Tủy sống: tổ chức hoạt động chức năng vận động

Chất xám tủy sống là vùng trung tâm của các phản xạ tủy. Các thông tin cảm giác được truyền vào tủy sống thông qua dây thần kinh cảm giác, hay rễ sau của thần kinh sống. Sau khi vào tủy sống, thông tin được truyền đi theo 2 đường: một đường dừng lại ở ngay ở chất xám tủy sống và gây nên các phản xạ do đốt tủy đó chi phối, một đường tiếp tục đi lên các trung tâm cao hơn của hệ thần kinh, lên các đốt sống tủy cao hơn hoặc thân não, hay thậm chí là vỏ não.

Mỗi đốt tủy có hàng triệu neurons trong chất xám. Đặt sang một bên các neuron trung gian truyền tín hiệu cảm giác, chúng ta có 2 loại neurons còn lại: neurons vận động tại sừng trước tủy sống và các neurons liên hợp.

Neurons vận động

Nằm ở sừng trước tủy sống, có kích thước lớn gấp 1,5 đến 2 lần các loại neuron khác. Chúng gửi các xung động vận động ra khỏi tủy sống qua rễ trước dây thần kinh sống và tác động trực tiếp lên cơ vân. Các neurons vận động lại được chia làm 2 loại: neurons vận động alpha và neurons vận động gamma.

Neurons vận động alpha

Gửi các xung thần kinh qua các sợi thần kinh vận động lớn type A (Aα), đường kính trung bình khoảng 14 micromet, phân chia nhiều nhánh sau khi đi vào cơ vân, chi phối các sợi cơ vân lớn. Kích thích 1 sợi thần kinh Aα gây co từ vài ba đến hàng trăn sợi cơ vân. Sợi Aα và các sợi cơ vân chi phối tạo thành một đơn vị vận động.

Neurons vận động gamma

Nhỏ hơn, nằm gần neurons alpha, số lượng bằng 1 nửa neurons alpha. Neurons gamma gửi xung động thần kinh qua các sợi thần kinh Aγ (nhỏ hơn nhiều so với Aα, đường kính khoảng 5 µm, đi tới chi phối các sợi cơ nhỏ chuyên biệt gọi là suốt cơ. Neurons này hoạt động thường xuyên ở các mức độ khác nhau để duy trì trương lực cơ.

Neurons liên hợp

Các neuron liên hợp xuất hiện trong tất cả các vùng của chất xám tủy sống, sừng trước, sừng sau, vùng trung gian số lượng gấp khoảng 30 lần số neuron vận động tại sừng trước tủy sống, có kích thước nhỏ, dễ kích thích, thường xuyên hoạt động một cách tự nhiên và có khả năng gửi đến 1500 xung động 1 giây. Chúng kết nối với nhiều tế bào khác, và phần nhiều trong số chúng có synap trực tiếp với các tế bào thần kinh vận động sừng trước tủy sống. Các liên kết giữa các neuron liên hợp và neuron vận động chịu trách nhiệm cho phần lớn cho chức năng phân tích và xử lý thông tin của tủy sống.

Hình. Kết nối của các sợi cảm giác ngoại vi và sợi vỏ não với các tế bào thần kinh giữa và các tế bào thần kinh vận động phía trước của tủy sống.

Về cơ bản tất cả các type của các liên kết thần kinh đều được tìm thấy ở các neuron liên hợp tủy sống, bao gồm phân kì, hội tụ và giải phóng- lặp lại, và một vài dạng liên kết khác. Đánh giá về vai trò của các liên kết khác nhau này trong việc thực hiện các phản xạ tủy.

Chỉ rất ít xung động cảm giác từ dây thần kinh sống hoặc các xung động thần kinh từ vỏ não tác động trực tiếp lên neuron vận động sừng trước tủy. Thay vào đó, hầu hết tất cả các xung động này được truyền đầu tiên tới các neuron liên hợp, nơi chúng được xử lí một cách thích hợp. Như vậy, dải vỏ tủy từ vỏ não đều tận cùng ở các neuron liên hợp tại tủy sống, nơi các xung động được tổng hợp cùng với các xung động từ các dải khác hoặc từ dây thần kinh sống trước khi được truyền đến các neuron vận động để điều khiển chức năng vận động.

Tế bào Renshaw

Nằm ở sừng trước tủy sống, gần các neuron vận động, bao gồm một số lượng lớn các tế bào có kích thước nhỏ. Sau khi sợi trục của neuron vận động rời khỏi thân tế bào, ngay lập tức các nhánh bên của sợi trục đi đến kích thích tế bào Renshaw liền kề, sau đó tế bào Renshaw lại truyền các tín hiệu ức chế đến các neuron xung quanh neuron vận động đó. Như vậy, khi một neuron được kích thích thì các neuron xung quanh nó sẽ bị ức chế, gọi là ức chế bên. Điều này là rất quan trọng vì: hệ thống thần kinh vận động sử dụng ức chế bên để tập trung, hoặc tinh chỉnh các tín hiệu của nó, cũng giống như cách mà hệ thần kinh cảm giác sử dụng để duy trì việc truyền các tín hiệu cơ bản cần thiết và hạn chế lan truyền tín hiệu ra xung quanh.

Liên kết liên đốt tủy: Hơn một nửa các sợi thần kinh đi lên và đi xuống trong tuỷ là các sợi thần kinh liên đốt tủy. Các sợi thần kinh này chạy từ đốt tủy này sang đốt tủy khác. Thêm vào đó, sau khi các sợi thần kinh cảm giác đi vào tủy sống qua rễ sau thần kinh sống, chúng lại chia nhánh chạy lên trên và xuống dưới trong tủy sống, một vài sợi chỉ truyền tín hiệu đến 1 hoặc 2 đốt tủy, trong khi các sợi khác truyền tín hiệu đến nhiều đốt. Các sợi liên đốt tủy này là đường dẫn truyền của các phản xạ liên đốt tủy, trong đó có phản xạ phối hợp vận động của mặt trước và mặt sau chi.