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Perché i nervi spinali sono considerati parte del SNP mentre il midollo spinale fa parte del SNC?

Perché i nervi spinali sono considerati parte del SNP mentre il midollo spinale fa parte del SNC?


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Quindi, dalla mia comprensione comune, il sistema nervoso centrale è costituito da cervello e midollo spinale e il sistema nervoso centrale è costituito da tutto il resto. Ma i nervi spinali - i nervi collegati al midollo spinale - perché sono considerati parte del SNP? E un altro chiarimento: i nervi spinali sono COMPLETAMENTE DIVERSI dai neuroni pregangliari del sistema nervoso simpatico?

Grazie per tutto il vostro aiuto.


Il SNC è costituito da cervello e midollo spinale e il SNP è costituito da tutto il resto

È davvero così. La distinzione è leggermente arbitraria, li penserei come centrale (sistema nervoso) e periferico (sistema nervoso): cioè, la parte più importante è che insieme sono parti del sistema nervoso, piuttosto che essere sistemi distinti ; la differenza centrale/periferica è abbastanza piccola, soprattutto se si pensa principalmente alla parte somatica del sistema nervoso periferico (cioè non alla parte autonomica) rispetto alla parte associata del SNC.

La parte periferica del sistema nervoso non è protetta dalle ossa del cranio e della colonna vertebrale, non ha la protezione della barriera ematoencefalica (cellule endoteliali specializzate e astrociti che limitano la trasmissione di molecole tra il SNC e la circolazione sanguigna più che in altri tessuti) e la mielinizzazione è mediata da cellule con una diversa morfologia: cellule di Schwann in periferia vs. oligodendrociti in quella centrale. Questo è tutto.


Perché i nervi spinali sono considerati parte del SNP mentre il midollo spinale fa parte del SNC? - Biologia

I nervi spinali, una parte del sistema nervoso periferico (SNP), sono nervi misti che inviano segnali motori, sensoriali e autonomi tra il SNC e il corpo.

Obiettivi formativi

Descrivere i nervi spinali del sistema nervoso periferico

Punti chiave

Punti chiave

  • Gli assoni sensoriali afferenti portano informazioni sensoriali dal corpo al midollo spinale e al cervello viaggiano attraverso le radici dorsali del midollo spinale.
  • Gli assoni motori efferenti portano le informazioni motorie dal cervello al corpo e viaggiano attraverso le radici ventrali del midollo spinale.
  • Tutti i nervi spinali, tranne il primo paio, emergono dalla colonna vertebrale attraverso un'apertura tra le vertebre, chiamata forame intervertebrale.
  • I nervi spinali sono tipicamente etichettati dalla loro posizione nel corpo: toracico, lombare o sacrale.

Parole chiave

  • radice ventrale: Chiamata anche radice anteriore, è la radice motoria efferente di un nervo spinale.
  • autonomo: Agire o verificarsi involontariamente, senza controllo cosciente.
  • radice dorsale: Conosciuta anche come radice posteriore, la radice sensoriale afferente di un nervo spinale.
  • forame intervertebrale: Il forame consente il passaggio della radice del nervo spinale, del ganglio della radice dorsale, dell'arteria spinale dell'arteria segmentaria, delle vene comunicanti tra i plessi interno ed esterno, dei nervi meningei ricorrenti (sinu-vertebrali) e dei legamenti transforaminali.

Anatomia del nervo spinale

Il termine nervo spinale si riferisce generalmente a un nervo spinale misto che trasporta segnali motori, sensoriali e autonomi tra il midollo spinale e il corpo.

Gli esseri umani hanno 31 coppie di nervi spinali sinistra-destra, ciascuna corrispondente approssimativamente a un segmento della colonna vertebrale: otto coppie di nervi spinali cervicali (C1-C8), 12 coppie toraciche (T1-T12), cinque coppie lombari (L1-L5) , cinque coppie sacrali (S1-S5) e una coppia coccigea. I nervi spinali fanno parte del sistema nervoso periferico (SNP).

Un nervo spinale: I nervi spinali derivano da una combinazione di fibre nervose dalle radici dorsali e ventrali del midollo spinale.

Posizione

Forami intervertebrali: I forami intervertebrali sono indicati da frecce.

Ciascun nervo spinale è formato dalla combinazione di fibre nervose provenienti dalle radici dorsale e ventrale del midollo spinale. Le radici dorsali portano assoni sensoriali afferenti, mentre le radici ventrali portano assoni motori efferenti.

Il nervo spinale emerge dalla colonna vertebrale attraverso un'apertura (forame intervertebrale) tra le vertebre adiacenti.

Questo è vero per tutti i nervi spinali ad eccezione della prima coppia di nervi spinali, che emerge tra l'osso occipitale e l'atlante (la prima vertebra). Così i nervi cervicali sono numerati dalla vertebra sottostante, eccetto C8, che esiste sotto C7 e sopra T1.

I nervi toracico, lombare e sacrale sono quindi numerati dalla vertebra soprastante. Nel caso di una vertebra lombare S1 (cioè L6) o di una vertebra sacralizzata L5, i nervi sono in genere ancora contati fino a L5 e il nervo successivo è S1.

Innervazione del nervo spinale

Al di fuori della colonna vertebrale, il nervo si divide in rami. Il ramo dorsale contiene nervi che servono le porzioni dorsali del tronco e trasporta informazioni motorie viscerali, motorie somatiche e sensoriali somatiche da e verso la pelle e i muscoli della schiena (muscoli epassiali).

Il ramo ventrale contiene nervi che servono le restanti parti ventrali del tronco e gli arti superiori e inferiori (muscoli ipoassiali) trasportano informazioni motorie viscerali, motorie somatiche e sensoriali da e verso la superficie ventrolaterale del corpo, strutture nella parete del corpo e gli arti.

I rami meningei (nervi meningei ricorrenti o sinuvertebrali) si diramano dal nervo spinale e rientrano nel forame intervertebrale per servire i legamenti, la dura madre, i vasi sanguigni, i dischi intervertebrali, le faccette articolari e il periostio delle vertebre.

I rami comunicanti contengono nervi autonomi che svolgono funzioni viscerali, come il trasporto di informazioni motorie e sensoriali viscerali da e verso gli organi viscerali.

Nervi cervicali

La distribuzione posteriore dei nervi cervicali comprende il nervo suboccipitale (C1), il nervo occipitale maggiore (C2) e il terzo nervo occipitale (C3). La distribuzione anteriore comprende il plesso cervicale (C1-C4) e il plesso brachiale (C5-T1).

I muscoli innervati dai nervi cervicali sono i muscoli sternoioideo, sternotiroideo e omoioideo.

Anche un anello di nervi chiamato ansa cervicalis fa parte del plesso cervicale.

Nervi toracici

I rami del nervo toracico escono dalla colonna vertebrale e vanno direttamente ai gangli paravertebrali del sistema nervoso autonomo, dove sono coinvolti nelle funzioni di organi e ghiandole della testa, del collo, del torace e dell'addome.

Divisioni anteriori

I nervi intercostali provengono dai nervi toracici T1-T11 e corrono tra le costole. Il nervo sottocostale proviene dal nervo T12 e scorre sotto la dodicesima costola.

Divisioni posteriori

I rami mediali (ramus medialis) dei rami posteriori dei sei nervi toracici superiori corrono tra il semispinale dorsale e il multifido, che forniscono.

Quindi perforano i muscoli romboide e trapezio e raggiungono la pelle dai lati dei processi spinosi. Questo ramo è chiamato ramo cutaneo mediale.

I rami mediali dei sei nervi toracici inferiori sono distribuiti principalmente al multifido e al longissimus dorsi, occasionalmente emettono filamenti sulla pelle vicino alla linea mediana. Questo ramo sensibile è chiamato ramo cutaneo posteriore.

Nervi Lombari

I nervi lombari sono divisi in divisioni posteriori e anteriori.

Divisioni posteriori

I rami mediali delle divisioni posteriori dei nervi lombari corrono vicino ai processi articolari delle vertebre e terminano nel muscolo multifido. I rami laterali forniscono i muscoli erettori spinali.

Divisioni anteriori

Le divisioni anteriori dei nervi lombari (rami anteriores) sono costituite da rami lunghi e sottili che accompagnano le arterie lombari attorno ai lati dei corpi vertebrali, al di sotto dello psoas major.

Il primo e il secondo, e talvolta il terzo e il quarto, nervi lombari sono collegati ciascuno con la parte lombare del tronco simpatico da un ramus communicans bianco.

I nervi passano obliquamente verso l'esterno dietro lo psoas major, o tra i suoi fascicoli, distribuendo filamenti ad esso e al quadrato dei lombi.

I primi tre e la maggior parte del quarto sono collegati da anse anastomotiche e formano il plesso lombare.

La parte più piccola del quarto si unisce al quinto per formare il tronco lombosacrale, che aiuta nella formazione del plesso sacrale. Il quarto nervo prende il nome di nervo furcale, dal fatto che è suddiviso tra i due plessi.

Nervi Sacrali

Ci sono cinque nervi sacrali accoppiati, metà dei quali sorgono attraverso il sacro sul lato sinistro e l'altra metà sul lato destro. Ogni nervo emerge in due divisioni: una divisione attraverso i forami sacrali anteriori e l'altra divisione attraverso i forami sacrali posteriori.

I nervi sacrali hanno fibre sia afferenti che efferenti, quindi sono responsabili di parte della percezione sensoriale e dei movimenti degli arti inferiori del corpo umano.

Il nervo pudendo e le fibre parasimpatiche derivano da S2, S3 e S4. Forniscono il colon discendente e il retto, la vescica urinaria e gli organi genitali. Questi percorsi hanno fibre sia afferenti che efferenti.

Nervo Coccigeo

Il nervo coccigeo è il 31° paio di nervi spinali e origina dal cono midollare. La sua radice anteriore aiuta a formare il plesso coccigeo.

Funzione

Le funzioni motorie del nervo spinale sono riassunte nella tabella seguente.

Azioni dei nervi spinali
Livello Funzione del motore
C1-C6 Flessori del collo
C1–T1 Estensori del collo
DO3, DO4, DO5 Diaframma di alimentazione (principalmente C4)
DO5, DO6 Muovere la spalla, alzare il braccio (deltoide) flettere il gomito (bicipiti)
C6 Ruota esternamente (supina) il braccio
C6, C7 Estendere il gomito e il polso (tricipiti ed estensori del polso) polso pronato
C7, C8 Flex polso fornisce piccoli muscoli della mano
T1–T6 Intercostali e tronco sopra la vita
T7–L1 Muscoli addominali
L1–L4 Flettere la coscia
L2, L3, L4 Addotto coscia estensione gamba al ginocchio (quadricipite femorale)
L4, L5, S1 Abdurre la gamba flessa della coscia al ginocchio (bicipite femorale) piede dorsiflex (tibiale anteriore) estendere le dita dei piedi
L5, S1, S2 Estendere la gamba all'anca (gluteo massimo) flettere il piede plantare e flettere le dita dei piedi


Nervi spinali

Ci sono 31 paia di nervi spinali. Di nuovo, sono nominati in base a dove escono ciascuno nella colonna vertebrale (vedi figura sotto).

Ogni nervo spinale è attaccato al midollo spinale da due radici: una dorsale (o posteriore) radice che trasmette informazioni sensoriali e una ventrale (o anteriore) radice che trasmette le informazioni sul motore. Pertanto, una volta che le due radici si uniscono per formare il nervo spinale, il nervo trasporta una combinazione di informazioni sia sensoriali che motorie (cioè contiene fibre miste).

Le fibre della radice sensoriale trasportano impulsi sensoriali dal corpo al midollo spinale, che alla fine trasmette tali informazioni al cervello. Gli impulsi sensoriali includono: dolore, temperatura, vibrazione, tatto e senso della posizione (propriocezione)-da organi, tendini, articolazioni e superfici corporee.

C'è un modello specifico di come i nervi trasportano le informazioni sensoriali dalla nostra pelle al nostro cervello. Ogni nervo spinale trasporta informazioni sensoriali da regioni specifiche della nostra pelle. Queste regioni sono chiamate dermatomi (vedi sotto)

Le radici motorie portano gli impulsi dal cervello e dal midollo spinale ai muscoli del corpo. Questi ci permettono di controllare i molti muscoli del nostro corpo.

I nervi spinali sono divisi in quattro categorie principali di nervi spinali in base alla posizione da cui si diramano

  • 8 cervicale (C1-C8) i nervi emergono dal rachide cervicale (collo)
  • 12 toracico (T1-T12) i nervi emergono dalla colonna vertebrale toracica (metà della schiena)
  • 5 lombare (L1-L5) i nervi emergono dalla colonna lombare (parte bassa della schiena)
  • 5 sacrale (S1-S5) i nervi emergono dal sacro (l'osso triangolare alla base della colonna vertebrale)
  • 1 coccigeo nervo emerge dal coccige (il coccige)

Di seguito è riportato un grafico che delinea le funzioni principali di ciascuna delle radici nervose della colonna vertebrale:

Radice del nervo spinalePrincipali muscoli innervatiAltre funzioni degne di nota
do1 Retto capitis anteriore/laterale
do2Longus capitis / longus cervicis / scalene
C3Scapole levator, romboidiDiaframma
C4Scapole levator, romboidiDiaframma
C5Scapole elevatore, romboidi, deltoidi, muscoli della cuffia dei rotatoriDiaframma, riflesso bicipite
C6Bicipiti, estensori del polso (es. estensore radiale del carpo breve e lungo)Riflesso brachioradiale
C7Tricipiti, flessori del polso (es. flessore radiale del carpo, flessore superficiale delle dita)Riflesso del tricipite
C8Estensori delle dita (es. estensore lungo del pollice)
T1Abduttori/adduttori delle dita (es. interossei, lombricali)Uscita del nervo simpatico ai visceri
T2-T12 Uscita del nervo simpatico ai visceri
L1 Uscita del nervo simpatico ai visceri
L2Flessori dell'anca
L3Flessori dell'anca, quadricipiti
L4Quadricipite, tibiale anteriore, muscoli gluteiRiflesso quadricipite
L5Estensore lungo dell'alluce, abduttori dell'anca, muscoli glutei
S1Complesso gastrocsoleoriflesso d'Achille
S2-4 Uscita del nervo parasimpatico ai visceri


Come viene diagnosticata la compressione del midollo spinale?

Per diagnosticare la compressione del midollo spinale, il tuo medico ti farà domande sui tuoi sintomi ed eseguirà un esame fisico completo. Durante l'esame, cercherà segni di compressione spinale, come perdita di sensibilità, debolezza e riflessi anormali. I test che aiutano con la diagnosi possono includere:

Radiografie della colonna vertebrale. Questi possono mostrare escrescenze ossee chiamate speroni che spingono contro i nervi spinali. I raggi X possono anche mostrare un allineamento anomalo della colonna vertebrale.

Test speciali di imaging della colonna vertebrale. Una TAC o una risonanza magnetica darà uno sguardo più dettagliato al midollo spinale e alle strutture che lo circondano.

Altri studi. Questi possono includere una scintigrafia ossea, un mielogramma (una speciale scansione a raggi X o TC eseguita dopo l'iniezione di colorante nella colonna vertebrale) e l'elettromiografia, o EMG, un test elettrico dell'attività muscolare.


Nervi spinali

JACOPIN/BSIP/Documentario Corbis/Getty Images

Gli assoni che collegano il midollo spinale ai muscoli e al resto del corpo sono raggruppati in 31 paia di nervi spinali, ogni coppia con una radice sensoriale e una radice motoria che creano connessioni all'interno della materia grigia. Questi nervi devono passare tra la barriera protettiva della colonna vertebrale per collegare il midollo spinale al resto del corpo. La posizione dei nervi nel midollo spinale determina la loro funzione.


I disturbi della colonna vertebrale possono causare disturbi o disfunzioni della vescica neurogena

Disturbi spinali o lesioni che causano compressione o danni ai nervi possono causare il disturbo neurogenico della vescica (NBD) chiamato anche disfunzione della vescica. NBD significa che il paziente ha problemi con la minzione. Il termine neurogenico si riferisce ai tessuti nervosi che forniscono e stimolano un organo o un muscolo per funzionare correttamente. Nel caso del NBD, i nervi che controllano la vescica e i muscoli coinvolti nella minzione fanno sì che la vescica sia iperattiva o ipoattiva.

I sintomi NBD possono includere:

  • Controllo volontario limitato o nullo
  • Minzione involontaria
  • Senti il ​​bisogno improvviso di urinare
  • Frequenti visite al bagno
  • La vescica non si svuota completamente
  • Il riempimento eccessivo della vescica e la pressione provocano perdite accidentali di urina
  • La vescica non è in grado di trattenere l'urina

Il cervello e il midollo spinale sono le catene centrali di comando che trasmettono segnali e messaggi da e verso la vescica. Fonte foto: 123RF.com.

Nervi della vescica nella colonna vertebrale sacrale

Il cervello e il midollo spinale sono le catene centrali di comando che trasmettono segnali e messaggi da e verso la vescica. Al di sotto delle prime vertebre lombari nella parte bassa della schiena, il midollo spinale si divide in un fascio di nervi chiamato cauda equina (termine latino che significa coda di cavallo). Al di sotto dell'estremità della colonna lombare si trova l'osso sacro, questa regione è chiamata colonna sacrale. L'osso sacro è la parte posteriore del bacino (tra le ossa dell'anca).

Al di sotto delle prime vertebre lombari nella parte bassa della schiena, il midollo spinale si divide in un fascio di nervi chiamato cauda equina. Fonte foto: SpineUniverse.com.

I nervi della colonna vertebrale sacrale si diramano verso l'esterno oltre la colonna vertebrale e diventano parte del sistema nervoso periferico. Questi nervi forniscono e stimolano la sensazione e la funzione della vescica. Quando il/i nervo/i specifico/i che consente la sensazione e la funzione della vescica viene compresso, irritato/infiammato, ferito o danneggiato, ne risulta una disfunzione d'organo. Uno qualsiasi dei sintomi del disturbo neurogeno della vescica sopra elencati può svilupparsi e persistere.

Disturbi della colonna vertebrale con potenziale di causare NBD

    è una causa comune di disfunzione vescicale neurogena. Non è necessario recidere il midollo spinale per causare la paralisi al di sotto del livello leso della colonna vertebrale (p. es., collo). Lividi del midollo spinale o flusso sanguigno inadeguato possono danneggiare la capacità del midollo di trasmettere segnali nervosi.
    si verifica quando le radici del nervo spinale nella parte bassa della schiena vengono compresse. Sebbene la sindrome della cauda equina sia un evento raro, è una situazione medica grave che richiede cure urgenti.

Le cause del CES includono:

    nella parte bassa della schiena
  • Tumore lombare
  • Frattura spinale
  • Infezione
  • Stenosi spinale che colpisce il canale spinale (stenosi del canale centrale)
  • Incidenti violenti: accoltellamento, colpo di pistola, caduta, scontro automobilistico
  • Congenito (nato con)

Trattamento del disturbo neurogeno della vescica

Il trattamento dipende dalla causa del NBD. Il medico di base può coinvolgere uno specialista della vescica, come un urologo, un nefrologo o un uroginecologo per coordinare la cura del paziente durante il trattamento. Quando la disfunzione della vescica è causata da una compressione della radice del nervo spinale, viene eseguito un intervento chirurgico alla colonna vertebrale per decomprimere (togliere la pressione) i nervi (p. es., discectomia). In alcuni casi, l'NBD può persistere dopo un intervento chirurgico, come in caso di danno nervoso permanente.


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Riorganizzazione dei circuiti neurali spinali e recupero funzionale dopo lesione del midollo spinale

Dipartimento di Neurologia, Christian Doppler Klinik, Università di Medicina Paracelsus, Salisburgo, Austria Centro per le lesioni del midollo spinale e rigenerazione dei tessuti, Università di Medicina Paracelsus, Salisburgo, Austria

Dipartimento di Neurologia, Ospedale Franz Tappeiner, Merano, Italia

Eugen Trinka

Dipartimento di Neurologia, Christian Doppler Klinik, Università di Medicina Paracelsus, Salisburgo, Austria Centro per le lesioni del midollo spinale e rigenerazione dei tessuti, Università di Medicina Paracelsus, Salisburgo, Austria

La capacità del sistema nervoso centrale adulto di riorganizzare i suoi circuiti nel tempo è la chiave per comprendere il miglioramento funzionale nei soggetti con lesioni del midollo spinale (LM). Cambiamenti adattivi all'interno dei circuiti neuronali risparmiati possono verificarsi a livello corticale, del tronco cerebrale o del midollo spinale, sia sopra che sotto una lesione spinale (Bareyre et al., 2004). Ad ogni livello la riorganizzazione è un processo molto dinamico, e il suo grado è molto variabile, a seconda di diversi fattori, tra cui l'età del soggetto in cui si è verificata la LM e la terapia riabilitativa.

L'uso di tecniche elettrofisiologiche per valutare questi cambiamenti funzionali nelle reti neurali è di grande interesse, perché le metodologie invasive impiegate nei modelli preclinici non possono ovviamente essere utilizzate negli studi clinici.

I circuiti neuronali spinali possono essere analizzati mediante registrazioni dei riflessi spinali (SR), che sono evocati dalla stimolazione non nociva delle afferenze cutanee del nervo tibiale e risultano, nei soggetti sani, in una componente SR precoce (latenza 60� ms) nel muscolo tibiale anteriore omolaterale. Si pensa che questo riflesso sia coinvolto nella locomozione che genera circuiti neuronali nei ratti (Lavrov et al., 2006) e nell'uomo (Dietz et al., 2009). Dopo una LM, si verificano alterazioni nel comportamento SR (Dietz et al., 2009), in particolare la componente SR precoce diminuisce di ampiezza a 6 mesi dopo la SCI, mentre emerge una componente tardiva (120� ms di latenza). La componente SR tardiva diventa dominante e sostituisce quella precoce dopo circa 1 anno dalla lesione. Questi cambiamenti sono associati a un rapido esaurimento dell'attività muscolare delle gambe durante la locomozione assistita (Dietz, 2010). Questo comportamento anomalo della SR in soggetti con LM cronica incompleta è correlato alla loro capacità di camminare e suggerisce una compromissione dei circuiti neuronali spinali alla base della generazione della locomozione (Hubli et al., 2011). Il passaggio da SR dominante precoce a tardivo, dovuto alla ridotta influenza sopraspinale sull'attività neurale spinale in soggetti con LM motoria completa, potrebbe essere invertito attivando i circuiti spinali con un appropriato feedback periferico durante la locomozione assistita su un tapis roulant.

Mentre l'elettromiografia e le tecniche di conduzione nervosa possono valutare quasi esclusivamente i circuiti neuronali spinali locali, di particolare interesse sono anche lo studio delle risposte del riflesso trigemino-cervicale (TCR) e del riflesso trigemino-spinale (TSR), nonché delle risposte (ILR) attività dopo la LM.

Il TCR e il TSR sono stati recentemente esaminati (Nardone et al., 2014) in un gruppo di pazienti dopo LM traumatica incompleta (punteggio ASIA B, C o D) a livello cervicale. Nei soggetti sani sono state registrate risposte riflesse dai muscoli sternocleidomastoideo e splenio, mentre nessuna risposta è stata ottenuta dai muscoli degli arti superiori. Al contrario, potenziali EMG a breve latenza più piccoli ma chiari sono stati registrati dai muscoli deltoide e bicipite in circa la metà dei pazienti con LM. Inoltre, le ampiezze delle risposte EMG nei muscoli del collo erano significativamente più alte nei pazienti con LM. Si pensa che questi risultati siano il correlato funzionale di un processo di riorganizzazione che coinvolge i percorsi tra le afferenze trigeminali e i motoneuroni del midollo spinale cervicale. È probabile che questa attività riflessa rappresenti un'espressione di germogliamento rigenerativo di fibre negate alle loro popolazioni bersaglio originali dalla SCI. I siti anatomici in cui le risposte riflesse trigemino-spinali si integrano e si propagano su per il tronco cerebrale e lungo il midollo spinale possono essere ipotizzati sulla base di studi sperimentali. Poiché TCR e TSR appaiono alle stesse latenze e condividono la stessa progressione cranio-caudale delle risposte motorie coinvolte nel riflesso di startle, si può ipotizzare che le vie neuronali anatomiche che mediano TCR, TSR e il riflesso di startle potrebbero essere, almeno in parte, lo stesso. Il substrato anatomico per il riflesso di sussulto è ben consolidato sia negli animali che nell'uomo. È noto che gli interneuroni situati nella formazione reticolare e nelle vie reticolospinali svolgono un ruolo integrativo cruciale. Infatti, il pattern di attivazione motoria è generato nel nucleo reticolare pontis caudalis, ed è trasmesso direttamente alle cellule del corno anteriore attraverso il tratto reticolospinale (Davis et al., 1982). È stato dimostrato in modelli animali di LM che il sistema reticolospinale filogeneticamente più antico potrebbe fornire un substrato per il recupero funzionale dopo lesioni corticospinali e quindi contribuire al ripristino delle prestazioni motorie migliorate (Baker, 2011). Sebbene chiaramente secondario al tratto corticospinale in una sana funzione, il sistema reticolospinale potrebbe assumere una notevole importanza dopo la lesione corticospinale e potrebbe essere un sito bersaglio per interventi terapeutici (Baker, 2011). I motoneuroni ricevono input reticolospinali monosinaptici e disinaptici, in particolare i motoneuroni che innervano i muscoli intrinseci della mano ricevono connessioni eccitatorie monosinaptiche. Le fibre reticolospinali entrano nella materia grigia nella zona intermedia e lungo le superfici anterolaterale e anteriore dei corni anteriori il loro numero diminuisce caudalmente all'allargamento cervicale, dove il loro posto è occupato dalle fibre propriospinali. Nei ratti con LM incompleta, gli assoni del tratto corticospinale sezionati originariamente proiettati agli arti posteriori germogliano e inviano collaterali nella materia grigia cervicale dove entrano in contatto con i neuroni propriospinali e aumentano la loro arborizzazione terminale sui secondi motoneuroni (Bareyre et al., 2004). In particolare il C3𠄴 si pensa che il sistema interneuronico propriospinale svolga un ruolo potenzialmente importante nel recupero funzionale dopo lesione corticospinale. Infatti, una gran parte della spinta discendente ai motoneuroni proveniva dalle vie reticolospinali attraverso neuroni propriospinali. È stato recentemente dimostrato che le fibre reticolospinali recise si arborizzano spontaneamente e formano contatti su un relè propriospinale in plastica, bypassando così la lesione (Filli et al., 2014).

L'instaurarsi di connessioni sinaptiche nuove o precedentemente silenti può quindi portare ad una maggiore attività nelle vie che mediano i riflessi trigemino-cervico-spinali, con reclutamento dei muscoli prossimali degli arti superiori. However, it should be considered that assessing the spinal reflex activity might primarily reflect the functional state of the CNS, rather than rearrangements of specific supra- or intraspinal connections. The generation of new reflexes may thus be not specifically based on plastic brainstem-derived descending connections, but rather on a globally increased spinal excitability. Changes in descending innervation of spinal neural activity with consequent up- or down-regulation of several receptors have been implicated in symptoms of paralysis, spasticity, sensory disturbances and pain following SCI. Among the different neurotransmitters that may be involved in these processes, the monoamines are known to be important key regulators of motoneuron and spinal neural circuit excitability in the spinal cord. Interestingly, spinal adaptation was found to be accompanied by modifications at higher levels of control including the gigantocellular reticular nuclei from the mesencephalic locomotor region (Zörner et al., 2014). Anyway, the study of the trigemino-cervical-spinal reflexes can be used to demonstrate and quantify plastic changes at the brainstem and cervical level in patients following SCI. Further studies in a large cohort of subjects with a more homogenous degree of motor impairment could provide further insights into these reorganizational changes, assess their relation with clinical changes, and determine whether the observed abnormalities in trigemino-cervical-spinal reflexes may serve as objective outcome measure in the design of clinical trials.

The so called ILR, that is the involuntary contractions of hand and forearm muscles following stimuli delivered to lower limbs, interconnect lower and upper limbs and are also mediated by long propriospinal fibers. The enhancement of cutaneous and stretch-induced reflexes may lead to recruitment of distal muscles. The ILR are thought to reflect the consequences of synaptic connections formed between ascending afferent fibers and partially denervated cervical motoneurons. The prolonged delay between time of injury and emergency of intermimb reflexes suggest either regenerative sprouting and the development of new synaptic connections, or a strengthening of existing circuits in the spinal cord following SCI (Calancie et al., 2002). Interestingly, the strengthening synaptic contacts between afferent and efferent components do not appear to be providing any functional benefit to the subject, because these may limit the regenerative efforts of supraspinal pathways (Calancie et al., 2005). In fact, excessive or aberrant reorganisation in the central nervous system may also have pathological consequences, and the plastic reorganization can also be maladaptive.

In order to optimize functional recovery while minimizing maladaptive plasticity after SCI, it would be of great interest to clarify when and why spinal cord reorganization can be either “good” or �” in terms of its clinical consequences. The promotion of meaningful plasticity and of axonal regeneration are both necessary to advance the functional restoration.

In conclusion, a better understanding about the capability of the SCN to reorganize its circuits after injury is a key for developing rehabilitative strategies in persons with SCI. Electrophysiological studies may shed light on the functional mechanisms promoting the rewiring of lesioned motor tracts following SCI.


A guide to the spinal cord: Anatomy and injuries

The spinal cord is a long bundle of nerves and cells that extends from the lower portion of the brain to the lower back. It carries signals between the brain and the rest of the body.

This article covers the key anatomy of the spinal cord and its functions.

It also provides some information about spinal cord injuries.

Below is a 3D model of the spinal cord, which is fully interactive.
Explore the 3D model using your mouse pad or touchscreen to understand more about the spinal cord.

The length of the spinal cord varies from person to person. According to some estimates, females have a spinal cord of about 43 centimeters (cm), while males have a spinal cord of about 45 cm.

The spinal cord comprises three parts: the cervical (neck), thoracic (chest), and lumbar (lower back) regions.

Three layers of tissue protect the spinal cord: the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Doctors call these layers “meninges.” The layers are as follows:

  • Dura mater: This is the outermost layer of the spinal cord’s meninges. It is a tough, protective coating.
  • Epidural space: Between the dura and arachnoid space is the epidural space. This is where doctors may insert local anesthetic to reduce pain during childbirth and some surgical procedures, such as those to operate on a lung or abdominal aneurysm.
  • Arachnoid mater: The arachnoid mater is the middle layer of spinal cord covering.
  • Spazio subaracnoideo: This is located between the arachnoid mater and pia mater. Cerebrospinal fluid (CSF) is located in this space. Sometimes, a doctor has to sample CSF to test for the presence of infection, such as meningitis. They can also inject local anesthetic into this space for some surgical procedures, such as a cesarean delivery or a knee replacement.
  • Pia mater: The pia mater is the layer that directly covers the spinal cord.

Covering the spinal cord and its protective layers is the vertebral column, or the spinal bones. These bones start at the base of the skull and extend down to the sacrum, a bone that fits into the pelvis.

The cervical, thoracic, and lumbar regions have different numbers of bones. Most people have seven spinal bones in the cervical column, 12 in the thoracic column, and five in the lumbar column.


If a person were to take a “slice” of the spinal cord horizontally, they would see a circular area in the middle covered in protective layers (the meninges). Extending from this circular area are nerve projections. These extend from the spinal cord to provide sensation to different areas in the body.

Key areas of a cross-section of the spinal cord include:

  • Gray matter: The gray matter is the dark, butterfly shaped region of the spinal cord made up of nerve cell bodies.
  • White matter: The white matter surrounds the gray matter in the spinal cord and contains cells coated in myelin, which makes nerve transmission occur more quickly. Nerve cells in the gray matter are not as heavily coated with myelin.
  • Posterior root: The posterior root is the part of the nerve that branches off the back of the spinal column. Looking at the spinal cord cross-section, the top wings of the gray matter “butterfly” reach toward the spinal bones. The bottom wings are toward the front of the body and its internal organs.
  • Anterior root: The anterior root is the part of the nerve that branches off the front of the spinal column.
  • Spinal ganglion: The spinal ganglion is a cluster of nerve bodies that contain sensory neurons.
  • Spinal nerve: The posterior and anterior roots come together to create a spinal nerve. There are 31 pairs of spinal nerves. These control sensation in the body, as well as movement.

The spinal cord does not extend for the entire length of the spine. It usually stops in the top parts of the lumbar spine.

For adults, this is usually the first or second lumbar vertebrae. Children’s spinal cords may stop slightly lower, at the second or third lumbar vertebrae.

The spinal cord plays a vital role in various aspects of the body’s functioning. Examples of these key functions include:

  • Carrying signals from the brain: The spinal cord receives signals from the brain that control movement and autonomic functions.
  • Carrying information to the brain: The spinal cord nerves also transmit messages to the brain from the body, such as sensations of touch, pressure, and pain.
  • Reflex responses: The spinal cord may also act independently of the brain in conducting motor reflexes. One example is the patellar reflex, which causes a person’s knee to involuntarily jerk when tapped in a certain spot.

These functions of the spinal cord transmit the nerve impulses for movement, sensation, pressure, temperature, pain, and more.

The spinal cord is a delicate part of the body. It is therefore susceptible to injury. Vehicle accidents, gunshot wounds, and damage while playing sports are all potential causes of spinal cord injury.

Due to the part it plays in providing movement and sensation, sustaining damage to any part of the spinal cord could cause permanent changes to a person’s functioning.

Healthcare providers may not always know right away how much function a person will lose after injury.

There are two main types of spinal cord injury: complete and incomplete.

A complete spinal cord injury causes a complete loss of sensation and motor function below the level of the injury.

According to the American Academy of Neurological Surgeons (AANS), almost half of all spinal cord injuries are complete. The spinal cord does not necessarily need to be physically cut for a complete injury to occur, but the damage might be so significant that blood cannot flow to the nerve tissue, causing it to die.

An incomplete spinal cord injury occurs when the person still has some function at or below the point of the injury. They may still be able to move one side of the body or have some function or sensation.

According to the AANS, around 250,000–450,000 people in the United States are living with a spinal injury.

Sometimes, surgical procedures and the passing of time can reduce some of the effects of a spinal cord injury. Doctors will often use repeated imaging scans and nerve function studies to determine how significant a person’s spinal cord damage may be.

The spinal cord is a complex organization of nerve cells responsible for movement and sensation. It carries signals between the brain and the rest of the body.

Having knowledge of the location and structure of the protective spinal cord coverings can help healthcare professionals provide pain relief for certain procedures.

Spinal cord injuries can range from sensory loss to incomplete or complete paralysis. A person should always wear protective equipment when playing sports or during other activities to reduce their risk of injury.


Frequently Asked Questions (FAQs) About Spinal Cord Injuries

+ What is a spinal cord injury?

A spinal cord injury (SCI) is damage to the spinal cord that results in a loss of function, such as mobility and/or feeling. Frequent causes of spinal cord injuries are trauma (car accident, gunshot, falls, etc.) or disease (polio, spina bifida, Friedreich&rsquos ataxia, etc.).

The spinal cord does not have to be severed for a loss of function to occur. In fact, in most people with spinal cord injury, the cord is intact, but the damage to it results in loss of function. Spinal cord injury is very different from back injuries, such as ruptured disks, spinal stenosis or pinched nerves.

A person can "break their back or neck," yet not sustain a spinal cord injury if only the bones around the spinal cord (the vertebrae) are damaged and the spinal cord is not affected. In these situations, the individual may not experience paralysis after the bones are stabilized.

+ What are the spinal cord and the vertebra?

The spinal cord is the major bundle of nerves that carries nerve impulses to and from the brain to the rest of the body. The brain and the spinal cord constitute the central nervous system. Motor and sensory nerves outside the central nervous system constitute the peripheral nervous system. Another diffuse system of nerves that controls involuntary functions, such as blood pressure and temperature regulation, are called the sympathetic and parasympathetic nervous systems.

The spinal cord is about 18 inches long and extends from the base of the brain, down the middle of the back, to about the waist. The nerves that lie within the spinal cord are upper motor neurons (UMNs), and their function is to carry the messages back and forth from the brain to the spinal nerves along the spinal tract. The spinal nerves that branch out from the spinal cord to the other parts of the body are called lower motor neurons (LMNs).

These spinal nerves exit and enter at each vertebral level and communicate with specific areas of the body. The sensory portions of the LMN carry messages about sensation from the skin and other body parts and organs to the brain. The motor portions of the LMN send messages from the brain to the various body parts to initiate actions such as muscle movement.

Surrounding the spinal cord are rings of bone called vertebra, which make up the spinal column.

+ What are the types of spinal cord injury?

There are four types of spinal cord injury: cervical, thoracic, lumbar and sacral.

The spinal cord is surrounded by rings of bone called vertebra. These bones constitute the spinal column (back bones). In general, the higher in the spinal column the injury occurs, the more dysfunction a person will experience. The vertebra are named according to their location. The seven vertebra in the neck are called the cervical vertebra. The top vertebra is called C-1, the next is C-2, etc. Cervical spinal cord injuries usually cause loss of function in the arms and legs, resulting in quadriplegia. The 12 vertebra in the chest are called the thoracic vertebra. The first thoracic vertebra, T-1, is the vertebra where the top rib attaches.

Injuries in the thoracic region usually affect the chest and the legs, resulting in paraplegia. The vertebra in the lower back between the thoracic vertebra, where the ribs attach, and the pelvis (hip bone), are the lumbar vertebra. The sacral vertebra run from the pelvis to the end of the spinal column. Injuries to the five lumbar vertebra (L-1 thru L-5) and similarly to the five sacral vertebra (S-1 thru S-5) generally result in some loss of function in the hips and legs.

+ What is the difference between a complete and an incomplete spinal cord injury?

Spinal cord injuries can be divided into two types of injury &ndash complete and incomplete:

  • Complete Spinal Cord Injury: A complete injury means there is no function below the level of the injury &ndash no sensation and no voluntary movement.
  • Incomplete Spinal Cord Injury: An incomplete injury means there is some function below the primary level of injury. A person with an incomplete injury may be able to move one limb more than another, may be able to feel parts of the body that cannot be moved, or may have more functioning on one side of the body than the other. With the advances in acute treatment of spinal cord injuries, incomplete injuries are becoming more common.

+ What are the most common causes of spinal cord injury?

Spinal cord injuries are most often the result of vehicle accidents, which account for 39.3% of SCI cases, followed closely by falls (31.8%). Other causes include acts of violence (primarily gunshot wounds) at 13.5% and sports-related injuries at 8%. (Source: The National Spinal Cord Injury Statistical Center)

Non-traumatic causes of spinal cord injury may include cancer and osteoporosis, spinal tumors, multiple sclerosis, inflammation of the spinal cord, arthritis, spinal stenosis and blood loss.

+ What are the effects of a spinal cord injury?

The level of injury to the spinal cord is helpful in predicting what parts of the body might be affected by paralysis and loss of function. Remember that in incomplete injuries, there will be some variation in these prognoses.

Cervical (neck) injuries usually result in quadriplegia. Injuries above the C-4 level may require a ventilator for the person to breathe. C-5 injuries often result in shoulder and biceps control, but no control at the wrist or hand. C-6 injuries generally yield wrist control, but no hand function.

Individuals with C-7 and T-1 injuries can straighten their arms, but still may have dexterity problems with the hand and fingers. Injuries at the thoracic level and below result in paraplegia, with the hands not affected. At T-1 to T-8, there is most often control of the hands, but poor trunk control resulting from a lack of abdominal muscle control. Lower thoracic injuries (T-9 to T-12) allow good trunk control and good abdominal muscle control. Sitting balance is very good. Lumbar and sacral spinal cord injuries yield decreasing control of the hip flexors and legs.

Besides a loss of sensation or motor function, individuals with spinal cord injury also experience other changes. For example, they may experience dysfunction of the bowel and bladder. Very high injuries (C-1, C-2) can result in a loss of many involuntary functions, including the ability to breathe, necessitating breathing aids such as mechanical ventilators or diaphragmatic pacemakers.

Other effects of spinal cord injury may include low blood pressure, inability to regulate blood pressure effectively, reduced control of body temperature, inability to sweat below the level of injury and chronic pain.

+ How many people have spinal cord injury? Who are they?

An estimated 291,000 people in the United States are living with spinal cord injuries (SCIs). There are approximately 17,700 new SCIs every year, most of which are caused by automobile accidents and falls. About 78% of new SCI cases are male, and the average age for SCI cases is 43.

+ Is there a cure for spinal cord injury?

Currently, there is no cure for spinal cord injury. There are researchers studying this problem, and there have been many advances in the lab.

Many of the most exciting advances have resulted in a decrease in damage at the time of the injury. Steroid drugs, such as methylprednisolone, reduce swelling, which is a common cause of secondary damage at the time of injury.

+ Do people with a spinal cord injury ever get better?

When a spinal cord injury occurs, there is usually swelling of the spinal cord. This may cause changes in virtually every system in the body. After days or weeks, the swelling begins to go down, and people may regain some functioning. With many injuries, especially incomplete ones, the individual may recover some function as late as 18 months after the injury. In very rare cases, people with spinal cord injury will regain some functioning years after the injury. However, only a small fraction of individuals sustaining a spinal cord injury recover all function.

+ Does everyone who sustains a spinal cord injury use a wheelchair?

No, not everyone who has a spinal cord injury will need to use a wheelchair. Wheelchairs are a tool for mobility. High C-level injuries usually require the individual to use a power wheelchair. Low C-level injuries and below usually allow the person to use a manual chair. Advantages of manual chairs are that they cost less, weigh less, disassemble into smaller pieces and are more agile. However, for the person who needs a power chair, the independence afforded by the chair is worth the limitations.

Some people are able to use braces and crutches for ambulation. These methods of mobility do not mean the person will never use a wheelchair. Many people who use braces still find wheelchairs more useful for longer distances. However, the therapeutic and activity levels allowed by standing or walking briefly may make braces a reasonable alternative for some people.

Of course, people who use wheelchairs aren't always in them. They drive, swim, fly planes, ski and do many activities out of their chair. If you hang around people who use wheelchairs long enough, you may see them sitting in the grass pulling weeds, sitting on your couch, or playing on the floor with children or pets. And, of course, people who use wheelchairs don't sleep in them they sleep in a bed.

+ What is the life expectancy of someone with a spinal cord injury?

The life expectancy of someone with a spinal cord injury can vary depending on level of injury. Overall, 85% of people with spinal cord injury who survive the first 24 hours are still alive 10 years later. The most common cause of death is due to diseases of the respiratory system, with most of these being due to pneumonia. In fact, pneumonia is the leading cause of death throughout the entire 15-year period immediately following SCI for all age groups, both males and females, all ethnicities and people with quadriplegia.

Long-term data collected by Shepherd Center and the Spinal Cord Injury Model Systems (SCIMS) show an increase in life expectancy for people who have lived 25 years or more with spinal cord injury. The survival rate at 25 or more years after injury is 60 percent this number has been climbing steadily over the years. In addition, many of the leading indicators show the quality of that extended life expectancy is good.

Before World War II, most people who sustained a spinal cord injury died within weeks of their injury from urinary dysfunction, respiratory infection or bedsores. With the advent of modern antibiotics, modern materials such as plastics and latex, and better procedures for dealing with the everyday issues of living with SCI, many people approach the lifespan of non-disabled individuals.

Interestingly, other than level of injury, the type of rehabilitation facility used is the greatest indicator of long-term survival. This illustrates the importance of and difference made by going to a facility that specializes in spinal cord injury. People who use ventilators are at some increased danger of dying from pneumonia or respiratory infection, but modern technology is improving in that area as well. Pressure sores are another common cause of hospitalization &ndash and if not treated, can be fatal.

The second leading cause of death is infectious and parasitic diseases. These are usually cases of septicemia and are usually associated with decubitus ulcers, urinary tract infections or respiratory infections. Cancer ranked as the third leading cause of death, followed by hypertensive and ischemic heart disease.

Need help identifying the right spinal cord rehabilitation center? Discover if Shepherd Center is right for you or your loved one.


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