脑-脊髓的关系

脑和脊髓共同组成人体的中枢神经系统，其中，纵向走行的上下行神经纤维束负责传递脑和脊髓之间的神经信息。其主要功能是传递、储存和加工信息，产生各种生理活动，支配和控制全部行为。此外，脑和脊髓内含有脑脊液，为脑和脊髓提供共同的液体环境。脑是管理全身运动、感觉、语言及内脏运动等的最高司令部，这是人体内起主导作用的器官，它在体内支配和调整其他各系统、各器官和功能，从而保证了机体的完整性和统一性，并使人体能适应和改造外界各种复杂的环境，其功能较为复杂。脊髓与脑相连，它实际上是脑的延伸，脑下达的各项指挥命令都得通过脊髓传至身体各部，人体所感受的刺激，大部分先传入脊髓，而后再传入大脑。

脊髓和脑解剖结构密切联系，脊髓不同的解剖结构对应大脑的不同功能区域，如额叶与脊髓前角联系密切，丘脑与脊髓后角相互联系。有研究者提出，在静息状态期间同时获取大脑和颈髓的功能图像，为对侧投射优势提供了证据，当以静息状态下一侧脊髓为观察对象时，对侧脑半球的激活量显著大于同侧脑半球，这可能反映了整个中枢神经系统在静息状态下的功能特性；同时，右侧颈髓与大脑皮质区域功能联系更密切，部分额叶运动区的静息状态活动与前角有关，丘脑和岛叶主要与后角相关，而体感部分等区域则与前角和后角相关。这表明脊髓和大脑半球之间的对侧投射与主要传入和传出通路的交叉相一致。

在参与熟练动作执行的功能上，脊髓通过将高水平的大脑运动表现转化为局部肌肉指令来完成。Vahdat等人通过对运动序列学习过程中大脑和脊髓同时进行功能性磁共振成像，证明脊髓不仅是人类运动学习网络的活跃功能组成成分，而且在大脑的学习过程中起独特作用。初级运动皮质及其下行的神经束共同完成随意运动的执行，大脑皮质通过皮质脊髓束和皮质延髓束控制运动，皮质延髓束终止于脑神经运动核，控制头面部肌肉的运动，皮质脊髓束支配脊髓运动核，控制躯体肌肉的活动。人类皮质脊髓束约有107根纤维，其中60%起源于中央沟以前的运动皮质，其余来自中央沟以后的大脑皮质，这些纤维较多地终止在脊髓的背侧部，主要与传入信息的调制有关。

大脑和脊髓一方功能受损通常会引起另一方功能改变，同时在疾病治疗中，两者共同治疗的预后更好。一方面，影像学研究资料表明，脑卒中可以导致皮质脊髓束出现Waller变性，即皮质脊髓束由于其上运动神经元损伤所引起的远端轴突和髓鞘的顺行性变性。研究表明，大脑中动脉区脑梗死后梗死同侧皮质脊髓束各项变异性分数（FA）下降，反映了Waller变性所致的轴索微观结构的变化。亦有研究发现，患者脑梗死灶对侧颈髓皮质脊髓束FA数值逐渐减少，可能揭示脑内梗死灶对侧颈髓皮质脊髓束纤维受到缺血性破坏后，其远端神经纤维可发生Waller变性，纤维结构逐渐分解破坏。另一项研究中，伤害性外周神经受损可同时激活大鼠脊髓灰质后角和相关脑区的星形胶质细胞，脑和脊髓相关区域胶质纤维酸性蛋白阳性细胞数增加。在伤害性信息传递模式中，脊髓和相关脑区存在相互作用，星形胶质细胞可能与神经元一起共同参与形成回路网络连接，从而实现对疼痛的负性调节。另一方面，有研究发现，颈髓刺激术可增加局灶性脑缺血大鼠脑的葡萄糖代谢和局部脑血流量。颈髓刺激可缩小脑梗死体积，而拮抗中枢神经神经轴突生长抑制因子（Nogo-A）表达或静脉输注骨髓基质细胞，可以促进梗死灶对侧皮质脊髓束的重塑，即跨过中线支配梗死灶对侧颈髓，从而有助于肢体受损运动功能的恢复。在婴儿型神经元蜡样质脂褐质沉积病的治疗中，以脑为靶点的基因治疗方法只取得有限疗效，以脊髓为靶点的基因治疗可显著防止其病理变化，延长小鼠的寿命以及改善其运动功能。而以脑和脊髓作为共同靶点开展的基因治疗，则可发挥协同作用，达到最大疗效。