Спинной мозг состоит из серого вещества, содержащего нервные клетки, и белого вещества, слагающихся из миелиновых нервных волокон.
Серое вещество, развившееся из мозговой трубки, из среднего слоя эпителиальных клеток ее заложено внутри спинного мозга и окружено со всех сторон белым веществом. Серое вещество образует две вертикальные колонны, помещенные в правой и левой половине спинного мозга. В середине его заложен узкий центральный канал спинного мозга, проходящий во всю длину последнего и содержащий спинномозговую жидкость. Центральный канал является остатком полости первичной нервной трубки. Поэтому вверху он сообщается с 4 желудочком головного мозга, а внизу, в области конического заострения, заканчивается небольшим расширением – концевым желудочком. С возрастом центральный канал суживается и местами совсем зарастает, так что после 40 лет он перестает быть сплошным каналом.
Серое вещество, окружающее центральный канал, носит название промежуточного вещества. В каждой колонне серого вещества различают два столба: передний и задний.
На поперечных разрезах спинного мозга эти столбы имеют вид рогов: переднего, расширенного и заднего, заостренного. Благодаря этому общий вид серого вещества, выделяющегося на фоне белого, напоминает букву «Н».
Серое вещество состоит из нервных клеток, группирующихся в ядра, расположение которых в основном соответствует сегментарному строению спинного мозга и его первичной трехчленной рефлекторной дуге. Первый, чувствительный нейрон этой дуги лежит в спинномозговых узлах, периферический отросток его идет в составе нервов к органам и тканям и вступает там в связь с рецепторами, а центральный в составе задних чувствительных корешков проникает в спинной мозг, где вступает в связь с клетками задних рогов. Благодаря этому вокруг верхушки заднего рога образуется пограничная зона белого вещества, представляющая собою совокупность центральных отростков клеток спинальных ганглиев, заканчивающихся в спинном мозгу. Клетки задних рогов образуют отдельные группы или ядра, воспринимающие из «сомы» различные виды чувствительности, соматически-чувствительные ядра.
Среди них выделяют основание заднего рога, (столб Кларка – Штиллинга), наиболее выраженное в грудных сегментах мозга, находящееся на верхушке рога студенистое вещество, а также так называемые собственные ядра – nuclei proprii.
Заложенные в заднем роге клетки образуют вторые, вставочные, нейроны; они дают начало нейритам, идущим в головной мозг, а клетки студенистого вещества и диффузно разбросанные в сером веществе рассеянные клетки, так называемые пучковые клетки, служат для связи с третьими нейронами, заложенными в передних рогах того же сегмента. Отростки этих клеток, идущие от задних рогов к передним, естественно, располагаются вблизи серого вещества, по его периферии, образуя узкую кайму белого вещества, непосредственно окружающего серое со всех сторон. Это собственные, или основные, пучки спинного мозга. Аксоны других пучковых клеток делятся на восходящую и нисходящую ветви, которые оканчиваются на клетках передних рогов нескольких выше и нижележащих сегментов. Вследствие этого раздражение, идущее из определенной области тела, может передаваться не только на соответствующий ей сегмент спинного мозга, но захватывать и другие. В результате простой рефлекс может вовлекать в ответную реакцию целую группу мышц, обеспечивая сложное координированное движение, остающееся, безусловнорефлекторным.
Передние рога содержат третьи, двигательные, нейроны, аксоны которых, выходя из спинного мозга, составляют передние двигательные корешки. Эти клетки образуют ядра эфферентных соматических нервов, иннервирующие скелетную мускулатуру – соматически-двигательные ядра. Последние имеют вид коротких колонок и лежат в виде двух групп – медиальной и латеральной. Медиальные иннервируют мышцы, развившиеся из дорсальной части миотомов, а латеральные – мышцы, происходящие из вентральной части миотомов. При этом чем дистальнее находятся иннервируемые мышцы, тем латеральнее лежат иннервирующие клетки.
Наибольшее число ядер содержится в передних рогах шейного утолщения спинного мозга, оттуда иннервируются верхние конечности, что определяется участием последних в трудовой деятельности человека. У последнего в связи с усложнением движений руки как органа труда этих ядер значительно больше, чем у животных, включая антропоидов. Таким образом, задние и передние рога серого вещества имеют отношение к иннервации органов животной жизни, особенно аппарата движения, в связи с усовершенствованием которого в процессе эволюции и развился спинной мозг.
Передний и задний рога в каждой половине спинного мозга связаны между собой промежуточной зоной серого вещества, которая в грудном и поясничном отделах спинного мозга, на протяжении от 1 грудного до 2 - 3 поясничных сегментов, особенно выражена и выступает в виде бокового рога, cornu laterale. Вследствие этого в названных отделах серое вещество на поперечном разрезе приобретает вид бабочки. В боковых рогах заложены клетки, иннервирующие вегетативные органы и группирующиеся в ядро, которое носит название nucleus intermediolateralis. Нейриты клеток этого ядра выходят из спинного мозга в составе передних корешков.