Как формировался позвоночник человека
Позвоночник и спинной мозг предназначены для обеспечения движений, поддержания структурной целостности и вертикального положения, передачи сигнала от головного мозга и согласования моторных, сенсорных и вегетативных путей. Позвоночник и спинной мозг состоят из нескольких различных типов тканей, ответственных за эти различные функции. Эмбриологическое развитие человеческого позвоночника и спинного мозга является сложным процессом, приводящим к формированию сложноустроенных структур. Несмотря на огромные продвижения в молекулярных и биологических методах после многих десятилетий, сделавших доступными современного исследования, эмбриологическое развитие позвоночника и нервной системы остается не полностью понятным. Сложный каскад сигнальных событий на молекулярном уровне участвует в развитии позвоночных и нервных элементов. Изменения в этих важных этапах могут привести к отклонениям и аномалиям развития, некоторые из которых могут угрожать целостности и функции этих структур при развитии человека, что потенциально приведет к неврологической дисфункции или увеличенной восприимчивости нервных структур к травме.
Ранний эмбриональный период позвоночника
Формирование позвоночного столба, а также тела в целом, начинается во время периода гаструляции, при котором биламинарный эмбриональный диск преобразовывается в триламинарный эмбриональный диск. Этот процесс встречается в начале третьей недели после оплодотворения и характеризуется инвагинацией эктодермальных клеток через первичную борозду первичной полоски, создавая эмбриональную мезодерму. Концентрация инвагинированных внутриэмбриональных клеток мезодермы в краниальном конце первичной полоски формирует первичную ямку или узел. Непрерывно окутывающие клетки в первичном узле формируют канал, называемый хондриальной трубкой, которая непрерывна с амниотической полостью. Эти инвагинирующиеся клетки двигаются в краниальном направлении, они свойственны эмбриональной эндодерме, и формируют хондральную пластину, которая впоследствии превращается в хорду. Мигрирующими клетками, которые формируют хорду, управляют с помощью хемотаксиса фактор роста фибробластов 4 и фактор роста фибробластов 8. Наличие хорды побуждает лежащие эктодермальные клетки распространяться вширь, чтобы сформировать нервную пластину. Примерно на 19 день эта нейроэктодермальная ткань свернется, чтобы сформировать нервную борозду, которая впоследствии закроется, чтобы стать нервной трубкой. Хорда также играет одну из основных ролей в эмбриональном развитии в качестве координирования созревания позвоночного столба.
Инвагинирующиеся клетки, которые мигрировали латерально, дифференцируются в три главных области: параксиальная, промежуточная и боковая мезодермальные пластины. Эти мезодермальные предшественники будут развиваться, чтобы сформировать позвоночник, мочеполовую систему и трубку пищеварительного тракта, соответственно. Эти близкие пространственные отношения могут быть причиной проявления аномалий развития позвоночника, происходящих при мочеполовых нарушениях. Параксиальная мезодерма развивается в 42 – 44 пар сомитов в течение нескольких дней. Сомиты развиваются от краниального к каудальному концу и их число может служить оценкой эмбрионального возраста. Эти структуры являются, возможно, самым очевидным примером эмбриологического понятия метамер, в которых многократные анатомически подобные единицы устроены линейно, чтобы сформировать сложную структуру или орган. Каждый отдельный сегмент далее дифференцируется в две крупнейших области. Дорсолатеральная область сегмента, составленного из дерматомов и миотомов зреет, чтобы в конечном счете сформировать мускулатуру спины и поверхность кожи, соответственно. Вентромедиальная область, склеротомы сомитов являются предшественниками позвоночного столба развивающегося человека. Нервная трубка дифференцируется, чтобы сформировать спинной мозг.
Развитие позвоночного столба
В то время как гестация продолжается, на 4-ой и 5-ой неделе происходит формирование отдельных тел позвонков из метамерных сегментов. Этот процесс лучше всего объяснен теорией пересегментации, в которой каждый склеротом делится на ростральную и каудальную половины. Каждый позвонок фомируется из каудальной половины одного склеротома и краниальной половины смежного склеротома. Слияние этих двух склеротомов формирует центр, который станет отдельным телом позвонка . Каждый сформированный позвонок сопровождают сегментальные артерии и нервы. Теория пересегментации была доказана экспериментально в моделях. Шаблон позвонка во время пересегментации контролируется влиянием генов HOX и Pax. Ранее было предположено, что хорда может играть роль в координировании процесса ресегментации. Cмежные с нервной трубкой мезодермальные клетки развиваются в дужки, пластинчатые части и ножки, которые служат для защиты структур, проходящих через позвоночный канал.
Хорда является центральной осью для недавно сформированного центра и в конечном счете распадается между позвонками (процесс хондрогенеза), в области межпозвоночного диска она способствует формированию пульпозного ядра. Клетки склеротомов распространяются, чтобы сформировать окружающее фиброзное кольцо. В течение 6-ой недели молекулярные факторы от хорды и нервной трубки сигнализируют об инициировании процесса хондрогенеза. Два центра хондрогенеза в центре формируют единый большой сегмент хряща. На каждой дужке позвонка расположено по одному центру хондрогенеза, которые впоследствии растут, чтобы соединиться с противоположной частью дужки. Окостенение этих хрящевых предшественников начинается на 9-ой неделе развития. Три точки окостенения могут быть найдены в каждом позвонке, одна расположена в центре и одна в каждой половине дужки позвонка. Окостенение начинается в нижне-грудном отделе позвоночника и идет от этой точки краниально и каудально. Этот медленный процесс продолжается после рождения, потому что половинки дужек позвонков не полностью соединяются приблизительно до возраста 6 лет.
Развитие спинного мозга
Как уже сказано, нервная система развивается из растущей вширь эктодермальной нервной пластины, которая формируется над хордой. В то время как продолжается быстрый рост, края нервной пластины складываются и в конечном счете соединяются, чтобы сформировать нервную трубку. При нарушении закрытия нервной трубки образуется врожденный дефект, который называется миеломенингоцеле. Около 5 недели эмбрионального развития в пределах нервной трубки возникают спинные и брюшные пары утолщений крыловидной и базальной пластинкок. Эти утолщения отделены структурно пограничной бороздой и в конечном счете станут сенсорными и моторными трактами. Пограничная борозда исчезает в течение 6 недели из-за непрерывного быстрого увеличения. Ранее разделенные структуры, однако, сохраняют свои соответствующие функции. Задние и передние рога спинного мозга появляются в процессе эмбрионального роста, тракты белого вещества начинают появиться на 7-ой или 8-ой неделе.
Созревание позвоночника в детстве и юности
Медленный рост позвоночника в детстве и юности обеспечивает механическую ось для всего аксиального скелета, а также обеспечивает безопасность спинного мозга и нервных корешков. Окостенение позвоночника продолжается после рождения от трех основных точек окостенения, состоящих из центра и позвоночных дуг. Интересно, что люди непохожи на большинство других позвоночных животных, у которых не центр окостенения формирует истинную замыкательную пластину, а скорее тонкая хондроэпифизиальная область в замыкательных пластинах, которая также способствует периферическому росту. Пара нейроцентральных синхондрозов возле присоединения ножек к телу позвонка и единственный задний синхондроз на вершине дуги обеспечивают рост позвоночника и расширение позвоночного канала. Эти синхондрозы легко визуализируются на обычных рентгенограммах как просветления и не должны приниматься за перелом или порок развития. Позвоночный канал достигает своего взрослого диаметра в возрасте 6 – 8 лет после закрытия нейроцентральных синхондрозов. Раннее закрытие или асимметричный рост этих синхондрозов могут привести к развитию врожденного стеноза позвоночного канала или сколиоза.
| Центры окостенения: 1 – грудной позвонок до рождения и в пубертатный период (2); 3 – атлант; 4 – эпистрофей; 5 – поясничный позвонок; 6 – крестец новорожденного (спереди) и 4-летнего ребенка (сверху) (7). На рисунке обозначено время окостенения |
Первоначально у новорожденного полностью кифотизированный позвоночник. Это основное искривление остается в грудной области после развития вторичных искривлений при росте ребенка. Шейный лордоз развивается, когда задние мышцы шейного отдела позвоночника набирают силу и увеличиваются в объеме из-за того, что ребенок начинает поднимать голову вертикально. Поясничный лордоз развивается позже при созревании, поскольку ребенок начинает сидеть, стоять и ходить, и полностью стабилизируется после половой зрелости. Вторичные точки окостенения появляются в каждом позвонке в начале юности и расположены в концах остистых, поперечных и суставных отростков, а так же в апофизах тел позвонков. Как и основные точки окостенения, эти структуры могут визуализироваться рентгенографически и должны учитываться во время оценки травматического повреждения. Нужно также отметить, что неполная окостенелость позвоночника привносит существенные различия в сигнале МРТ. Рост в местах окостенения происходит в течение молодого возраста с закрытием зон роста в возрасте примерно 25 лет. После прекращения роста верхние и нижние апофизы становятся жесткими, для формирования края тела позвонка к которому прикрепляется межпозвоночный диск.
Источник:
Ссылки по теме:
Источник
Опора всего человеческого организма – позвоночник. Это стержень из костей, который обеспечивает устойчивость тела, активность, двигательную функцию. Помимо того, позвоночник основа всего, ведь к нему прикреплены голова, грудина, таз, конечности, внутренние органы.
Что из себя представляет позвоночник человека?
Строение позвоночника человека – основа скелета.
Он состоит из:
- 34 позвонков.
- Пяти отделов, соединяемых связками и суставами, дисками, хрящами и позвонками, которые между собой срастаются, образовывая мощную структуру.
Сложнейшая костная структура, обеспечивает не только нормальное функционирование всех систем в организме человека, но и прямохождение.
Сколько же отделов в позвоночнике?
Позвоночник состоит из:
- Шейного отдела, в который входит 7 позвонков.
- Грудного отдела, который состоит из 12 позвонков.
- Поясничного отдела, число позвонков 5.
- Крестцового отдела из 5 позвонков.
- Копчикового отдела из 3 или 5 позвонков.
Строение отделов
Достаточно длинный вертикальный стержень имеет межпозвонковые диски, связки, фасеточные суставы и сухожилия.
Каждый элемент отвечает за свое, к примеру:
- Амортизаторами при высоких нагрузках выступают диски между позвонками.
- Соединениями выступают связки, обеспечивающие взаимодействие между дисками.
- Подвижность самих позвонков обеспечивается за счет фасеточных суставов.
- Крепление мышц к позвонку обеспечивается сухожилиями.
Функции позвоночника
Удивительное строение, которое представляет позвоночник, выполняет важную роль. Прежде всего, он отвечает за двигательную, оперную амортизационную и защитную функции.
Каждая из функций обеспечивает человеку беспрепятственное передвижение и функционирование:
- Опорная функция – предоставляет возможность выдерживать нагрузки всего тела, при этом статическое равновесие находится в оптимальном балансе.
- Двигательная функция, связана тесно с опорной функцией. Она представляет собой возможность совмещать разнообразные движения.
- Амортизационная функция обеспечивает минимизацию нагрузок при давлении или резкой смене положения. Тем самым минимизирует изнашиваемость позвонков и уменьшает вероятность травматизма.
- Главная из функций – защитная, позволяет сохранить здоровым наиболее главный из органов — спинной мозг. Если повредить его, то взаимодействие между всеми органами прекратится. За счет этой функции, ствол надежно защищен, а значит, и спинной мозг находится в безопасности.
[adinserter block=»1″]
[adinserter block=»9″]
Особенности строения позвоночного столба
Каждый из позвонков имеет свои особенности, которые напрямую влияют на двигательную активность человека. В отличие от человекообразных обезьян позвоночник человека расположен вертикально и его предназначение нести огромную нагрузку при прямохождении.
Если рассматривать описание шейных позвонков, то первых два имеют уникальную анатомию, так как влияют на подвижность шеи и головы. Сами по себе он не сильно развиты, так как на них приходится небольшая нагрузка. Именно потому, если у человека излишняя двигательная активность, ему не избежать таких болезней как межпозвоночная грыжа или остеохондроз.
Отличие позвоночника человека от
позвоночника человекообразных обезьян
В грудном отделе, находятся массивные позвонки, потому как это большой и неподвижный сектор. Грыжа в таком отделе – явление распространённое, так как грудной отдел имеет минимальный нагрузку. Однако наличие грыжи и ее развитие происходит бессимптомно.
Если первых два отдела имеют минимальные нагрузки, то поясничный отдел – это центр нагрузок. В этом сегменте наблюдают максимальную концентрацию нагрузок, так как позвонки в этом отделе массивные по всем параметрам.
В крестцовой зоне позвонки специфичны – они срастаются между собой, при этом каждый из них по размеру меньше предыдущего. Стоит также сказать о таких явлениях как люмбализация, которая разъединяет первый и второй крецовый позвонок, при том, что пятый и первый – срастается (сакрализация).
Строение позвонков
Позвонки в человеческом теле располагаются каждый друг перед другом в строгой последовательности и имеют свою нумерацию, в конечном счете, образуя единое целое – столб. К нему примыкают дуги, а также отростки позвонка, которые формируют внутренний канал спинномозгового элемента, а в нём располагается спинной мозг.
Строение спинного мозга:
Оболочки спинного мозга
- Сам спинной мозг надежно защищен мембраной – твердой оболочкой с расстоянием, которое носит название эпидуральное пространство.
- За счет того, что от спинного мозга отходят тысячи соединений корешков нити, обеспечивается подача импульсов, которые отвечают за чувствительность, двигательную функцию.
- Каждый из корешок образованный спинномозговыми нервами.
- Его выход направлен на межпозвонковое отверстие.
Таким образом, как только человек начинает чувствовать неприятные симптомы при движении или уменьшается двигательная активность в сопряжении с болевыми симптомами – значит, происходит деформация позвонков или дисков, а они соответственно давят на нерв в каком-либо сегменте.
Строение позвонков человека
Изгибы позвоночника
Строение тела человека, как и его позвонков продумано до мелочей. Если внимательно изучить позвоночник в профильном измерении, то станет очевидным факт что он не имеет идеальной ровности шеста, напротив – он изогнут.
Каждый изгиб – это не следствие развитого сколиоза, а возможность позвоночника переносить нагрузки, с которыми сталкивается каждый день человек. При этом, такое свойство позволяет ему смягчить нагрузки, сохранить целостность, так как он как будто пружинится.
Различают разные изгибы в зависимости от отдела:
- Изгиб в позвонке похож на букву S. При этом изгиб вне называют лордоз а внутрь кифоз. Зависимости от изгиба изменяется и направление.
- Если смотреть на шейный отдел, то в нем выпуклости смотрит вне – вперед. Так же как и поясничный отдел.
- Грудина отличается кифозом, так как вогнута внутрь.
Изгибы позвоночника
Отделы позвоночника
Человеческий позвонок – уникальное строение. Он обеспечивает человеку полноценную активную деятельность. При этом, формирование позвоночника предполагает образование отделов, которые несут ту или иную функцию и имеют свое универсальное обозначение.
[adinserter block=»6″]
[adinserter block=»10″]
По мере формирования и роста отделяются наиболее важные из частей:
- шейный — С I — C VII;
- грудной — Th I — Th XII;
- поясничный — L I — L V;
- крестцовый -S I- S V;
- копчиковый.
Отделы позвоночника
Шейный отдел позвоночника
Этот отдел представляет наиболее своеобразную конструкцию, так как из всех частей именно шейный отдел наиболее подвижен. За счет особенностей анатомии, у человека есть возможность совершать самые разнообразные движения наклоняться, поворачивать головой.
Состоит шейный отдел из 7 частей, при этом первые две (атлант и аксис) отвечают за движение и повороты головы, не связанные с основным телом позвонка. На вид они похожи как две дужки, соединяется между собой костным утолщением.
Второй (аксис) позвонок выглядит как отросток в форме зубов, имеет вырост из костной ткани.
Среди основных функций данного отдела:
- Он отвечает за соединение головного и спинного мозга. Становиться центром для периферической и центральной нервной системы.
- Поддерживает голову, обеспечивает ее движение.
- Насыщает головной мозг кровью за счет отверстия в боковом отделе.
Шейный отдел
Грудной отдел позвоночника
Этот отдел имеет вид буквы С, которая вминается внутрь. Это представитель кифоза, который участвует в формировании грудины. Ребра прикрепляются к отросткам и в конечном счете образуют грудину.
Отдел практически неподвижен, расстояние между позвонками слишком мало. Этот отдел отвечает за опорную функцию, а также защиту внутренних органов –сердца, легких, позвоночника.
Грудной отдел позвоночника человека
Поясничный отдел позвоночника
Центр нагрузок – поясничный отдел переносит множество нагрузок, именно поэтому, в этом отделе позвонки имеют массивную структуру, при этом наблюдается изгиб впереди.
На этот отдел возложена важная миссия – двигательная. Также, с его помощью осуществляется распределение нагрузки, равномерно и по всему телу. При этом выполняется полная амортизация вибраций и разнообразных толчков. А защита почек обеспечивается за счет поперечных отростков.
Схема расположения позвонков в поясничном отделе
Крестцовый отдел позвоночника
В этом отделе позвонки срастаются между собой, так как находятся у самого центра позвоночника. Кости крестца напоминают клинышек, продолжают поясничную часть, формируя копчик.
Данный отдел защищает все органы таза, а также он осуществляет равновесие во время наклонов, поворотов, при сидении. У женщин, отдел отвечает за родоразрешение, обеспечивая максимальную проходимость в малом тазу.
Копчиковый отдел позвоночника
В этом отделе наблюдается небольшая подвижность. Крестцовый отдел и копчик тесно переплетены между собой. Копчик состоит из трех или пяти костей и считается рудиментарным органом (в процессе эволюции хвостовой отдел превратился в копчик), но тем не менее он выполняет свои определенные функции — распределение нагрузки на позвоночный столб.
Крестцово-копчиковый отдел
Нервы позвоночника — спинной мозг
Среди самых значимых защитных свойств позвоночника – обеспечение защиты спинному мозгу. Он соединяется с головным мозгом, периферийной системой и способствует передаче в периферию нервной системы импульсов от тела к мозгу, а также инструктированию мышц об их поведении.
Как только позвоночник каким-либо образом повреждается, спинномозговые нервы и ответвления страдают также. Все это сопровождается болевым синдромом, может наступить паралич в одной из частей организма.
[adinserter block=»2″]
Особенности спинного мозга:
- Сам спинной мозг представляет собой составляющую центральной нервной системы, длина которой достигать 45 см.
- Спинной мозг имеет форму цилиндра, имеет в своем составе кровеносные сосуды, сердцевину, которая является сочетанием нервных волокон. Каждый из спинномозговых волокон имеет равный промежуток, имеет просвет между поверхностью суставов и телом позвонка.
- Свойство спинного мозга – приспосабливаться и растягиваться к текущему положению человека. Именно потому, если отсутствует перелом или смещение, его трудно повредить.
Расположение спинного мозга
А вот состоящие в спинном мозгу нервы, имеют тысячи и миллионы соединений волокон, которые условно делятся:
- Двигательные нервы, которые отвечают за мышечную деятельность.
- Чувствительные, которые являются проводниками нервных импульсов.
- Смешанные, которым подвластны колебания импульсов и двигательные функции.
Расположение в позвоночнике нервных корешков спинного мозга
Фасеточные суставы и мышцы позвоночника
Стоит различать в анатомии ствола позвоночника дугоостростчатые сочленения, которые имеют неофициальное название – фасеточные суставы. Они представляют собой соединение между позвонками в заднем сегменте. Их строение довольно простое, а вот механизм работы напротив – весьма интересен.
В их функционал входит:
- Капсула небольшого размера, крепление которой приходится ровно на край суставной поверхности. Сама суставная полость видоизменяется в каждом из отделов. При том если речь идет об поперечном положении, то капсула будет поперечною у поясничного позвонка – косой.
- В каждом суставе его основа парная, а сами суставные отростки покрытые хрящам, небольшие, расположены в области верхушек.
- Соединение ее скрепляет между собой сочленённые к области мышц и сухожилия по задней продольной стенке. Также там присутствуют мускулы, с помощью которых удается сдерживать поперечные отростки.
- В зависимости от отдела позвоночника видоизменяется форма сочленений. Таким образом, в грудной и шейном отделе можно обнаружит плоские дугоотросчатые сочленения, в то время как в поясничном – цилиндрические.
- Фасеточные суставы относятся к группе малоподвижных из-за того, что они практические не затрагиваются при сгибании и разгибании позвонка, делая лишь скользящие движение относительно друг против друга.
- Сочленения в биомеханике принято считать комбинированными в виду того, что движение происходит как в симметричном сочленении, так и в соседнем сегменте.
Фасеточные суставы позвоночника
Фасеточные суставы не стоит недооценивать, так как они затрагивают весь опорный комплекс, который связан с строением позвоночника и вся нагрузка равномерно распределяется на определенные точки, которые расположены в переднем, среднем и заднем столбе.
При этом, стоит отметить, что максимальная нагрузка припадает на перед, так как это часть основы позвоночника. В движении вся нагрузка плавно перетекает на заднюю часть – на продольную и фасеточный сустав.
Строение межпозвонковых дисков
Одну треть всей длины позвоночника составляют диски, которые несут важную роль – амортизационную.
Анатомически диск делится на три составляющие, а его структура развивается из хрящевой ткани. Они перекладывают на себя всю нагрузку, таким образом, позволяя быть всей конструкции гибкой и эластичной. Вся двигательная активность обеспечивается за счет за счет механических свойств межпозвонковых дисков.
В то же самое время – любая патология, боль обуславливается именно заболеваниями дисков, повреждением их целостной структуры.
Строение дисков позвоночника
Вены и артерии
Не менее важно в позвоночнике кровоснабжение, которое обеспечивается за счет вен и артерий. Если брать по отделам, то в шейном проходит позвоночная артерия, восходящая и глубокая, от них отходят ветки, которые питают спинной мозг.
В грудном отделе располагаются межреберные артерии, в поясничном – поясничные.
Вены и артерии в позвоночнике
Заболевания позвоночника
Заболевания позвоночника диагностируются с помощью снимков и высокоточных исследований — МРТ, КТ и рентгенологическое исследование.
Позвоночник может страдать от разных болезней, в частности от:
Юношеский кифоз
- Деформаций. Болезни – следствие искривлений в каждом из направлений.
- Эхинококкоза. Вызывает развитие болезни разрушение позвонков и надавливание на спинной мозг.
- Поражения дисков. Такие поражение – следствие дегенерацией, которая связана с уменьшении ем количества воды и биохимии в тканях самих дисков. Ка следствие – эластичность становиться меньше, амортизационный свойства понижаются.
- Остеомиелита. Развивается в следствие метастатического очага на фоне деструкции.
- Межпозвоночная грыжа и протрузии грыжи.
- Опухоли и травмы разной этиологии.
МРТ снимок
Межпозвоночные грыжи
Развитие межпозвонковой грыжи происходит из-за того, что между позвонками происходит разрыв фиброзного кольца – основой межпозвоночного диска. Соответственно через трещины «начинка» вытекает и защемляет окончания нервов в спинном мозгу.
Как только на диск происходит давление, он, словно воздушный шар, начинает выпячиваться по сторонам. Это и есть проявление грыжи.
Образование межпозвоночной грыжи
Протрузия дисков
Возникает как следствие «выпячивания» диска за границы позвоночника. Протекает болезнь практически без симптомов, однако как только происходит компрессия нервного окончания, сразу же спина начинает болеть.
[adinserter block=»8″]
Травмы позвоночника
Помимо разнообразных болезней, в течении человеческой жизни могут встречаться травмы целостности структуры позвоночного столба.
Они могут быть следствием:
- Перенесенных аварий.
- Природных аномалий.
- Производственных травм.
- Бытовых повреждений.
Поражение органов при травме позвоночника
В зависимости травмирования проявляется боль и ограничение двигательной активности. Так или иначе, травмирования позвоночника – серьезная вещь и определить степень тяжести поражения возможно лишь при использовании новейших диагностических мер под строгим контролем узкопрофильного специалиста.
Источник