Функции черного вещества головного мозга

Возрастные особенности среднего мозга

У новорожденного средний объем составляет чуть больше двух грамм, причем у девочек он ненамного меньше, чем у мальчиков, но сформирован он примерно в том же виде, что и взрослый.

Во внутриутробном развитии уже готовы ядра глазодвигательного нерва и красное, правда, специфическая окраска последнего проявляется только к 2-м годам и окончательно визуализируется не раньше 4-х.

В черной субстанции у младенца уже присутствует миелин, но в не очень значительном количестве, его активное развитие стартует с полугода и окончательно формируется только к совершеннолетию (в 16).

ПОДРОБНЕЕ: Эхинококкоз головного мозга — симптомы болезни, профилактика и лечение Эхинококкоза головного мозга, причины заболевания и его диагностика на EUROLAB

Человек не случайно считается взрослым начиная именно с этого возраста: черное вещество отвечает за дыхание, ССС, сосудистый тонус, регулирует моторную и осуществляет статокинетическую функции, это важная составляющая экстрапирамидной системы.

У новорожденных детей структура среднего мозга не до конца развита. До четырех лет все части развиваются равномерно. Зрительный бугор растет медленно, только к 13 годам он достигает своего размера. Красное ядро формируется одновременно с проводящими путями. К 16 годам почти полностью развивается черное вещество.

Анатомия

Представляет собой скопление нервных клеток. Расположена в дорсальной части ножки на границе с базальной частью среднего мозга. Substantia nigra простирается на всём протяжении ножки мозга от моста до промежуточного мозга. Люди имеют две Substantiae nigrae, по одной на каждую сторону (левую и правую), от средней линии мозга.

Клетки этой субстанции богаты одной из форм природного пигмента меланина — нейромеланином, который и придаёт ей характерный тёмный цвет. В чёрной субстанции различают дорсально расположенный компактный слой (pars compacta) и вентральный (pars reticulata) — сетчатый слой. Pars compacta лежит медиальнее pars reticulata. Иногда упоминается и третий латеральный слой — pars lateralis, хотя его обычно классифицируют как часть pars reticulata. Pars reticulata и внутренняя часть бледного шара разделяются внутренней капсулой.

Нейроны substantia nigra получают многочисленные проекции от нервных клеток базальных ганглиев. В свою очередь они образуют синаптические связи с нейронами ретикулярных ядер ствола мозга и базальных ганглиев. Нейроны, составляющие компактный отдел, имеют полихимическую природу. В ретикулярной части чёрной субстанции выявлено большое количество нейронов, содержащих ГАМК, в компактной части — дофамин. Кроме того, в чёрной субстанции имеются различные нейропептиды. Данная структура широко связана с различными отделами центральной нервной системы. Но особенно тесно чёрная субстанция функционально связана с базальными ганглиями (полосатое тело и бледный шар), а также анатомически — со зрительными буграми.

Чёрная субстанция, являясь филогенетически довольно древним образованием, имеет сложную структуру и обильное кровоснабжение, что говорит о высокой роли её компонентов в системе координации жизнедеятельности.

Pars reticulata

Pars reticulata имеет сильное сходство как структурное, так и функциональное с внутренней частью бледного шара. Нейроны бледного шара, как и в pars reticulata, в основном ГАМКергические.

Афферентные пути

Pars reticulata связана с полосатым телом. Связь представлена двумя путями, известными как прямой и косвенный (непрямой) пути. Прямой путь начинается от стриатума и идёт к сетчатой части чёрной субстанции и медиальному бледному шару. Он образован тормозными ГАМКергическими волокнами. Непрямой путь организован сложнее. Функция его заключается в подавлении возбуждающего влияния таламуса на другие отделы моторной коры. Первое звено этого пути — тормозные ГАМКергические проекции стриатума на латеральный бледный шар. Латеральный бледный шар посылает тормозные ГАМКергические волокна к субталамическому ядру. Выходы субталамического ядра представлены возбуждающими глутаматергическими волокнами — часть их возвращается к латеральному бледному шару, другие направляются к сетчатой части — pars reticulata чёрной субстанции и медиальному бледному шару. Прямые и косвенные пути происходят из различных подмножеств клеток полосатого тела: они тесно перемешаны, в них расположены различные типы дофаминовых рецепторов, которые отличаются на нейрохимическом уровне.

Эфферентные пути

Существуют значительные проекции в таламусе (вентрально-латеральных и передних вентральных ядер), четверохолмии, хвостатых ядрах, происходящие из Pars reticulata (нигроталамические пути), которые используют ГАМК в качестве нейротрансмиттера. Кроме того, эти нейроны образуют до пяти коллатералей, которые имеют ответвления как в pars compacta, так и в pars reticulata, вероятно, модулируя дофаминергическую активность в pars compacta.

Важно  Камптокормия, как симптом неврологических заболеваний

Pars compacta чёрной субстанции состоит из дофаминергических нейронов. Эти нейроны афферентные и связываются с другими структурами мозга: хвостатым ядром и скорлупой, которые входят в группу под названием полосатое тело. Это позволяет высвобождать дофамин в этих структурах.

Анатомия

ГМ как энергетический, контрольный, организационный центр нервной системы хранится в нейрокраниуме. У взрослых людей его объем (вес) составляет около 1500 г. Однако, специализированная литература показывает большую изменчивость массы ГМ (как у человека, так и у животных, например, у обезьян). Наименьший вес – 241 г и 369 г, а также самый большой вес – 2850 г были найдены у представителей популяции с тяжелой умственной отсталостью. Отличается и объем между полами. Вес мужского мозга примерно на 100 г больше, чем женского.

Расположение мозга в голове видно на срезе.

Функции черного вещества головного мозга

Головной мозг, наряду со спинным, образует ЦНС. Мозг расположен в черепе, защищен от повреждения жидкостью, которой заполнена черепная полость, цереброспинальной жидкостью. Строение головного мозга человека очень сложное – оно включает кору, делящуюся на 2 полушария, которые функционально различаются.

Функция правого полушария заключается в решении творческих задач. Оно отвечает за выражение эмоций, восприятие изображений, цветов, музыки, распознавание лиц, чувствительность, является источником интуиции. Когда человек впервые сталкивается с задачей, проблемой, начинает работать именно это полушарие.

Левое полушарие доминирует при задачах, с которыми человек уже научился справляться. Метафорически левое полушарие можно назвать научным, поскольку оно включает логическое, аналитическое, критическое мышление, подсчет и использование языковых навыков, интеллект.

В составе мозга имеются 2 вещества – серое и белое. Серое вещество на поверхности мозга производит кору. Белое вещество состоит из большого количества аксонов с миелиновыми оболочками. Оно находится под серым веществом. Связки белого вещества, проходящие через ЦНС, называются нервными трактами. Эти тракты обеспечивают передачу сигналов другим структурам ЦНС. В зависимости от функции пути делятся на афферентные и эфферентные:

  • афферентные пути приносят сигналы к серому веществу из другой группы нейронов;
  • эфферентные пути образуют аксоны нейронов, приводящие сигналы к другим клеткам ЦНС.

Защита мозга

Защита ГМ включает череп, оболочки (менинги), спинномозговую жидкость. Кроме ткани, нервные клетки ЦНС также защищены от воздействия вредных веществ из крови гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ). ГЭБ – это смежный слой эндотелиальных клеток, тесно связанных между собой, препятствующих прохождению веществ через межклеточные пространства. В патологических состояниях, таких как воспаление (менингит), целостность ГЭБ бывает нарушенной.

Оболочки

Головной и спинной мозг покрывают 3 слоя оболочек – твердая, паутинная, мягкая. Составляющие компоненты оболочек – соединительные ткани мозга. Общая их функция состоит в защите ЦНС, кровеносных сосудов, снабжающих ЦНС, сбор цереброспинальной жидкости.

Какую роль выполняет серое вещество

Миллионы лет эволюции, естественного отбора и происхождения видов подарили человеческому существу уникальную структуру – относительно толстую кору головного мозга. Известно, что надлежащим образом структура серого вещества развита лишь у представителей человеческого вида. В отличие от низших, и даже высших млекопитающих, серая субстанция наделила человека возможностью иметь неповторимое свойство материи, объект изучения всех нейронаук и философии – сознание и самоосознание, вытекающим которых является абстрактное мышление, развитая память, внутренняя речь и множество других специфических атрибутов высшей нервной деятельности человека разумного.

Нужно помнить, что серое вещество — скопление нервных клеток, а именно нейронов. Говоря о функции серого вещества, мы говорим о функции всех скоплений нейронов с короткими отростками.Итак, функции серого вещества разнообразны:

Физиологические задачи: генерация, передача, получение и обработка электрических сигналов.
Нейрофизиологические: восприятие, речь, мышление, память, зрение, эмоции, внимание.
Психологические: формирование личности, мировоззрение, мотивация, воля.

С давних пор ученые задавались вопросом о том, за что отвечает серое вещество головного мозга

Еще в 18 веке Франц Галль обратил внимание на темную мозговую субстанцию. Ученому впервые удалось локализировать некоторые психические функции на коре

Последующие исследование проводилось по типу удаления участка коры и наблюдение того, какая мозговая функция выпала. Серьезным толчком к дальнейшим исследованиям было изучение работы коры академиком Павловым, который изучал базовые рефлексы и принципы закрепления условного рефлекса. Параллельно ему его французские коллеги нашли речевой центр в коре – нижняя часть лобной извилины. Современная наука, хоть и знает множество свойств коры головного мозга, утверждает, что процент знаний и ней составляет не более одной тысячной.

Одним белым пятном в эмпирических данных о знании мозга и его формирования является вопрос о том, что такое гетеротопия серого вещества головного мозга. В частности, часто этот вопрос ставится в области клинической медицины, где лечение есть лишь симптоматическое, то есть убираются одним симптомы. Как известно, гетеротопия – это дефектное скопление нейронов, остановившихся в определенном месте и не дошедших до своего гистологического места. Так, найдется причина патологии – найдется и этиологическое лечение. Вариантом проявления гетеротопии является детская эпилепсия.

Важно  Бессонница у подростков — дело в гормонах?

Функции

Миссия – организация психической деятельности.

Промежуточный

Участвует в координации работы органов, регулировании движения тела, поддержании температуры, метаболизма, эмоционального фона.

Таламус. Главная задача – сортировка информации. Работает как реле – обрабатывает и направляет в мозг данные, поступающие от рецепторов и проводящих путей. Таламус влияет на уровень сознания, внимания, сон, бодрствование. Поддерживает функционирование речи.

Эпиталамус. Взаимодействие с другими структурами происходит посредством мелатонина – гормона, вырабатываемого эпифизом в тёмное время суток (поэтому не рекомендуется спать при свете). Производное серотонина – «гормона счастья». Мелатонин – участник регуляции суточных ритмов, являясь природным снотворным, влияет на память и когнитивные процессы. Воздействует на локализацию кожных пигментов (не путать с меланином), половое созревание, подавляет рост ряда клеток, включая раковые. Через связи с базальными ядрами эпиталамус участвует в оптимизации двигательной активности, через связи с лимбической системой – в регуляции эмоций.

Субталамус. Контролирует мышечные ответы организма.

Гипоталамус. Образует с гипофизом функциональный комплекс, руководит его работой. Комплекс управляет эндокринной системой. Вырабатываемые ее гормоны помогают справляться с дистрессом, поддерживают гомеостаз.

В гипоталамусе расположены центры жажды и голода. Отдел координирует эмоции, поведение человека, сон, бодрствование, терморегуляцию. Здесь найдены сходные по действию с опиатами эндорфины, которые помогают перенести боль.

Полушарии

Действуют совместно с подкорковыми структурами и мозговым стволом. Основное предназначение:

  1. Организация взаимодействия организма с окружающей средой через его поведение.
  2. Консолидация организма.

Мозолистое тело

На мозолистое тело обратили внимание после операций по его рассечению при лечении эпилепсии. Операции избавляли от припадков, при этом изменяя личность человека

Было выявлено, что полушарии приспособлены работать независимо. Однако для координации деятельности необходим обмен информацией между ними. Мозолистое тело – основной передатчик информации.

Полосатое тело

  1. Снижает мышечный тонус.
  2. Вносит вклад в координацию функционирования внутренних органов и поведение.
  3. Участвует в становлении условных рефлексов.

Обонятельный мозг объединяет центры, контролирующие обоняние.

Кора больших полушарий

Руководитель психических процессов. Управляет чувствительными и двигательными функциями. Состоит из 4-х слоев.

Древний слой отвечает за элементарные ответы (например, агрессию), характерные человеку и животным.

Старый слой участвует в формировании привязанности, заложении основ альтруизма. Благодаря слою мы веселимся или гневаемся.

Промежуточный слой — образование переходного типа, так как модификация старых образований в новые осуществляется постепенно. Обеспечивает активность новой и старой коры.

Новая кора концентрирует информацию от подкорковых структур и ствола. Благодаря ей живые существа мыслят, разговаривают, помнят, творят.

5 церебральных долей

Затылочная доля – центральный отдел зрительного анализатора. Обеспечивает распознавание зрительных образов.

Теменная доля:

  • управляет движениями;
  • ориентирует во времени и пространстве;
  • обеспечивает восприятие информации от кожных рецепторов.

Благодаря височной доле живые существа воспринимают многообразие звуков.

Лобная доля регулирует произвольные процессы, движения, моторную речь, абстрактное мышление, письмо, самокритику, координирует работу других областей коры.

Островковая доля отвечает за становление сознания, формирование эмоционального отклика и поддержку гомеостаза.

Типы черной субстанции

Черная субстанция отличается от белого вещества и серого вещества своим внешним видом, расположением, структурой и функцией. Тем не менее, внутри черного вещества вы также можете выделить две конкретные области.

Эта дифференциация в основном отвечает типам нейронов, которые включает в себя черная субстанция. В некоторых регионах преобладает определенный тип клеток, а в других подключаются разные нейроны..

Аналогично, две области черной субстанции связаны с различными функциями, а также с патологиями разных видов..

Две части черной субстанции — это компактная часть и сетчатая часть. Компактная часть включает смежные дофаминергические группы, а сетчатая часть также касается латеральной части черной субстанции.

Компактное черное вещество

Компактная часть черной субстанции характеризуется черными нейронами, окрашенными через пигмент нейромеланина. Этот пигмент увеличивается с возрастом, поэтому нейроны этой области становятся темнее с годами.

Эта часть черного вещества может быть разделена между брюшным и спинным полом. Нейроны компактной части получают тормозные сигналы от коллатеральных аксонов нейронов сетчатой ​​части черной субстанции.

Дофаминергические клетки этой области также иннервируют другие структуры системы базальных ганглиев, такие как медиальный паллидум, сетчатая часть черной субстанции и субталамическое ядро..

Важно  Цитоархитектонические поля Бродмана в полушариях головного мозга

Его деятельность в основном связана с учебными процессами. Однако работа этого региона сложна и мало изучена в настоящее время..

Некоторые исследования предполагают, что дегенерация пигментированных нейронов компактного черного вещества представляет собой основной признак болезни Паркинсона, поэтому предполагается, что этот регион будет вовлечен в развитие патологии..

Что касается электрофизиологических исследований, некоторые авторы указывают, что нейроны этой области характеризуются наличием потенциалов действия с трехфазным сигналом, с первой положительной фазой и со средней продолжительностью более 2,5 миллисекунд..

Сетчатое черное вещество

Сшитое черное вещество отличается от компактного черного вещества плотностью нейронов, которая значительно меньше. Фактически, получается несколько диффузная область, и дендриты нейронов предпочтительно перпендикулярны рифленым афферентам..

Он состоит из гетерогенной популяции ГАМКергических нейронов, в основном проекционных нейронов большого и среднего размера, а также небольших интернейронов звездной формы..

Низкая плотность нейронов ретикулярной черной субстанции анатомически очень похожа на плотность бледного баллона и энтопедункулярного ядра. Фактически, благодаря своей цитологии, связям, нейрохимии и физиологии, ретикулярная черная субстанция может рассматриваться как продолжение этих структур мозга..

Средние нейроны имеют нейронное тело переменной формы. Он может быть треугольным, веретенообразным, яйцевидным или многоугольным, обычно содержащий от 3 до 5 первичных дендритов, которые происходят в теле нейрона.

Основные дендриты ретикулярной черной субстанции образуются на полюсах веретенообразных нейронов, дихотомически делящихся на небольшом расстоянии от тела. Третичные дендриты обычно появляются на большом расстоянии, около терминальных дендритов.

Аксоны нейронов милленизируются и происходят из организма или первичных дендритов клетки. Большинство из них попадают в черное ретикулярное вещество или в компактное черное вещество.

Что касается его функций, то сетчатое черное вещество, по-видимому, связано с процессами ориентации и окуломинации. Кроме того, эта структура мозга была связана с болезнью Паркинсона и эпилепсией.

Синдром Клода

Функции черного вещества головного мозга

В 1912 году, когда потерпел крушении знаменитый трансатлантический лайнер «Титаник», а в Гамбурге была открыта первая линия метро, Анри Клод впервые описал синдром, который получил свое название в честь открывателя. Суть синдрома Клода заключается в том, что при поражении нижней части красных ядер, волокна от мозжечка к таламусу, а также глазодвигательный нерв повреждаются.

После поражения у больного перестают работать мышцы глазного века, из-за чего они опускаются или происходит опущение одного века на той стороне, где произошло нарушение. Также наблюдается расширение зрачка, появляется расходящееся косоглазие. Наблюдается слабость тела, тремор рук.

Синдром Клода — обусловлен поражением нижней части красного ядра, через которое проходит корешок III нерва. Кроме этого, денто-рубральные связи, проходящие через верхнюю ножку мозжечка. При нарушении этих важнейших связей у человека начинается интенционное дрожание, гемиатаксия, мышечная гипотония.

Примечания

  1. Mosby’s Medical, Nursing & Allied Health Dictionary, Fourth Edition, Mosby-Year Book 1994, p. 981
  2. Breedlove, Watson, & Rosenzweig. Biological Psychology, 6th Edition, 2010, pp. 45-46
  3. ↑ Martin. Neuroanatomy Text and Atlas, Second edition. 1996, pp. 522—525.
  4. Collins Dictionary of Biology, 3rd ed. W. G. Hale, V. A. Saunders, J. P. Margham 2005
  5. Haines, Duane E. Neuroanatomy : an atlas of structures, sections, and systems. — 8th. — Philadelphia : Wolters Kluwer/ Lippincott Williams & Wilkins Health. — P. 42. — ISBN 978-1-60547-653-7.
  6. Kolb, E. M., E. L. Rezende, L. Holness, A. Radtke, S. K. Lee, A. Obenaus, and Garland T, Jr. 2013. Mice selectively bred for high voluntary wheel running have larger midbrains: support for the mosaic model of brain evolution. Journal of Experimental Biology 216:515-523.
  7. Martin. Neuroanatomy Text and Atlas, Second Edition, 1996, pp. 35-36.

Исследования Луиджи Лючиани

Оказалось, что тонус мышц-разгибателей повышается, когда удаляется половина мозжечка. Вытягиваются конечности животного, туловище изгибается, а голова отклоняется в оперированную сторону. Происходят движения по кругу («манежные движения») в оперированную сторону. Описанные нарушения постепенно сглаживаются, однако определенная дискоординация движений сохраняется.

Если удалить весь мозжечок, возникают выраженные расстройства движения. Они сглаживаются постепенно за счет того, что активизируется кора мозга (ее двигательная зона). Однако животное все равно остается с нарушением координации. Наблюдаются неточные, неловкие, размашистые движения, шаткая походка.

Оцените статью
Добавить комментарий