Глубину и ширину позвоночника, а также его трехмерный характер можно оценить, взглянув на прилагаемые рисунки, которые показывают, что позвоночник настолько же глубок, насколько и широк. На всех уровнях позвоночный столб глубоко посажен и занимает примерно половину диаметра тела сзади и спереди, как видно по срединному разрезу тела на рисунке 18.
Рис. 18. Три аспекта позвоночника, показывающие глубину, ширину и изменчивую форму позвонков. (По материалам Quain и Wilson.)
Центральное положение, двусторонняя симметрия и пирамидальная форма позвоночника придают ему огромную силу для поддержки всего тела. S-образный изгиб придает ему силу для поддержания веса в вертикальном положении.
ВЕРТЕБРА
Отдельные позвонки сильно различаются по форме, но все они сформированы по общему плану - округлый диск, или тело, с дугой, вытянутой из него. (Рис. 19.)
В позвоночнике человека тело позвонка является основной частью, принимающей вес. От тела позвонка дорсально отходит невральная дуга, две стороны которой встречаются вверху и образуют округлое отверстие, через которое проходит спинной мозг. Латеральные и дорсальные отростки на крыше дуги завершают структуру.
Тела позвонков увеличиваются во всех размерах по направлению к основанию позвоночного столба, чтобы выдержать возрастающую нагрузку, поскольку не только отдельные части и прикрепления становятся больше и тяжелее, но и каждый уровень должен нести накопленный вес тех, что находятся над ним. Самая большая часть позвоночника, соответственно, находится на уровне, где весь вес головы и туловища передается через тазовую дугу на ноги, то есть в крестце.
Форма и размер спинных и боковых отростков также меняются, как и тела тридцати трех или тридцати четырех позвонков, так что нет двух одинаковых, хотя общее сходство между ними есть. Позвонки сгруппированы в следующие отделы:
(1) Семь шейных позвонков образуют шею, поддерживают голову, а также косвенно и частично поддерживают грудь, плечи и руки. Любопытно, что у млекопитающих это число почти неизменно: даже у жирафа в шее всего семь позвонков.
(2) Двенадцать грудных позвонков, от которых отходят ребра, образуют вместе с ними и грудиной, или грудной костью, защитную и опорную стенку грудной клетки, которая окружает сердце и легкие, а также верхние отделы брюшной полости.
(3) Пять поясничных позвонков, самых крупных и глубоких из всех, завершают гибкую часть позвоночника.
(4) Пять крестцовых позвонков, тела и отростки которых у взрослого человека слиты в единую изогнутую щитовидную пластину - крестец, к которому крепится тазовый пояс. Верхняя часть крестца шире, чем поясничные позвонки, но на всем протяжении он гораздо мельче и сужается по всем размерам по направлению к копчику.
(5) Наконец, четыре или пять маленьких позвонков, слегка сросшихся между собой, составляют копчик - угасающий остаток хвоста. Наше общее представление о позвоночнике как о неглубокой структуре, расположенной чуть ниже поверхности спины, основывается на единственной его части, которую мы можем прощупать, - округлых точках, обозначающих спинные отростки позвонков. Это отдельные "позвоночники" позвонков, от которых столб получил свое название. Дорсальные отростки отходят назад от нервных дуг, которые окружают спинной мозг, и являются важными защитными структурами. Они служат креплением для длинных спинных мышц и связок, которые не только приводят тело в движение, но и служат защитной оболочкой для нежной нервной системы.
Рис. 19. Первый поясничный позвонок, вид сверху; второй и третий поясничные позвонки, вид сбоку.
Как дорсальные, так и поперечные отростки позвонков изменяются по толщине и длине в зависимости от количества и вида мышечных волокон, нуждающихся в прикреплении вдоль их поверхностей на различных уровнях. Дорсальные мышцы, прикрепленные к позвоночнику, не принимают непосредственного участия в поддержке веса, за исключением помощи в контроле задних отделов позвоночника в поддержании его изгибов. Их основная функция - удлинение туловища и объединение таза, грудной клетки и головы.
МЕХАНИКА ПОЗВОНОЧНИКА
В первую очередь мы рассматриваем опорную функцию вертикального позвоночника, и особенно регулирование вдоль него различных нагрузок, головы, груди и таза, на их нескольких уровнях, и передачу этой накопленной нагрузки на землю. Регулировка веса в вертикальном положении осуществляется с помощью тех же мышц и костей, что и у четвероногих, но с новыми углами, под которыми действуют силы, и с соответствующей разницей в воздействии напряжений внутри структуры. Таким образом, используются старые базовые нейромышечные координации, а на них накладываются новые нервные паттерны. При этом старый паттерн сохраняется, а не теряется. Это можно увидеть на примере ползающего младенца и способности взрослого человека поддерживать себя и даже передвигаться на четырех ногах.