи от периферии в центральную нервную систему существует несколько специализированных проводящих путей. Эта информация по двум из них попадает в мозжечок, а по третьему - в чувствительную зону коры головного мозга, где проводится ее окончательный анализ.
Мышечное сокращение и движение, которое при этом возникает, является отражением деятельности коры головного мозга, которая воспроизводит команду действия. Решение "что делать?" принимает двигательная клетка коры головного мозга, а выполнение команды лежит на двигательной клетке спинного мозга. Оценка движений человека позволяет получать представления о состоянии нервной системы в норме и при патологии.