La materia grigia spinale è a forma di farfalla. Si estende dalle cellule ependimali che rivestono il canale centrale alla materia bianca circostante. La materia grigia spinale è divisa bilateralmente in corno dorsale, sostanza intermedia e corno ventrale. A livelli toracolombari, la sostanza intermedia presenta un corno laterale. Sostanza intermedia manca confini precisi; in generale, è intorno al canale centrale e tra corna dorsali e ventrali.

I neuroni spinali all’interno della materia grigia sono neuroni efferenti (gli assoni entrano nelle radici ventrali), neuroni di proiezione (gli assoni si uniscono ai tratti della materia bianca) o interneuroni (gli assoni rimangono all’interno della materia grigia). Le “corna” di materia grigia sono in realtà profili di colonne grigie. Colonne di corpi cellulari dei neuroni, quando transette, appaiono come gruppi di profili del corpo delle cellule dei neuroni all’interno della materia grigia. I cluster del corpo cellulare sono chiamati nuclei. Alcuni nuclei (colonne di corpi cellulari) sono presenti in tutto il midollo spinale, altri nuclei hanno distribuzioni segmentali più limitate.

La superficie dorsale del corno è ricoperta da un nucleo marginale (lamina I) che è sottile e non distinto nelle sezioni trasversali. Una popolazione di piccoli neuroni forma una substantia gelatinosa molto distintiva (lamina II). Il resto del corno dorsale può essere considerato nucleo proprius. Il nucleo toracico, situato medialmente nella base del corno dorsale, è presente nei segmenti toracolombari; gli assoni del nucleo formano il tratto spinocerebellare dorsale (Nota: i neuroni di proiezione del nucleo toracico sono grandi ma radi e non evidenti in alcune sezioni).

Nella sostanza intermedia, un nucleo si trova solo nei segmenti lombari toracici e cranici del midollo spinale. Il nucleo intermediolaterale, che forma un corno laterale, è composto da neuroni pregangliari simpatici.
Il corno ventrale contiene motoneuroni efferenti somatici. I nuclei motori mediali innervano i muscoli del tronco e si trovano in tutti i segmenti spinali. Le raccolte laterali dei motoneuroni, che innervano il muscolo dell’arto, sono viste in segmenti degli ingrandimenti cervicali e lombosacrali. I nuclei motori sono disposti somatotopicamente.

Gran parte della materia grigia spinale è al di fuori dei nuclei riconoscibili. Un’alternativa di metodo di categorizzazione della materia grigia comporta la definizione delle lamine spinali (sotto), al contrario dei nuclei. Le lamine offrono il vantaggio di includere tutte le regioni della materia grigia. Lo svantaggio delle lamine è che, a differenza dei nuclei, i confini laminari non sono evidenti nelle sezioni normali.

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