| 脊髄 | |
|---|---|
| 詳細 | |
| の一部 | 中枢神経系 |
| 動脈 | 脊髄動脈 |
| 静脈 | 脊髄静脈 |
| 識別子 | |
| ラテン | 脊髄脊髄 |
| メッシュ | D013116 |
| ニューロネーム | 22 |
| TA98 | A14.1.02.001 |
| TA2 | 6049 |
| FMA | 7647 |
| 解剖学用語 [Wikidataで編集] | |
脊髄は、脊椎動物の下部脳幹の延髄から脊柱(背骨)の腰部まで伸びる神経組織でできた細長い管状の構造です。脊髄の中心は中空で、中心管と呼ばれる構造があり、その中に脳脊髄液が入っています。脊髄は髄膜で覆われ、神経弓に囲まれています。脳と脊髄は一緒になって中枢神経系を構成します。
ヒトでは、脊髄は脳幹の延長であり、解剖学的には後頭骨から始まり、大後頭孔を出て、頸椎の始まりで脊柱管に入ります。脊髄は第 1腰椎と第 2 腰椎の間まで伸び、そこで細くなって馬尾になります。脊髄は比較的短いため、脊柱を囲む骨で保護されています。脊髄の長さは、成人男性で約 45 cm (18 インチ)、成人女性で約 43 cm (17 インチ) です。脊髄の直径は、頸部と腰椎部で13 mm ( 1 ⁄ 2 インチ)、胸部で6.4 mm ( 1 ⁄ 4 インチ)です。
脊髄は、主に運動皮質から身体へ、また感覚ニューロンの求心性線維から感覚皮質へ神経信号を伝達する働きをします。また、脊髄は多くの反射を調整する中枢でもあり、反射を独立して制御できる反射弓を含んでいます。 [1]また、脊髄には中枢パターン発生器として知られる神経回路を構成する脊髄介在ニューロンのグループが存在します。これらの回路は、歩行などのリズミカルな動きの運動指示を制御する役割を担っています。[2]
構造


脊髄は、脳と末梢神経系を結ぶ情報の主要な経路です。[3] [4]脊髄は脊柱よりもずっと短く、脳幹に始まり、大後頭孔を通り、第2腰椎付近の脊髄円錐まで続き、終糸と呼ばれる繊維状の延長部で終わります。
脊髄の長さは、男性で約 45 センチメートル (18 インチ)、女性で約 43 センチメートル (17 インチ) と推定されます。[出典が必要]脊髄は卵形で、頸部と腰部で拡大しています。頸部の拡大は C4 椎骨から T1 椎骨まで伸びており、感覚入力が発生し、腕と体幹に運動出力が送られる場所です。腰部の拡大は T10 と L1 の間に位置し、脚に出入りする感覚入力と運動出力を処理します。
脊髄は髄質の尾部と連続しており、頭蓋底から第一腰椎の体部まで伸びています。成人では脊柱の全長にわたって伸びていません。脊髄は 31 の節から成り、そこから 1 対の感覚神経根と 1 対の運動神経根が分岐しています。神経根はその後、左右対称の脊髄神経の対に融合します。末梢神経系は、これらの脊髄根、神経、および神経節で構成されています。
背根は求心性 束であり、皮膚、筋肉、内臓からの感覚情報を受け取り、脳に中継する。背根は、対応するニューロンの細胞体で構成される背根神経節で終わる。腹根は、脊髄の腹側(または前側)灰白質角に細胞体がある運動ニューロンから発生する遠心性線維で構成される。 [5]
脊髄 (および脳) は、脊髄管を取り囲む 3 層の組織または膜、つまり髄膜によって保護されています。硬膜は最も外側の層で、強固な保護膜を形成します。硬膜と椎骨の周囲の骨の間には、硬膜外腔と呼ばれる空間があります。硬膜外腔は脂肪組織で満たされ、血管のネットワークが含まれています。中間の保護層であるくも膜は、開いた蜘蛛の巣のような外観からその名が付けられています。くも膜とその下の軟膜の間の空間は、くも膜下腔と呼ばれます。くも膜下腔には脳脊髄液が含まれており、腰椎穿刺、つまり「脊髄穿刺」手順でサンプルを採取できます。最も内側の保護層である繊細な軟膜は、脊髄の表面にしっかりと付着しています。脊髄は、脊髄を包む軟膜から背根と腹根の間を横方向に伸びる連結歯状靭帯によって硬膜内で安定化されています。硬膜嚢は、第 2仙椎の椎骨レベルで終わります。
横断面では、脊髄の末梢領域には感覚軸索と運動軸索を含む神経白質束が含まれています。この末梢領域の内側には灰白質があり、この灰白質には蝶の形を形成する3つの灰白柱に配置された神経細胞体が含まれています。この中心領域は、第4脳室の延長であり脳脊髄液を含む中心管を取り囲んでいます。
脊髄の断面は楕円形で、背外側に圧縮されています。脊髄の長さに沿って 2 つの顕著な溝、つまり溝が走っています。後正中溝は背側の溝で、前正中溝は腹側の溝です。
セグメント


人間の脊髄は、脊髄神経(感覚神経と運動神経が混合)の対が形成される分節に分かれている。左右の腹側溝から6~8本の運動神経の根が整然と枝分かれしている。神経根は結合して神経根を形成する。同様に、感覚神経の根は左右の背側溝から形成され、感覚神経根を形成する。腹側(運動)根と背側(感覚)根は結合して脊髄神経(運動神経と感覚神経が混合)を形成し、脊髄の両側に1本ずつ存在する。脊髄神経は、C1とC2を除いて椎間孔内に形成される。これらの根は中枢神経系と末梢神経系の境界を形成する。[6]
一般的に、脊髄節は骨椎骨レベルに対応していません。脊髄はL1-L2レベルで終わるため、脊髄の他の節は対応する骨椎体よりも上に位置し、例えばT11脊髄節はT11骨椎骨よりも高い位置にあり、仙骨脊髄節はL1椎体よりも高い位置にあります。[7]
脊髄の中央にある灰白質柱(灰白質の 3 つの領域)は蝶のような形をしており、介在ニューロン、運動ニューロン、神経膠細胞、無髄軸索の細胞体で構成されています。前部灰白質柱と後部灰白質柱は灰白質の突起として存在し、脊髄の角としても知られています。
白質は灰白質の外側に位置し、ほぼ全体が有髄の運動軸索と感覚軸索で構成されています。索と呼ばれる白質の柱は、脊髄の上または下に情報を伝達します。
脊髄は脊髄円錐と呼ばれる領域で終わり、軟膜は脊髄を尾骨に固定する終糸と呼ばれる延長部として続く。馬尾(「馬の尾」)は脊髄円錐の下にある神経の集まりで、脊柱を通って尾骨まで移動し続ける。脊柱は成人になるまで伸び続けるが、脊髄の長さの成長は4歳頃に止まるため、馬尾が形成される。その結果、仙骨脊髄神経は上部腰部から始まる。そのため、脊髄は脊柱管の3分の2しか占めていない。脊柱管の下部は脳脊髄液で満たされており、その空間は腰椎槽と呼ばれる。[8]
中枢神経系(CNS)内では、神経細胞体は一般に核と呼ばれる機能的なクラスターに編成され、その軸索は神経路にグループ化されます。
人間の脊髄には 31 個の脊髄神経節があります。
- 8 つの頸部節が8 対の頸神経を形成(C1 脊髄神経は脊柱の大後頭孔と C1 椎骨の間から出ます。C2 神経は C1 椎骨の後弓と C2 椎板の間から出ます。C3~C8 脊髄神経は対応する頸椎の上の椎間孔を通過しますが、C8 対は C7 椎骨と T1 椎骨の間から出ます)
- 12の胸部節が12対の胸部神経を形成する
- 5つの腰部節が5対の腰神経を形成する
- 5つの仙骨節が5対の仙骨神経を形成する
- 尾骨節1つ
胎児では、椎骨の節は脊髄の節に対応しています。しかし、脊柱は脊髄よりも長くなるため、成人では、特に下部脊髄では脊髄の節は椎骨の節に対応していません。たとえば、腰椎と仙骨の脊髄の節は椎骨レベル T9 と L2 の間にあり、脊髄は L1/L2 椎骨レベルのあたりで終わり、脊髄円錐と呼ばれる構造を形成します。
脊髄細胞体は L1/L2 椎骨レベルで終わっていますが、各分節の脊髄神経は対応する椎骨レベルで出ています。下位脊髄の神経の場合、これは神経が脊柱から根元よりずっと下 (尾側) で出ていることを意味します。これらの神経がそれぞれの根元から脊柱からの出口まで移動すると、下位脊髄分節の神経は馬尾と呼ばれる束を形成します。

拡大
脊髄が拡大する領域は 2 つあります。
- 頸部肥大–上肢を支配する腕神経叢神経にほぼ相当します。C4 から T1 までの脊髄節が含まれます。肥大の椎骨レベルはほぼ同じです (C4 から T1)。
- 腰椎肥大–下肢を支配する腰仙骨神経叢神経に相当します。L2 から S3 までの脊髄節で構成され、T9 から T12 の椎骨レベル付近に見られます。
血液供給
脊髄には、脳から始まり脊髄の長さに沿って走る3本の動脈と、脊柱の側面を通って脊髄に近づく多くの動脈によって血液が供給されています。3本の縦走動脈は、前脊髄動脈と、右および左の後脊髄動脈です。[11]これらの動脈はくも膜下腔を走行し、脊髄に枝を送ります。これらは、脊髄の長さに沿ったさまざまなポイントに入る前節および後節の髄質動脈を介して吻合(接続)を形成します。 [11]後大脳循環に由来するこれらの動脈を通る実際の血流は、頸節を超えて脊髄を維持するのに不十分です。
頸部より下の脊髄への動脈血供給は、放射状に配置された後根動脈と前根動脈が主に担っており、これらの動脈は背側神経根と腹側神経根に沿って脊髄に流れ込みますが、1つの例外を除いて、3つの縦動脈のいずれにも直接接続しません。[11]これらの肋間根動脈と腰根動脈は大動脈から発生し、主要な吻合部を提供し、脊髄への血流を補充します。ヒトでは、最大の前根動脈はアダムキエヴィチ動脈、または前根大動脈 (ARM) として知られており、通常はL1とL2の間に発生しますが、T9からL5のどこからでも発生する可能性があります。[12]これらの重要な神経根動脈を通る血流が障害されると、特に大動脈瘤の修復など大動脈を通る血流が突然遮断される外科手術中に脊髄梗塞や下半身麻痺を引き起こす可能性があります。
発達


脊髄は発達中に神経管の一部から作られる。神経管から発生する脊髄には、神経板、神経襞、神経管、脊髄の4つの段階がある。神経分化は管の脊髄部分で起こる。[13]神経管が発達し始めると、脊索はソニックヘッジホッグ(SHH)と呼ばれる因子を分泌し始める。その結果、底板もSHHを分泌し始め、これが基底板の運動ニューロンの発達を誘導する。神経管の成熟中に、その側壁が厚くなり、境界溝と呼ばれる縦溝が形成される。これにより、脊髄の長さが背側と腹側部分にも延長される。[14]一方、上にある外胚葉は骨形成タンパク質(BMP)を分泌する。これにより、天井板はBMPを分泌し始め、翼板は感覚ニューロンを発達させます。BMPやSHHなどのモルフォゲンの反対の勾配は、背腹軸に沿って分裂細胞の異なるドメインを形成します。[15]背根神経節ニューロンは神経堤前駆細胞から分化します。背柱細胞と腹柱細胞が増殖するにつれて、神経管の内腔が狭くなり、脊髄の小さな中心管が形成されます。[16] 翼板と基底板は境界溝によって分離されています。さらに、底板もネトリンを分泌します。ネトリンは、前白交連を横切る翼板の痛覚および温度感覚ニューロンの交叉に対する化学誘引物質として働き、そこから視床に向かって上昇します。尾側の神経孔が閉じ、脈絡叢組織を含む脳室が形成されると、尾側の脊髄の中心管は脳脊髄液で満たされます。
ヴィクトル・ハンバーガーとリタ・レヴィ=モンタルチーニによるニワトリの胚に関する以前の研究結果は、プログラムされた細胞死による神経細胞の除去が神経系の正しい組み立てに必要であることを実証した最近の研究によって確認されました。[17]
全体的に、自発的な胚の活動はニューロンと筋肉の発達に役割を果たすことが示されていますが、脊髄ニューロン間の接続の初期形成には関与していない可能性があります。
脊髄路
脊髄は主に、上行路と下行路を通じて脳との間で情報を伝達する働きをします。
上行路

脊髄には2つの上行性体性感覚経路がある。脊髄後柱内側毛帯経路(DCML経路)と前外側系(ALS)である。[18]
電子マネー
脊髄後索-内側毛帯経路では、一次ニューロンの軸索は脊髄に入り、次に脊髄後索に入ります。ここで脊髄後索は神経細胞の軸索に接続します。一次軸索が脊髄レベル T6 より下に入る場合、軸索は脊髄の内側部分である薄束を通ります。軸索がレベル T6 より上に入る場合、軸索は薄束の外側にある楔状束を通ります。いずれの場合も、一次軸索は下部延髄まで上昇し、そこで束を離れ、辿った経路に応じて脊髄後索核の 1 つ (薄核または楔状核) にある二次ニューロンとシナプスを形成します。この時点で、二次軸索は核を離れ、前方および内側に進みます。このように進む二次軸索の集まりは、内弓状線維として知られています。内弓状線維は交差し、対側の内側毛帯として上昇し続けます。内側毛帯からの二次軸索は最終的に視床の腹側後外側核(VPLN)で終了し、そこで三次ニューロンとシナプスを形成します。そこから、三次ニューロンは内包の後脚を経由して上昇し、一次感覚皮質で終わります。
下肢の固有受容感覚は、上肢や体幹上部とは異なります。下肢の固有受容感覚には 4 つのニューロン経路があります。この経路は、最初は背側脊髄小脳経路に沿っています。下肢の固有受容受容器 → 末梢突起 → 背根神経節 → 中枢突起 → クラーク柱 → 2 次ニューロン → 脊髄小脳路 → 小脳というように配置されています。
前外側系
前外側系( ALS) は、多少異なる働きをする。その一次ニューロンの軸索は脊髄に入り、1~2レベル上昇してから膠様質でシナプスを形成する。シナプス形成前に上昇する路は、リサウアー路と呼ばれる。シナプス形成後、二次軸索は交差し、脊髄の前外側部で脊髄視床路として上昇する。この路は VPLN まで上昇し、そこで三次ニューロンにシナプスを形成する。三次ニューロンの軸索は、内包後肢を経由して一次感覚皮質まで移動する。
ALS の「痛み線維」の一部は、VPLN に向かう経路から外れます。そのような逸脱の 1 つでは、軸索は中脳の網様体に向かって進みます。網様体はその後、海馬(痛みの記憶を作成するため)、正中中心核(拡散した非特異的な痛みを引き起こすため)、皮質のさまざまな部分など、いくつかの場所に投射します。さらに、脊髄中脳経路からの ALS 軸索の一部は橋の中脳水道周囲灰白質に投射し、中脳水道周囲灰白質を形成する軸索はその後縫線核に投射し、縫線核は痛みの信号が来ている場所まで投射してそれを抑制します。これにより、痛みの感覚をある程度制御できます。
脊髄小脳路
体内の固有受容情報は、3 つの神経路を経由して脊髄を上っていきます。L2 より下では、固有受容情報は脊髄を上って腹側脊髄小脳路を通過します。前脊髄小脳路としても知られる感覚受容器が情報を受け取り、脊髄に伝わります。これらの一次ニューロンの細胞体は、脊髄後根神経節にあります。脊髄では、軸索がシナプスを形成し、二次ニューロンの軸索が交差して上小脳脚まで伝わり、そこで再び交差します。ここから、情報は、小脳頂核や介在核などの小脳の深部核に伝えられます。
L2 から T1 レベルでは、固有受容情報が脊髄に入り、同側に上昇してクラーク核でシナプスを形成します。二次ニューロンの軸索は同側に上昇し続け、下小脳脚を経由して小脳に入ります。この経路は背側脊髄小脳路と呼ばれます。T1 より上からは、固有受容一次軸索が脊髄に入り、同側に上昇して副楔状核に達し、そこでシナプスを形成します。二次軸索は下小脳脚を経由して小脳に入り、ここでもこれらの軸索は小脳深部核でシナプスを形成します。この経路は楔状小脳路と呼ばれます。
下降路
下行路は運動情報を司る。下行路には上位運動ニューロンと下位運動ニューロンの2つのニューロンが関与している。[19] 神経信号は上位運動ニューロンを下っていき、脊髄の下位運動ニューロンとシナプスを形成する。次に、下位運動ニューロンは神経信号を脊髄根に伝え、そこで遠心性神経線維が運動信号を標的筋に伝える。下行路は白質で構成されている。異なる機能を果たす下行路が複数ある。皮質脊髄路(外側と前部)は四肢の協調運動を担っている。[19]
皮質脊髄路は、大脳皮質と原始的な脳幹運動核から来る 上位運動ニューロン信号の運動経路として機能します。
皮質上位運動ニューロンは、ブロードマンの1、2、3、4、6野に由来し、内包後脚、大脳脚、橋を経て髄質錐体へと下行し、ここで約90%の軸索が錐体交叉で対側へ交差する。その後、外側皮質脊髄路として下行する。これらの軸索は、脊髄のすべてのレベルの腹角にある下位運動ニューロンとシナプスを形成する。残りの10%の軸索は腹側皮質脊髄路として同側へ下行する。これらの軸索も腹角にある下位運動ニューロンとシナプスを形成する。そのほとんどは、シナプス形成直前に 脊髄の対側へ(前白交連を介して)交差する。
中脳核には、上位運動ニューロンの軸索を脊髄を通って下位運動ニューロンに送る 4 つの運動路が含まれています。これらは、赤核脊髄路、前庭脊髄路、視床脊髄路、網様体脊髄路です。赤核脊髄路は外側皮質脊髄路とともに下降し、残りの 3 つは前皮質脊髄路とともに下降します。
下位運動ニューロンの機能は、外側皮質脊髄路と前皮質脊髄路の 2 つのグループに分けられます。外側路には、背外側 (DL) 下位運動ニューロンとシナプスを形成する上位運動ニューロン軸索が含まれます。DL ニューロンは、四肢遠位部の制御に関与します。したがって、これらの DL ニューロンは、脊髄内の頸部および腰仙部肥大部にのみ特異的に存在します。髄質錐体での交叉後、外側皮質脊髄路には交叉がありません。
前皮質脊髄路は前柱内で同側に下降し、そこで軸索が現れて同側の腹角内の下位腹内側 (VM) 運動ニューロンとシナプスを形成するか、前白交連で交差して対側の VM 下位運動ニューロンとシナプスを形成します。視床脊髄路、前庭脊髄路、網様脊髄路は前柱内で同側に下降しますが、前白交連を越えてシナプスを形成しません。むしろ、同側の VM 下位運動ニューロンとのみシナプスを形成します。VM 下位運動ニューロンは、体軸骨格の大きな姿勢筋を制御します。これらの下位運動ニューロンは、DL の運動ニューロンとは異なり、脊髄全体の前角に位置しています。
その他の機能
脊髄は多くの反射を調整する中枢であり、反射を独立して制御できる反射弓が含まれています。 [1]また、脊髄には中枢パターン発生器と呼ばれる神経回路を構成する脊髄介在ニューロンのグループが存在します。これらの回路は、歩行などのリズミカルな動きの運動指示を制御する役割を担っています。[2]
臨床的意義
先天性疾患に脊髄離開症があり、通常は上部腰椎のレベルで脊髄の一部が分裂します。脊髄の長さに沿って分裂する場合もあります。
けが
脊髄損傷は、脊柱への外傷(伸張、打撲、圧迫、切断、裂傷など)によって引き起こされることがあります。椎骨または椎間板が砕け、鋭い骨片が脊髄を突き刺すことがあります。通常、脊髄損傷の被害者は、体の特定の部分の感覚を失います。軽症の場合、被害者は手または足の機能を失うだけです。より重症の損傷では、脊髄損傷部位より下の麻痺、四肢麻痺(四肢麻痺とも呼ばれます)、または全身麻痺が生じることがあります。
脊髄の上位運動ニューロン軸索の損傷は、同側障害の特徴的なパターンを引き起こします。これには、反射亢進、筋緊張亢進、筋力低下が含まれます。下位運動ニューロンの損傷は、それ自身の特徴的な障害パターンを引き起こします。障害が片側全体に及ぶのではなく、損傷の影響を受けた筋節に関連するパターンがあります。さらに、下位運動ニューロンは、筋力低下、筋緊張低下、反射低下、筋萎縮を特徴とします。
脊髄損傷により、脊髄ショックと神経性ショックが発生することがあります。脊髄ショックは通常一時的なもので、24 ~ 48 時間しか持続せず、感覚機能と運動機能が一時的に失われます。神経性ショックは数週間持続し、損傷部位より下の筋肉が使われなくなるため、筋緊張が失われることがあります。
脊髄で最もよく損傷を受ける2つの部位は、頸椎(C1~C7)と腰椎(L1~L5)です。(C1、C7、L1、L5という表記は、頸椎、胸椎、腰椎のいずれかの特定の椎骨の位置を示します。)脊髄損傷は、外傷性ではなく、疾患(横断性脊髄炎、ポリオ、二分脊椎、フリードライヒ運動失調症、脊髄腫瘍、脊柱管狭窄症など)によって引き起こされることもあります。[20]
世界的には、人口100万人あたり40~80件程度の脊髄損傷があると予想されており、そのうち約90%は外傷性事象が原因です。[21]
脊髄損傷が疑われる場合、頭部を含めて直ちに固定する必要があります。損傷を評価するにはスキャンが必要です。ステロイド、メチルプレドニゾロン、理学療法、抗酸化剤が役立つ場合があります。[要出典]治療では、損傷後の細胞死を抑制し、細胞再生を促進し、失われた細胞を補充することに重点を置く必要があります。再生は、神経要素の電気伝達を維持することで促進されます。
狭窄
腰部の脊柱管狭窄症は、通常、椎間板ヘルニア、椎間関節および黄色靭帯の肥大、骨棘、および脊椎すべり症が原因です。腰部脊柱管狭窄症のまれな原因は、脊髄硬膜外脂肪腫症で、これは硬膜外腔に脂肪が過剰に蓄積し、神経根および脊髄を圧迫する状態です。硬膜外脂肪は、CTスキャンでは低密度として、T2強調高速スピンエコーMRI画像では高強度として確認できます。[22]
腫瘍
脊髄腫瘍は脊髄に発生する可能性があり、硬膜の内側(硬膜内)または外側(硬膜外)に発生する可能性があります。
手順
脊髄は椎骨L1~L2のレベルで終わり、くも膜下腔(脳脊髄液 を含む区画 )はS2の下縁まで伸びています。[20]成人の 腰椎穿刺は、脊髄の損傷を避けるために通常L3~L5(馬尾レベル)で行われます。 [20] 胎児では、脊髄は脊椎の全長にわたって伸びており、体が成長するにつれて退縮します。
追加画像
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神経系における脊髄
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脊髄の図
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胸部中央レベルの脊髄の断面
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さまざまなレベルでの脊髄の断面
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頸椎
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脊髄の一部。右側面が示されています。硬膜が開かれ、神経根が見えるように配置されています。
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硬膜を切開した脊髄。脊髄神経の出口が見える。
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脊髄神経の前根と後根がどのように結合するかを示す脊髄
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脊髄神経の前根と後根がどのように結合するかを示す脊髄
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脊髄のより長い画像
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脊髄から神経への投射(赤は運動神経、青は感覚神経)
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脊髄から神経への投射(赤は運動神経、青は感覚神経)
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ウサギの脊髄の断面
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カハール法で染色した成体ラットの脊髄の断面
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脊髄神経は各椎骨の間から脊髄から出ます
参照
- ブラウン・セカール症候群
- 遺伝性痙性対麻痺(HSP、または家族性痙性対麻痺 – FSP、ストルンペル・ロラン症候群)
- ミエロメア
- ニュートラル脊椎
- ポリオ
- ポリオ後症候群
- レドリッヒ・オーバーシュタイナー領域
- 亜急性複合脊髄変性症
- 脊髄拘縮症候群
- 四肢麻痺の上肢手術
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外部リンク
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- アレン脳科学研究所の成体および幼若マウスの脊髄におけるさまざまな遺伝子の空間的発現パターンを示すデジタル画像 4000 セット
- 脊髄の顕微鏡写真
