Наступив на гвоздь, вы отдёргиваете ногу раньше, чем ощущаете боль. Врач бьёт молоточком чуть ниже колена, и голень сама подскакивает. Эти реакции происходят без участия головного мозга: сигнал приходит в спинной мозг и там же превращается в команду мышцам. Спинной мозг не просто провод между телом и головой, он сам обрабатывает информацию.
Строение
Спинной мозг — это столб нервной ткани длиной около сорока пяти сантиметров, расположенный в позвоночном канале. Он делится на 31 сегмент, и от каждого отходит по паре корешков: задние несут чувствительные сигналы от кожи, мышц и суставов, передние несут команды мышцам. На поперечном срезе видна «бабочка» серого вещества, где расположены тела нейронов, а вокруг белое вещество — пучки длинных волокон, идущих вверх и вниз.
Чарльз Шеррингтон
Британский физиолог Чарльз Шеррингтон на рубеже XIX и XX веков изучал рефлексы у собак и кошек, у которых спинной мозг был отсоединён от головного. Он установил, что рефлекс — не простая цепочка, а результат взаимодействия возбуждающих и тормозящих влияний. Когда сгибатель сокращается, разгибатель расслабляется: такое «взаимное торможение» нужно, чтобы движение не боролось само с собой. Слово «синапс» для места передачи между нервными клетками появилось в 1897 году в учебнике Майкла Фостера при участии Шеррингтона. В книге «Интегративная деятельность нервной системы» (1906) он представил нервную систему как единое целое, где отдельные части объединены. В 1932 году получил за работу Нобелевскую премию вместе с Эдгаром Эдрианом.
Ходьба без головы
Томас Грэм Браун в 1911 году показал, что у кошки с перерезанным спинным мозгом задние конечности могут совершать ходьбоподобные движения. Позже, на беговой дорожке, такое животное шагало, меняя шаг в зависимости от скорости. Это означает, что в спинном мозге есть центральные генераторы ритма, цепи, которые сами создают чередование шагов. Мозг лишь запускает программу и подстраивает её.
Травма и надежда
Повреждение спинного мозга разрывает связь с головным, и ниже места повреждения теряется произвольное движение и чувствительность. Рефлексы при этом могут сохраняться и даже усиливаться. Поскольку спинальные цепи сами по себе работоспособны, учёные пытаются «разбудить» их электрической стимуляцией. В 2018 году несколько исследовательских групп сообщили, что люди с тяжёлой травмой при эпидуральной стимуляции и интенсивных тренировках смогли снова стоять и делать шаги с поддержкой. Метод пока экспериментальный, а полного излечения он не даёт.