平凡社 世界大百科事典

脊髄

脊椎動物の背側正中部を前後に走る白色のひも状の器官で,脳に続き,脳とともに中枢神経系を構成する。

ヒトの脊髄

脊髄は延髄の下方の続きで,延髄より上方の部分,すなわち大脳,中脳,小脳,橋などがすべて頭蓋骨の中(頭蓋腔)におさまっているのと同様に,脊髄は頭蓋骨に続く脊柱の中央を上下に貫く脊柱管の中に入っている。また脊髄は脳と同じように軟膜,くも膜,硬膜という3枚の髄液で満たされている。このように構造上軟らかくて弱い脊髄は,脳の場合と同じく,髄膜,髄液,骨(脊柱)によって保護されているのである。

 成人の脊髄の長さは40~45cmで,下端近くは円錐形をしていて脊髄円錐と呼ばれるが,その先は糸のように細くなって下方に伸び,尾骨に達している。これを終糸と呼んでいる。脊髄円錐の下端は,脊柱では第1腰椎または第2腰椎の高さに相当するが,幼児や新生児では低く,第3腰椎の高さになる。神経系のいろいろな病気の診断にあたって髄液を採取したり,また髄液の圧を測るために,腰椎穿刺(せんし)を行うことがあるが,この場合,脊髄を傷つけないように,脊髄の下端よりもさらに下の第3腰椎と第4腰椎の間から針をさすことになっている。

脊髄の外表面

脊髄の両側には脊髄に出入りする脊髄神経が並んでいる。脊髄神経は頸神経8対,胸神経12対,腰神経5対,仙骨神経5対,尾骨神経1対の31対の神経からできている。脊髄の下のほうでは,脊髄神経は並行して走り束のようになっているので,これを馬尾と呼んでいる。また,各脊髄神経に対応する脊髄の部分を髄節といい,頸髄8節,胸髄12節,腰髄5節,仙髄5節,尾髄1節に分けられる。脊髄は第6頸髄と第4腰髄のあたりで太くなっていて,それぞれ頸膨大,腰膨大と呼ばれている。これは,この高さから上肢あるいは下肢にいく太い神経が出ているため,脊髄の中でこれらの神経を出す神経細胞の集団がよく発達しているからである。

脊髄の横断面

脊髄の横断面はほぼ楕円形で,神経細胞の密集したH字形の灰白質と,それをとりかこむ神経繊維の束からなる白質とからできていて,中央に中心管がある。また脊髄の後面と前面には縦に走る二つの溝があり,これによって脊髄は左右の半分に分かれる。左右の白質はそれぞれ,後側の部分の後索,外側の部分の側索と前側の部分の前索とに分けられる。白質はいろいろの神経路の通る場所であり,ここには上位の中枢から下行してきて脊髄灰白質に終わる経路(脊髄下行路)や,脊髄灰白質から起こり上行して上位の中枢に行く経路(脊髄上行路)がある。灰白質の中央には髄液を入れる管(中心管)が縦の方向に走っている。中心管は上方では延髄のところで第四脳室に開くが,下方では終室となって終わり,外部に開いていない。H字形の灰白質の後脚の部分は後角(後柱),前脚の部分は前角(前柱)といい,後角と前角との間は中間帯(中間質)と呼ばれるが,胸髄から第2腰髄の高さでは中間帯が外側に突出して側角(側柱)をつくっている。脊髄の灰白質では後角から前角に向かって神経細胞の集団が層をなして配列されている。1層から9層まであり,1層から6層までが後角,7層が中間帯,8層と9層は前角に含まれる。

 脊髄の後角には後根が入り,前角からは前根が出る。この両方が合わさって脊髄神経となる。後根繊維は感覚を伝え(感覚性),前根繊維は運動性である(ベル=マジャンディの法則)。後根繊維は身体のいろいろの部分からの感覚を灰白質にある神経細胞に伝える。脊髄に伝えられた感覚は,前角9層の運動細胞によって反射を行う経路(反射弓)や上位の中枢に伝える経路(脊髄上行路)に接続する。

反射回路

脊髄の膝蓋腱反射がある。これは,ひざの関節を伸ばす筋肉(大腿四頭筋)の腱をハンマーでたたくと下腿が伸びる反射である。実際には腱の反射ではなくて,腱をたたくと大腿四頭筋の中の筋紡錘が引っ張られて起こる伸張反射である。このような反射は,足首,手首,ひじの関節のところでも起こすことができる。この伸張反射は上位の中枢からも調節されているので,反射の状態を調べることにより,神経系の障害がどこにあるかを知ることができる。たとえば上位中枢に障害があると反射は高まり,前根や後根などの末梢の脊髄神経に障害があると,反射は低下したり消失したりする。

 屈曲反射のほうはおもに皮膚の刺激によって起こる反射である。皮膚の神経が刺激されると,その興奮は後根繊維を通って脊髄の後角に入り,後角の細胞に接続する。次いで屈筋を支配する運動細胞に間接的に結合する。その結果,屈筋が収縮して関節を曲げることになる。この反射は有害な刺激(痛み)などが皮膚に加えられたとき,それから逃避するための反射である。たとえば,熱いものに手を触れたとき思わず手を引っ込めたり,硬いものを踏みつけたとき足を引っ込める反射である。

脊髄の灰白質

灰白質にはたくさんの神経細胞があるが,その結合や働きは,灰白質の中での場所や,また脊髄の高さによって異なっている。後角の1層と2層は痛覚,3層と4層は触覚と圧覚,5層は内臓感覚と筋肉の圧痛や血管痛,6層は深部感覚(筋肉,腱,関節の運動や位置の感覚)を後根繊維から受け取っている。このほか,7層や8層にもたくさんの細胞(介在細胞)があって,末梢からのいろいろの情報を統合して,運動細胞や上行路の起始細胞に伝達したり,上位中枢からの運動の司令や運動の調節に関する情報を統合して運動細胞に伝える働きをしている。第8頸髄から第2腰髄の高さの側角には交感神経繊維を出す細胞がある。交感神経繊維は前根を通って,全身の血管,汗腺,立毛筋に行くと同時に,肺,心臓,胃や腸などの消化管,膀胱,生殖器などの内臓を支配している。第2仙髄から第4仙髄の高さの中間帯の外側には副交感神経繊維を出す細胞がある。ここから出た繊維は前根を通って,直腸,膀胱,生殖器を支配する。これらの交感神経および副交感神経の細胞群は,上位の中枢である間脳の視床下部から直接の統御を受けている。前角の9層は運動細胞の集まりである。ここから出た繊維は前根となって筋肉に行き,筋肉を収縮させて運動を行わせる。第3頸髄から第6頸髄にある運動細胞には横隔膜を支配しているものがある。空気を吸い込んで呼吸するためにいくつかの機構が働いているが,そのなかでも重要なのは横隔膜の収縮である。横隔膜が収縮して下がると,その結果,肺が膨らむからである。それで脊髄が上位で広く障害されると呼吸ができなくなる。仙髄の前角には尿道括約筋や肛門括約筋などの排尿や排便に関する筋肉を支配する運動細胞の集団がある。仙髄やそれより上位の脊髄に障害があると,排尿や排便がうまくコントロールできなくなる。

脊髄上行路

末梢からのいろいろの情報を上位の中枢に伝える経路である。おもなものに次の三つがある。(1)脊髄視床路 これは皮膚からの温度や痛みの感覚(温覚や痛覚),触覚,圧覚を伝える経路である。これらの感覚は後根繊維により,後角の1層,4層および5層の細胞に伝達される。これらの細胞から出た繊維は交叉(こうさ)して,反対側の側索の前の部分に集まり,上行して視床の腹側核に終わる。ここからは大脳皮質の体性感覚野(感覚をつかさどるところ)に行く。(2)脊髄小脳路 これは身体が静止しているときや運動中の筋肉,腱,靱帯(じんたい),関節包の緊張の状態,収縮や伸展の状態を小脳に伝える経路である。この経路によって,運動に際して身体がどのような位置にあるかが,たえまなく小脳に伝えられる。脊髄小脳路はそれぞれ機能が異なる細胞群から起こる。頸髄上部にある中心頸核,胸髄にあるクラーク柱,腰膨大の高さの脊髄辺縁細胞群などである。これらの細胞群からの繊維は側索を上行し,小脳の前葉や後葉の一部に終わる。(3)後索 脊髄に入った後根繊維の一部は,そのまま後索を上行する。後索は内側の部分の薄束と外側の部分の楔状束(けつじようそく)に分けられる。薄束は下半身の高さからの後根繊維からできており,楔状束は上半身の高さからの後根繊維からできている。これらの繊維は延髄下端にある薄束核と楔状束核とに終わる。ここから交叉して内側毛帯となり,視床の腹側核を介して大脳皮質の体性感覚野に終わる。この後索・内側毛帯系の経路は触覚,圧覚,振動覚を伝えると同時に,身体の位置覚や運動覚を伝える。この経路により,手,足,指などがどのような位置にあるのか,あるいはどのような状態にあるのかがわかる。同じ運動の感覚でも,脊髄小脳路の伝える感覚は意識することはできない。

脊髄下行路

これは上位の中枢から下りてきて,脊髄の働きを制御する経路であり,その機能は経路によって異なる。(1)錐体路 これは随意運動の経路である。大脳の前頭葉にある運動野から下行してきて,脊髄の全長にある前角の運動細胞に結合する。この経路は延髄の下端で大部分が交叉(錐体交叉)して反対側の側索を下行し,外側皮質脊髄路となる。残りは交叉しないで同側の前索を下行する前皮質脊髄路となる。この錐体路の働きによって手や足を自分の意志によって動かすことができる。(2)赤核脊髄路,前庭脊髄路および網様体脊髄路 それぞれ,中脳の赤核,橋および延髄の前庭神経核,網様体から下行して,前角の運動細胞に直接的または間接的に接続する。これらは筋肉の張力や反射を不随意に調節している。そのほか,中脳の上丘から下行して,頸髄上部に終わる経路(視蓋脊髄路)がある。これは眼の網膜に入った視覚の刺激に対して反射的に頭を動かすのに役立っている。たとえば,ボールが目の前に飛んできたとき,とっさに頭を動かして避けるようなときに働いている。

脊髄の障害

上に述べたように,脊髄にはいろいろのたいせつな働きをする経路があるため,脊髄の外傷,炎症,出血,腫瘍などで経路が障害されると,重要な機能に支障をきたす。脊髄がある高さで片側だけ障害されると,ブラウン・セカール症候群が起こる。この病気では障害された側は障害部位より下の運動ができなくなり,触覚,圧覚,運動覚がなくなる。これは錐体路と後索の機能が侵されたことによる。障害された反対側では,障害部位より下の痛覚と温覚がなくなる。これは脊髄視床路の機能がなくなったためである。

松下 松雄

脊椎動物の脊髄

脊椎動物の脊髄の節(髄節)の数は体の長さなどで変わる。頸膨大と腰膨大は,ヒトと同じように体肢や翼をもつ動物には形成される。たとえば同じ爬虫類でも,体肢がなく胴体の筋肉が発達し,体の屈曲で前進するヘビの脊髄には膨大はみられない。対照的に胴体は甲でおおわれ,筋肉の収縮を必要としないが,体肢で前進しなければならないカメでは膨大が発達し,両膨大の間つまり胴体へ行く神経が出る部分はヘビより細くなる。魚類のホウボウでは胸びれに物質を感受する受容器があるので,脊髄の前端部に隆起が生ずる。脊髄の横断面をみると,円口類のヤツメウナギでは神経細胞集団は扁平な楕円形で,前角と後角の区別は明らかでない。魚類になると灰白質は状を示し,後角はまだ左右に分かれていない。陸上生活への移行に伴って,両膨大では体肢へ行く神経を出す細胞によって前角の外側部が発達し,また識別感覚のために後索が形成されるので,左右の後角が明りょうになる。カエルの前角細胞の樹状突起は哺乳類と違って,脊髄の表面近くまで達する。爬虫類と鳥類の側索の腹外側の表面と,鳥類の腰膨大の背側正中にあるくぼみには,グリコーゲンに富んだ細胞が集まっているが,このグリコーゲンの意味はわからない。またデンキナマズでは中心管の近くに発電器官を支配する巨大細胞があり,その細胞間には興奮の伝達が電気的に起こるシナプスがみられる。

 鳥類では哺乳類の錐体路のように,大脳から直接脊髄まで下がる神経繊維があるといわれている。一般に哺乳類以外の脊髄における繊維の連絡はほとんどわかっておらず,現在実験的に分析されつつあるところである。恐竜の1種であるステゴサウルスの化石では,脊柱の内腔が腰の部分で広くなっていて,脊髄が腰の部分で膨大していたことが間接的に推察される。この動物の巨大な後肢に神経を出す細胞が,多数腰膨大に集積されていたと思われる。ここから,ステゴサウルスには二つの脳があるという詩がよまれたこともある。

正井 秀夫
図1~図5
図1~図5
図6~図7
図6~図7