De anatomie en fysiologie van het ruggenmerg

· oktober 4, 2018

Het ruggenmerg maakt deel uit van het centrale zenuwstelsel, samen met de hersenen. Het loopt van de achterhoofd tot ongeveer de eerste ruggenwervel.

Er zijn 31 ruggenwervels verbonden met het ruggenmerg. Het bestaat uit een kern van grijze stof, waar de neuronen zich bevinden. Dit is op zijn beurt omgeven door witte stof, waar de axonen zich bevinden.

Interessant genoeg is aan de ene kant de verdeling van de witte en grijze stof in het ruggenmerg tegenovergesteld aan die in de hersenen. Aan de andere kant zijn er wervels, steunbanden, ligamenten, hersenvliezen en hersenvocht die het ruggenmerg beschermen.

Het ruggenmerg voert verschillende functies uit. Het is onder andere verantwoordelijk voor het ontvangen en verwerken (op een oppervlakkige manier) van informatie van de zintuigen. Deze functies zijn echter wel van vitaal belang. Een verwonding kan ernstige gevolgen hebben, zoals bijvoorbeeld verlamming of gevoelsverlies.

De anatomie en fysiologie van het ruggenmerg

Grijze stof

Deze grijze stof bevindt zich in het binnenste gedeelte van het ruggenmerg. Het is de plaats waar de neuronen zich bevinden en waar de informatie verwerkt wordt. Het bestaat uit diverse gebieden, namelijk: ventraal, dorsaal, lateraal en intermediair.

  • Dorsale hoorn: Dit gedeelte is verantwoordelijk voor informatie van de zintuigen.
  • Intermediaire hoorn: De plaats waar interneuronen (of associatieve neuronen), die neuronen aan elkaar verbinden, worden gevonden.
  • Laterale hoorn: Wordt alleen gevonden op thoracaal en lumbaal niveau. Het is verantwoordelijk voor de homeostase van het lichaam en regelt het automatische zenuwstelsel.
  • Ventrale hoorn: Dit gedeelte is verantwoordelijk voor motorische informatie.
Neuronen

Bovendien bevinden zich in deze grijze stof meerdere kernen met verschillende functies:

  • I-IV: verantwoordelijk voor de exteroceptieve sensaties. Ze slaan de sensaties op die ze ontvangen door externe prikkels, zoals licht.
  • V-VI: verantwoordelijk voor de proprioceptieve sensaties. Ze geven prikkels door die intern worden gegenereerd.
  • VIII: voert de overdracht uit tussen mesencephalon en cerebellum. Het is de plaats waar de neuronen uit het mesencephalon het overnemen om naar het cerebellum te gaan en vice versa.
  • IX: het belangrijkste motorische gebied. Het is de plaats waar de neuronale lichamen die uit de motorische cortex komen impulsen van beweging aansturen.
  • X: kern die het centrale kanaal omringt, en gliacellen bevat, de ondersteunende neuronen.

De grijze stof van het ruggenmerg is dus vooral een uitwisselingsplek van motorische en zintuiglijke informatie. Het moet ook snel de informatie beoordelen, voordat het de bestemming bereikt. Dit laatste is belangrijk om de reflexen te activeren in noodsituaties, zoals wanneer er een pijnlijke prikkel binnenkomt.

Witte stof

De witte stof van het ruggenmerg is de plaats waar de axonen, die informatie naar boven en naar beneden sturen, zich bevinden. De belangrijkste functie is ook weer het verzenden van informatie. Zoals de substantia nigra is deze ook verdeeld in verschillende delen. In dit geval kolommen:

  • Dorsaal: verstuurt somatische informatie.
  • Ventraal en lateraal: de efferente banen die verantwoordelijk zijn voor het verzenden van informatie van de hersenen naar de spieren. Ze maken ook deel uit van het motorische systeem.

Binnen de witte stof zijn er ook verschillende banen – ascenderend en descenderend. Deze banen zijn genoemd naar de twee structuren waartussen de informatie circuleert. Bovendien verzendt iedere baan verschillende informatie.

Dit zijn de zenuwbanen:

  • Gracilis en cuneatus: gaan over de bewegingen van de handen.
  • Anterior en posterior spinocerebellair: onbewuste bewegingen van de spieren, gewrichten en onderhuids weefsel.
  • Spino-olivaar: het is niet bekend wat deze banen precies doen.
  • Spinothalamicus lateralis: pijnlijke en warme sensaties.
  • Spinotectaal: informatie door spinovisuele reflexen.
  • Spinothalamicus anterior: lichte aanraking en druk.
  • Anterior en lateraal corticospinaal: de soepelheid en snelheid van bewegingen.
  • Tectospinaal: bewegingen door visuele stimuli.
  • Vestibulospinaal: verantwoordelijk voor het behouden van het evenwicht.
  • Olivospinaal: beïnvloedt de activiteit van motorische neuronen.
  • Rubrospinaal: gaat over de activiteit van de strekspieren.

De witte stof is dus verantwoordelijk voor de transmissie van motorische en sensorische informatie van een breed scala aan bewegingen en sensaties, waarbij het communiceert tussen verschillende gebieden.

Ascenderende (sensorische) zenuwbanen

De ascenderende banen zijn, zoals de naam zegt, verantwoordelijk voor het verzenden van de informatie die verzameld is door de externe zintuigen (exteroceptieve informatie) of interne prikkels (proprioceptieve) naar de hersenen. Daar vindt verdere verwerking plaats. De meeste ascenderende banen eindigen in de thalamus, behalve de olfactorische stimuli, die direct naar de reukkolf gaan.

Een beschilderd gezicht

Ze zijn ascenderend, centripetaal, ontstaan in de periferie en verstrekken bovendien informatie aan hoger gelegen centra. Een aantal zenuwvezels dient als verbindingen tussen verschillende delen van de ruggengraat. Op dezelfde wijze gaan anderen naar de bovenste centra waarbij ze de ruggengraat en de hersenen met elkaar verbinden.

Ze verwerken informatie die het bewustzijn wel of niet bereikt.

In zijn simpelste vorm bestaat de baan die het bewustzijn bereikt uit drie neuronen. Maar er zijn ook trajecten die meer of minder neuronen gebruiken. Veel van de neuronen die zich in de ascenderende banen bevinden gaan verder dan dat, en maken ook deel uit van de spierreflexen.

Het zijn die banen die informatie uit somatische reflectoren verzenden. Er zijn twee meest voorkomende manieren waarop deze informatie zich verplaatst, namelijk:

  • Nociceptieve baan: informatie over pijn en temperatuur
  • Gevoelszenuwbaan: informatie over oppervlakkige aanrakingen, proprioceptie en vibratie.

Descenderende (motorische) zenuwbanen

Deze piramidebanen zijn de motorische zenuwbanen die naar beneden, van de hersendelen naar het ruggenmerg, lopen. Zij zijn daarmee verantwoordelijk voor bewuste, snelle, lenige, precieze bewegingen.

Er zijn drie neuronen betrokken bij het proces om informatie te versturen om een beweging uit te voeren. Ze volgen daartoe dit circuit:

  • Neuron 1: bevindt zich in de prefrontale en premotorische cortex.
  • Neuron 2: komt niet altijd voor in deze baan. Het is een interneuron of schakelcel.
  • Neuron 3: bevindt zich in de frontale hoorn van de ruggengraat.

Alle piramidebanen laten uiteindelijk een contralateraliteit zien, wat betekent dat een letsel in de rechter motorische cortex bijvoorbeeld in het linker deel van het lichaam een letsel veroorzaakt. 

Het extrapiramidale systeem is verantwoordelijk voor onbewuste bewegingen, en ontstaat uit een subcorticale structuur, die naar de ruggengraat trekt. Het reguleert dus het uitvoeren van onbewuste bewegingen (zoals lopen, houding, spierspanning, alertheid, en instinctief gedrag).

In tegenstelling tot het piramidale systeem begint het niet in het hersenschors, maar in de verschillende subcorticale structuren.

Een andere belangrijke functie van de descenderende zenuwbanen is het moduleren van de circuits die reflexen veroorzaken in de ruggengraat. Het aanpassingsvermogen van de reflexen van de rug kan zodoende worden gewijzigd aan de hand van gedrag.

Soms hebben we namelijk meer kracht nodig, andere momenten is er lengte of beweging nodig, zodat de beweging zich aanpast naar de omstandigheden. Descenderende zenuwbanen zijn dus verantwoordelijk voor het reguleren van deze variabelen.

De zenuwbanen in de ruggenmerg

Reflexen van de ruggengraat

Er zijn bewegingen die we onbewust maken, voordat de sensorische informatie van de prikkel die de beweging veroorzaakt onze hersenen bereikt. Dit zijn reflexen, zoals bijvoorbeeld je hand wegtrekken van een heet oppervlak, of je ogen sluiten bij een hard geluid. We hebben dus geen controle over deze bewegingen.

De reflex is het eenvoudigste circuit in het zenuwstelsel. Het begint in de receptoren, structuren die de energie van de prikkels omzetten in een elektrische verandering in de afferente sensorische zenuwen. Deze sturen de prikkels daarna naar het integratiecentrum, de interneuron. Dan wordt de informatie doorgegeven aan de efferente motorische zenuwen, zodat de spier de beweging uitvoert.

Deze bewegingen ontstaan dankzij de reflexboog. De soma van de neuron bevindt zich in het ganglion van de achterwortel en gaat daarna door de dorsale wortel, waar het communiceert met de interneuron. Dat is de neuron die de informatie integreert en het doorgeeft aan de motorische neuron in de ventrale hoorn, om dan de ventrale wortel te verlaten en de zenuwimpuls naar de spier te sturen voor diens samentrekking.

Bibliografie

Carlson R. (2014). Fisiología de la conducta. Madrid, España: Pearson educación

Tortora G. J., Derrickson B.(2013). Principios de anatomía y fisiología. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana

Kandell E.R., Schwartz J.H. y Jessell T.M.(2001). Principios de Neurociencia. Madrid: McGraw-Hill/Interamericana.