background image

 

 بسم هللا الرحمن الرحيم

Lecture 5  Neurophysioloy                                 Dr. Noor  

 2

nd

 stage                                                                   2020 

………………………………………………………………….. 

 

Spinal cord 

Objective 

1. 

What is the  physiologic anatomy of spinal cord? 

2. 

Organization of spinal cord for motor function?

   

Anatomy  

The  spinal  cord  is  a  long,  thin,  tubular  bundle  of nervous 

tissue and support  cells  and  is    the  most  important  structure 

between the body and the brain. The spinal cord extends from the 

foramen  magnum  where  it  is  continuous  with  the  medulla  to  the 

level  of  the  first  or  second  lumbar  vertebrae.  It  is  a  vital  link 

between the brain and the body, and from the body to the brain.  

The  spinal  cord  is  40  to  50  cm  long  and  1  cm  to  1.5  cm  in 

diameter. Two consecutive rows of nerve roots emerge on each of 

its sides. These nerve roots join distally to form 31 pairs of spinal 

nerves.  

The  spinal  cord  is  a  cylindrical  structure  of  nervous  tissue 

composed of white and gray matter, is uniformly organized and is 

divided into four regions: cervical (C), thoracic (T), lumbar (L) and 

sacral  (S),  each  of  which  is  comprised  of  several  segments.  The 

spinal  nerve  contains  motor  and  sensory  nerve  fibers  to  and  from 


background image

 

all  parts  of  the  body.  Each  spinal  cord  segment  innervates  a 

dermatome.  

Internal Structure of the Spinal Cord 

A transverse section of the adult spinal cord shows white matter in 

the  periphery,  gray  matter  inside,  and  a  tiny  central  canal  filled 

with  CSF  at  its  center.  Surrounding  the  canal  is  a  single  layer  of 

cells, the ependymal layer. Surrounding the ependymal layer is the 

gray  matter  –  a  region  containing  cell  bodies  –  shaped  like  the 

letter “H” or a “butterfly”. 

 The two “wings” of the butterfly are connected across the midline 

by the dorsal gray commissure and below the white commissure . 

 

 

 

 

 


background image

 

Gray matter 

The  spinal  cord  plays  a  key  role  in  integration  of  multiple 

peripheral and central inputs via the system of neurons in the gray 

matter.  On  cross-section,  the  gray  matter  in  the  spinal  cord 

includes  the  dorsal,  ventral,  and  an  intermediolateral  horns  or 

columns.  

White matter 

The white matter includes ascending and descending tracts that are 

composed of axons. The white matter also has glial cells. 

 

Functions 

The spinal cord works a bit like a telephone switchboard operator, 

helping  the  brain  communicate  with  different  parts  of  the  body, 

and vice versa. Its three major roles are: 

 

To  relay  messages  from  the  brain  to  different  parts  of  the 

body (usually a muscle) in order to perform an action 


background image

 

 

To  pass  along  messages  from  sensory  receptors  (found  all 

over the body) to the brain 

 

To  coordinate  reflexes  (quick  responses  to  outside  stimuli) 

that don't go through the brain and are managed by the spinal 

cord alone 

 

ORGANIZATION  OF  THE  SPINAL  CORD  FOR  MOTOR 

FUNCTIONS 

The  cord  gray  matter  is  the  integrative  area  for  the  cord  reflexes. 

Sensory signals enter the cord almost entirely through the sensory 

roots, also known as the posterior or dorsal roots

 

 

After  entering  the  cord,  every  sensory  signal  travels  to  two 

separate  destinations:  (1)One  branch  of  the  sensory  nerve 

terminates  almost  immediately  in  the  gray  matter  of  the  cord  and 

elicits  local  segmental  cord  reflexes  and  other  local  effects,  and 

(2)another branch transmits signals to higher levels of the nervous 

system—that  is,  to  higher  levels  in  the  cord  itself,  to  the  brain 

stem, or even to the cerebral cortex.  

Each segment of the spinal cord (at the level of each spinal nerve) 

has  several  million  neurons  in  its  gray  matter,  Aside  from  the 


background image

 

sensory  relay  neurons,    the    other  neurons  are  of  two  types:  (1) 

anterior motor neurons and (2) interneurons.  

 

 

Anterior Motor Neurons. 

 

Located  in  each  segment  of  the  anterior  horns  of  the  cord  gray 

matter  are  several  thousand  neurons  that  are  50  to  100  percent 

larger  than  most  of  the  others  and  are  called  anterior  motor 

neurons . They give rise to the nerve fibers that leave the cord by 

way of the anterior roots and directly innervate the skeletal muscle 

fibers.  The  neurons  are  of  two  types,  alpha  motor  neurons  and 

gamma motor neurons.  

 

 


background image

 

1. 

Alpha Motor Neurons. 

 

The  alpha  motor  neurons  give  rise  to  large  type  A  alpha  (Aα) 

motor  nerve  fibers,    averaging  14  micrometers  in  diameter;  these 

fibers branch many times after they enter the muscle and innervate 

the large skeletal muscle fibers. Stimulation of a single alpha nerve 

fiber  excites  anywhere  from  three  to  several  hundred  skeletal 

muscle fibers, which are collectively called the motor unit.  

2. 

Gamma Motor Neurons

.  

Along  with  the  alpha  motor  neurons,  which  excite  contraction  of 

the  skeletal  muscle  fibers,  about  one  half  as  many  much  smaller 

gamma motor neurons are located in the spinal cord anterior horns. 

These  gamma  motor  neurons  transmit  impulses  through  much 

smaller  type  A  gamma  (Aγ)  motor  nerve  fibers,  averaging  5 

micrometers  in  diameter,  which  go  to  small,  special  skeletal 

muscle fibers called intrafusal fibers. 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

Interneurons  

These  fibers  constitute  the  middle  of  the  muscle  spindle,  which 

helps control basic muscle “tone,”  

Interneurons. Interneurons are present in all areas of the cord gray 

matter—in  the  dorsal  horns,  the  anterior  horns,  and  the 

intermediate areas between them.  

These  cells  are  about  30  times  as  numerous  as  the  anterior  motor 

neurons.  They  are  small  and  highly  excitable,  often  exhibiting 

spontaneous activity and capable of firing as rapidly as 1500 times 

per  second.  They  have  many  interconnections  with  one  another, 

and  many  of  them  also  synapse  directly  with  the  anterior  motor 

neurons.  

The  interconnections  among  the  interneurons  and  anterior  motor 

neurons are responsible for most of the integrative functions of the 

spinal cord 

Only  a  few  incoming  sensory  signals  from  the  spinal  nerves  or 

signals  from  the  brain  terminate  directly  on  the  anterior  motor 

neurons.  Instead,  almost  all  these  signals  are  transmitted  first 

through interneurons, where they are appropriately processed.  

 

 

 

 


background image

 

Thus,  the  corticospinal  tract  from  the  brain  is  shown  to  terminate 

almost entirely on spinal interneurons, where the signals from this 

tract  are  combined  with  signals  from  other  spinal  tracts  or  spinal 

nerves  before finally converging on the anterior  motor neurons to 

control muscle function. 

 

 

 

 

 

Thank you 

 

References :  Guyton and Hall textbook of medical physiology, 
thirteen edition

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 161 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل