Catad_tema Функциональные и лабораторные методы диагностики - статьи

Catad_tema Паркинсонизм - статьи

Транскраниальное ультразвуковое сканирование мозга при болезни Паркинсона

А.О. Чечеткин
Chechetkin A.О.

Научно-исследовательский институт неврологии РАМН, Москва
Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow

В обзоре дана оценка возможностей транскраниального ультразвукового сканирования (ТКУС) в выявлении структурных изменений головного мозга при болезни Паркинсона (БП). Показано, что у большинства больных БП выявляют повышение эхогенности ткани мозга в области черной субстанции (ЧС), а также расширение третьего желудочка. Однако наличие гиперэхогенного ультразвукового сигнала от области ЧС и размер его площади не являются специфическими признаками заболевания, так как схожие изменения выявлены и у лиц без клинических признаков БП. Роль ТКУС в диагностике БП остается неясной. Проведение дальнейших исследований с верификацией полученных ультразвуковых данных с помощью позитронно-эмиссионной томографии, возможно, поможет решить эту задачу.

The potentialities of transcranial ultrasound scanning (TCUS) in identification of structural changes of the brain in patients presenting with Parkinson"s disease (PD) are reviewed. It is demonstrated that the majority of PD patients show an increase of brain tissue echogenicity in the area of substantia nigra (SN) and an enlargement of the third ventricle. However, the presence of the hyperechogenic ultrasound signal from the SN region and the size of its area are not specific signs of the disease because the similar changes were also revealed in persons without the clinical evidence of PD. The role of TCUS in the diagnosis of PD remains unclear. Further studies including verification of the ultrasound data by positron emission tomography are likely to be of help in solving this problem. ("Визуализация в клинике". 2000, 17. 45-48)

Ключевые слова: болезнь Паркинсона, транскраниальное ультразвуковое сканирование, черная субстанция.

Key words: Parkinson"s disease, transcranial ultrasound scanning, substantia nigra.

Болезнь Паркинсона (БП) - хроническое прогрессирующее заболевание, проявляющееся акинетико-ригидным синдромом и тремором, которое манифестирует чаще всего в возрасте 55-60 лет. Морфологическими исследованиями показано, что при БП происходят дегенеративные изменения нигростриарного дофаминэргического пути, главным образом, в области компактной зоны черной субстанции и серого пятна, заключающиеся в уменьшении количества пигментных нейронов и разрастании глиальных элементов .

Диагностика болезни Паркинсона (БП) может представлять определенные трудности, особенно в дебюте заболевания. Для ее распознавания из визуализирующих методов исследования используют магнитно-резонансную томографию (МРТ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). МРТ головного мозга позволяет выявлять только неспецифические и едва уловимые изменения . Более точные сведения о нигростриарной системе позволяет получать ПЭТ, которая способствует ранней диагностике БП даже в доклинической стадии . Однако понятно, что такой дорогостоящий вид исследования не может быть использован как рутинный диагностический метод.

В последние годы возросла роль транскраниального ультразвукового дуплексного сканирования в диагностике церебральных заболеваний, которое позволяет визуализировать сосудистую систему и вещество головного мозга. Данные об использовании транскраниального ультразвукового сканирования (ТКУС) вещества мозга у больных БП немногочисленны и неоднозначны.

В 1995 г. Becker G. et аl. впервые выполнили ТКУС мозга у больных БП. Поскольку этот метод позволяет визуализировать ткани головного мозга в зависимости от их эхогенности, авторы поставили перед собой задачу выяснить, можно ли с его помощью выявлять структурные изменения мозга при БП. Для этого они оценивали состояние области предполагаемого анатомического расположения черной субстанции (ЧС) на уровне ножек среднего мозга, проводя исследование через височное ультразвуковое окно. Авторы считали, что в норме ультразвуковой сигнал от ЧС идентичен эхогенности прилежащей ткани мозга.

При исследовании 30 больных БП и 30 лиц без клинических проявлений этого заболевания они получили следующие данные: у 17 больных и у 2 лиц контрольной группы было выявлено гомогенное повышение эхогенности ткани мозга в области ЧС. Следует отметить, что у 5 больных и двух лиц контрольной группы эти изменения определялись с трудом. Анализ полученных данных показал, что у больных с четкой гиперэхогенной зоной в области ЧС (12 пациентов, т.е. 40% от числа всех больных) клиническая симптоматика была более выражена, а доза антипаркинсонических препаратов оказалась выше, чем у больных с изоэхогенной ЧС (18 больных). Авторы предположили, что повышение эхогенности в области ЧС, по-видимому, обусловлено относительным увеличением глиальных клеток в сочетании с микроструктурными изменениями клеточной архитектоники, о чем сообщали Bogerts В. et аl. .

Существует гипотеза, что при БП в ЧС, происходит накопление различных микроэлементов, в частности железа . Berg D. et аl. предположили, что увеличение концентрации железа в ЧС может лежать в основе эффекта повышенной эхогенности ультразвукового сигнала от данной области. Для подтверждения этой гипотезы была выполнена экспериментальная работа, в которой крысам стереотаксическим методом вводили соли различных металлов - железа, цинка и ферритина - непосредственно в ЧС. При ультразвуковом сканировании области ЧС повышение эхогенности было обнаружено только у тех крыс, которым были введены соли железа.

В работах В. Лелюка с соавт. , опубликованных позднее, при исследовании 39 и 111 больных БП повышение эхогенности в области ЧС было выявлено абсолютно у всех. Площадь гиперэхогенных зон в области ЧС в одной работе варьировала от 0,019 до 0,54 см2 (в среднем 0,26+/-0,13 см2) справа и от 0,066 до 0,585 см2 (в среднем 0,27+/-0,14 см2) слева, а в другой - от 0,011 до 0,62 см2 (в среднем 0,31+/-0,17 см2) справа и от 0,06 до 0,71 см2 (в среднем 0,32+/-0,15 см2) слева. Таким образом, средние значения площади гиперэхогенной зоны были примерно равны в двух исследованиях и существенных межсторонних различий не наблюдалось. Следует отметить, что ни у одного из практически здоровых лиц (51 человек в двух работах) изменений эхогенности в области ЧС авторам выявить не удалось.

Сопоставление длительности заболевания с наличием выявленной зоны повышенной эхогенности в области ЧС дало противоречивые результаты. Becker G. et аl. обнаружили гиперэхогенную зону в области ЧС примерно у половины больных БП и только при длительном течении заболевания (в среднем 14,6+/-4,5 лет), когда клинический диагноз уже не вызывал сомнения; в то же время у больных с изоэхогенной ЧС продолжительность заболевания составляла в среднем 6,5+/-4,2 года. В. Лелюк с соавт. наблюдали такие изменения абсолютно у всех больных независимо от длительности заболевания с момента появления первых симптомов.

Результаты измерения третьего желудочка свидетельствуют о его расширении у больных БП по сравнению с соответствующими данными в контрольных группах. Так, в работе Becker G. et аl. и В. Лелюка с соавт. размеры третьего желудочка у больных БП составляли в среднем 8,6+/-2,3 мм и 6,3+/-1,2 мм против 7,4+/-2,2 мм и 2,6+/-1,2 мм в контрольных группах соответственно. Авторы объясняют это атрофическими изменениями головного мозга у больных БП, описанными Schneider Е. et аl. .

Как указывалось выше, Becker G. et аl. обнаружили гиперэхогенный сигнал у 2 лиц контрольной группы. Эти находки навели Berg D. et аl. на мысль о проведении скринингового исследования эхогенности в области предполагаемого анатомического расположения ЧС у лиц без клинических проявлений БП. Они исследовали 301 человека (146 мужчин и 155 женщин) в возрасте до 79 лет (средний возраст около 30 лет). В число исследованных вошли здоровые добровольцы (студенты и сотрудники госпиталя), а также пациенты, страдающие грыжами межпозвоночного диска и невоспалительной миопатией. Поскольку сигнал эхогенности (яркости) в В-режиме не является количественным параметром, котур видимых гиперэхогенных изменений в области ЧС обводили, а затем определяли полученную площадь. Исследования выполнялись двумя независимыми специалистами. Полученные ими данные о зоне повышенной эхогенности в области ЧС суммировали, определяли средние значения и использовали их для дальнейшего анализа. В среднем площадь гиперэхогенного сигнала с одной или с обеих сторон у исследованных лиц составляла 0,11 см2 при этом наблюдалась четкая закономерность повышения полученных значений с возрастом. Была выделена группа из 26 человек (16 мужчин и 10 женщин) с более широкой зоной гиперэхогенного сигнала, площадь которой с одной или с обеих сторон превышала 0,25 см2. Численность этой группы составила 8,6% от числа включенных в исследование лиц. Площадь гиперэхогеиного сигнала справа и слева была равна у них в среднем 0,32 см2. Для более детального исследования отобрали по 10 человек, сопоставимых по полу и возрасту, из обследованных с площадью гиперэхогенного сигнала менее 0,2 см2 (первая группа) и из пациентов с площадью, превышающей 0,25 см2 (вторая группа). У них было проведено исследование двигательных функций (использование доски со штифтами и серия тестов с применением печатной машинки), когнитивных функций (стандартизированный психометрический тест) и МРТ. ПЭТ выполнили только у лиц второй группы, и для сравнения полученных данных отобрали 10 человек из числа ранее обследованных в клинике больных без БП, которым вводили -dopa. Были получены следующие результаты: 1) тесты по оценке двигательных функций не показали статистически значимых различий между двумя группами; 2) при оценке когнитивных функций выявлены значительные различия только в плавности речи, которая была хуже во второй группе; 3) относительные интенсивности сигналов от ЧС при МРТ были повышены у лиц второй группы; 4) обнаруженные при ПЭТ соотношения активности внутривенно введенной -dopa в базальных ганглиях во второй группе были значительно ниже, чем в группе лиц, взятых для сравнения. Несмотря на полученную корреляцию данных ультразвукового исследования, МРТ и ПЭТ, природа гиперэхогенного сигнала от области ЧС осталась для авторов неясной. Ими высказано предположение, что у лиц второй группы нигростриарная система более уязвима по отношению к различным патогенетическим факторам (экзо- и эндотоксинам), под воздействием которых может произойти нейрональная дегенерация ЧС, о чем сообщали другие авторы . На наш взгляд, это высказывание является гипотетическим, так как подтвердить происходящие изменения в области ЧС могут только патоморфологические, гистохимические и электронно-микроскопические исследования.

Любопытные результаты получены при сопоставлении площади гиперэхогенной зоны в области ЧС у больных БП и у лиц без клинических симптомов этого заболевания. Так, в работе В. Лелюка с соавт. у больных БП она была практически равна площади гиперэхогенной зоны той же области у лиц без клинических признаков БП, найденной Berg D. et аl. , и составляла примерно 0,32 см2. Эти находки позволяют считать, что получение сигнала повышенной эхогенности и размер его площади не являются специфическими признаками БП.

В работе Berg D. et аl. показано, что гиперэхогенный сигнал площадью более 0,25 см2 в области ЧС встречался у 8,6% от общего числа исследованных. Однако эти результаты существенно превышают данные о частоте встречаемости БП в популяции, которая, по данным Golbe L. , составляет 0,1%, а по данным других авторов , колеблется от 60 до 140 случаев на 100000 населения, что составляет соответственно 0,06 и 0,14%.

Исходя из изложенного выше, можно отметить, что у больных БП методом ТКУС в большинстве случаев выявляются повышение эхогенности ткани мозга в области предполагаемого анатомического расположения ЧС и расширение третьего желудочка по сравнению с контрольной группой. Однако данные о частоте обнаруженных изменений в области ЧС у больных БП, а также о связи между длительностью заболевания и их наличием противоречивы. Кроме того, в работах, где больным БП было проведено ТКУС, для верификации полученных данных не была произведена ПЭТ, которая, в отличие от МРТ, в настоящий момент является наиболее информативной методикой в диагностике этого заболевания.

Наличие зоны повышенной эхогенности в области ЧС при ТКУС не является специфическим признаком для БП, поскольку она обнаруживается не у всех больных БП и такие же изменения находят и у лиц без клинических проявлений этого заболевания. Размер площади гиперэхогенного ультразвукового сигнала также не может служить диагностическим критерием, так как у больных БП, как показано выше, он был практически идентичен размеру исследуемой зоны у лиц без БП.

Следует отметить, что визуализация структур головного мозга при ультразвуковом исследовании в В-режиме в значительной степени зависит от ультразвукового окна, а оценка видимых изменений весьма субъективна (особенно в отношении измеряемой площади), так как сигнал эхогенности (яркости) не является количественным параметром.

Таким образом, роль ТКУС в диагностике БП остается неясной. Проведение дальнейших исследований с верификацией полученных ультразвуковых данных с помощью ПЭТ, возможно, поможет решить эту задачу.

Литература

1. Лелюк В.Г., Лелюк С.Э. Ультразвуковая ангиология. М., Реальное время, 1999, с. 223-224.
2. Мельничук П.В. Болезни нервной системы. М., Медицина, 1982, т. 2, с. 107-115.
3. Шмидт Е.В., Верещагин H.В. Справочник по неврологии. М., Медицина, 1989, с. 259-263.
4. Antonini A., Leenders К., Meier D. et. аl. T2 relaxation time in patients with Parkinson"s disease. Neurology, 1993, 43: 697-700.
5. Becker G., Seufert U., Bogdahn М. et аl. Degeneration of sub.stantia nigra in chronic Parkinson"s disease visualized by transcranial color-coded real-time sonography Neurology, 1995, 45: 182-184.
6. Berg D., Becker G., Zeiler B. et аl. Vulnerability of nigrostrial system as detected by transcranial ultrasound. Neurology, 1999, 5: 1026-1031.
7. Berg D., Cirote С., Rausch W. et аl. Iron accumulation in the substantia nigra in rats visualized by ultrasound. Ultrasound Med. Biol, 1999, 25: 901-904.
8. Bogerts В., Hantsch J., Herzer M. A morphometric study of the dopamine-containing cell groups in the mesencephalon of normal, Parkinson"s patients and schizophrenics. Biol. Pschiatry, 1983, 18: 951-969.
9. Calne D., Snow В. PET imaging in parkinsonism. Adv. Neurol., 1993, 60: 484-487.
10. Dexter-D., Wells F., Lees A. et аl. Increased nigral iron content and alterations in other metal ions occurring in brain in Parkinson"s disease. J. Neurochem., 1989, 52: 1830-1836.
11. Duguid J., DC La Paz R., DeGroot J. Magnetic resonance imaging of the midbrain in Parkinson"s disease. Ann. Neurol., 1986, 20; 744-747.
12. Golbe L. The genetics of Parkinson"s discase: a reconsideration. Neurology, 1990, 40: 7-14.
13. Innins К., Seibyl J., Scanley В. Single photon emission computed tomographic imaging demonstrating loss of striatal dopamine transporters in Parkinson"s disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90: 11965-11969.
14. Irwin I., Langston J. Endogenuos toxins as potential etiologic agents in Parkinson"s disease. In: Ellenberg J., Koller W., Langston J. eds. Etiology of Parkinson"s disease. New York, Marcel Dekker, 1995, p. 153-202.
15. Leenders К., Salmon К., Tyrrell P. et аl. The nigrostriatal dopaminergic system assessed in vivo by positron emission tomography in healthy volunteer subjects and patients with Parkinson"s disease. Ach. Neurol., 1990, 47: 1290-1298.
16. Leliuk V., Polishuk V., Leiiuk S. Diagnostic possibilities of duplex scanning for the evaluation of patients with Parkinson"s disease. Cerebrovascular Disease, 1999, 9(S2): 22.
17. Morrish P., Salwe G., Brooks D. An -dopa PET and clinical study of the rate of progression in Parkinson"s disease. Brain, 1996, 119: 585-591.
18. Olanow С. Magnetic resonance imaging in parkinsonism. Neurol. Clin., 1992, 10: 405-420.
19. Sawie G. The detection of preclinical Parkinson"s disease: what is the role of positron emission tomography? Mov. Disord., 1993, 8: 271-277.
20. Schneider E., Becker H., Fischer P. et al. The course of brain atrophy in Parkinson"s disease. Arch. Psychiatr. Nervenkr., 1979, 227: 89-95.
21. Shinotoh H., Hirayama К., Tateno Y. Dopamine D1 and D2 receptors in Parkinson"s disease and striatonegral degeneration determined by PET Adv. Neurol., 1993, 60: 488-493.
22. Sofic E., Riederer P., Heinsen H. et al. Increased iron (III) and total content in postmortem substantia nigra of parkinsonian brain. J. Neural. Transm., 1988, 74: 199-205.
23. Spenser P., Butterfield P. Environmental agents and Parkinson"s disease. In: Ellenberg J., Koller W., Langston J. eds. Etiology of Parkinson"s disease. New York, Marcel Dekker, 1995, p. 319-366.
24. Ye E, Alien P., Martin W. Basal ganglia iron content in Parkinson"s disease measured with magnetic resonance. Mov. Disord., 1996, 11: 243-249.

ЧЁРНАЯ СУБСТАНЦИЯ - составная часть паллидарной системы, входящей в составе стриопаллидума в экстрапирамиую систему. Ч. с. рас положена в ножках мозга, имеет тесные связи с различными отделами коры больших полушарий, с полосатым телом, бледным шаром и ретикулярной формацией; вместе с красными ядрами и ретикулярной формацией участвует в регуляции тонуса мышц, в т.ч. голосового и артикуляционного аппаратов, в выполнении точных и тонких движений пальцев рук; имеет отношение к координации актов глотания и жевания. Поражение Ч. с. вызывает повышение пластического мышечного тонуса

Психомоторика: cловарь-справочник.- М.: ВЛАДОС . В.П. Дудьев . 2008 .

Смотреть что такое "ЧЁРНАЯ СУБСТАНЦИЯ" в других словарях:

Линбао - Даосизм История Люди Школы Храмы Терминология Тексты … Википедия

ЧС - Чертаново Северное микрорайон Москва ЧС чёрная субстанция биол. ЧС чехословацкий в маркировке пассажирских электровозов в маркировке, ж. д., Словакия, техн., Чехия … Словарь сокращений и аббревиатур

Средний мозг - отдел стволовой части головного мозга (См. Головной мозг), расположенный между промежуточным мозгом (См. Промежуточный мозг) (кпереди), варолиевым мостом и мозжечком (См. Мозжечок) (кзади). Представлен четверохолмием, состоящим из двух… …

Экстрапирамидная система - (от Экстра... и греч. pyramís пирамида) совокупность структур мозга, расположенных в больших полушариях и стволе головного мозга и участвующих в центр, управлении движениями, минуя кортикоспинальную, или пирамидную систему (См. Пирамидная … Большая советская энциклопедия

СРЕДНИЙ МОЗГ - мезениефалон (mesencephalon), отдел ствола головного мозга, расположенный между промежуточным мозгом (кпереди), варолиевым мостом и мозжечком (кзади). Образуется из ср. мозгового пузыря. Состоит из четверохолмия и ножек мозга. Гл. его образования … Биологический энциклопедический словарь

Атипичные антипсихотики - (атипичные нейролептики) новый класс препаратов, самое общее отличие которого от классических (типичных) антипсихотиков заключается в более низкой степени сродства к дофаминовым D2 рецепторам и наличии мультирецепторного профиля связывания… … Википедия

Экстрапирамидная система - (лат.: extra вне, снаружи, в стороне + pyramis, греч.: πϋραμίς пирамида) совокупность структур (образований) головного мозга, участвующих в управлении движениями, поддержании мышечного тонуса и позы, минуя кортикоспинальную… … Википедия

Поздняя дискинезия - – осложнение в виде гиперкинезии, возникающее в результате длительной терапии (спустя год и более) нейролептиками в ходе лечения последними или после их отмены. Несколько чаще возникает у пациентов пожилого возраста или на фоне резидуальной… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

На его вентральной поверхности находятся два массивных пучка нервных волокон — ножки мозга, по которым проводятся сигналы из коры в нижележащие структуры мозга.

Рис. 1. Важнейшие структурные образования среднего мозга (поперечный срез)

В среднем мозге присутствуют различные структурные образования: четверохолмие, красное ядро, черная субстанция и ядра глазодвигательного и блокового нервов. Каждое образование выполняет определенную роль и способствует регуляции целого ряда приспособительных реакций. Через средний мозг проходят все восходящие пути, передающие импульсы к таламусу, большим полушариям и мозжечку, и нисходящие пути, проводящие импульсы к продолговатому и спинному мозгу. К нейронам среднего мозга поступают импульсы через спинной и продолговатый мозг от мышц, зрительных и слуховых рецепторов по афферентным нервам.

Передние бугры четверохолмия являются первичными зрительными центрами, и к ним поступает информация от зрительных рецепторов. При участии передних бугров осуществляются зрительные ориентировочные и сторожевые рефлексы путем движения глаз и поворота головы в сторону действия зрительных раздражителей. Нейроны задних бугров четверохолмия образуют первичные слуховые центры и при получении возбуждения от слуховых рецепторов обеспечивают осуществление слуховых ориентировочных и сторожевых рефлексов (у животного напрягаются ушные раковины, оно настораживается и поворачивает голову в сторону нового звука). Ядра задних бугров четверохолмия обеспечивают сторожевую приспособительную реакцию на новый звуковой раздражитель: перераспределение мышечного тонуса, усиление тонуса сгибателей, учащение сокращений сердца и дыхания, повышение артериального давления, т.е. животное подготавливается к защите, бегу, нападению.

Черная субстанция получает информацию с рецепторов мышц и тактильных рецепторов. Она связана с полосатым телом и бледным шаром. Нейроны черной субстанции участвуют в формировании программы действия, обеспечивающей координирование сложных актов жевания, глотания, а также тонуса мышц и двигательных реакций.

Красное ядро получает импульсы с рецепторов мышц, от коры больших полушарий, подкорковых ядер и мозжечка. Оказывает регулирующее влияние на мотонейроны спинного мозга через ядро Дейтерса и руброспиналъный тракт. Нейроны красного ядра имеют многочисленные связи с ретикулярной формацией ствола мозга и совместно с ней регулируют мышечный тонус. Красное ядро оказывает тормозное влияние на мышцы-разгибатели и активирующее влияние на мышцы-сгибатели.

Устранение связи красного ядра с ретикулярной формацией верхней части продолговатого мозга вызывает резкое повышение тонуса разгибательных мышц. Это явление называется децеребрационной ригидностью.

Основные ядра среднего мозга

Название	Функции среднего мозга
Ядра крыши верхнего и нижнего бугорков четверохолмия	Подкорковые центры зрения и слуха, от которых берет начало тектоспинальный путь, посредством которого осуществляются ориентировочные слуховые и зрительные рефлексы
Ядро продольного медиального пучка	Участвует в обеспечении сочетанного поворота головы и глаз на действие неожиданных зрительных раздражителей, а также при раздражении вестибулярного аппарата
Ядра III и IV пар черепно-мозговых нервов	Участвуют в сочетанием движении глаз за счет иннервации наружных мышц глаза, а волокна вегетативных ядер после переключения в цилиарном ганглии иннервируют мышцу, суживающую зрачок и мышцу ресничного тела
Красные ядра	Являются центральным звеном экстрапирамидной системы, поскольку на них заканчиваются пути от мозжечка (tr. cerebellotegmenlalis) и базальных ядер (tr. pallidorubralis) и от этих ядер начинается руброспинальный путь
Черная субстанция	Имеет связь с полосатым телом и корой, участвует в сложной координации движений, регуляции тонуса мышц и позы, а также в согласовании актов жевания и глотания, входит в состав экстрапирамидной системы
Ядра ретикулярной формации	Активирующие и тормозные влияния на ядра спинного мозга и различные зоны коры головною мозга
Серое центральное околоводопроводное вещество	Входит в состав антиноцицептивной системы

Структуры среднего мозга принимают непосредственное участие в интеграции разнородных сигналов, необходимых для координации движений. При непосредственном участии красного ядра, черной субстанции среднего мозга формируется нейронная сеть стволового генератора движений и, в частности, генератора движений глаз.

На основе анализа сигналов, поступающих в стволовые структуры от проприорецепторов, вестибулярной, слуховой, зрительной, тактильной, болевой и других сенсорных систем, в стволовом генераторе движений формируется поток эфферентных двигательных команд, посылаемых в спинной мозг по нисходящим путям: руброспинальному, реткулоспинальному, вестибулоспинальному, тектоспинальному. В соответствии с выработанными в стволе мозга командами становится возможным осуществление не просто сокращения отдельных мышц или мышечных групп, а формирование определенной позы тела, поддержание равновесия тела в различных позах, совершение рефлекторных и приспособительных движений при осуществлении различных видов перемещения тела в пространстве (рис. 2).

Рис. 2. Расположение некоторых ядер в стволе мозга и гипоталамусе (R. Schmidt, G. Thews, 1985): 1 — паравентрикулярное; 2 — дорсомедиальное: 3 — преоптическое; 4 — супраоптическое; 5 — заднее

Структуры стволового генератора движений могут активироваться произвольными командами, которые поступают из моторных областей коры больших полушарий. Их активность может усиливаться или тормозиться сигналами сенсорных систем и мозжечка. Эти сигналы могут модифицировать уже выполняемые моторные программы так, что их исполнение изменяется в соответствии с новыми требованиями. Так, например, приспособление позы к целенаправленным движениям (как и организация подобных движений) возможно только при участии моторных центров коры больших полушарий мозга.

Важную роль в интегративных процессах среднего мозга и его ствола играет красное ядро. Его нейроны непосредственно участвуют в регуляции, распределении тонуса скелетных мышц и движений, обеспечивающих сохранение нормального положения тела в пространстве и принятие позы, создающей готовность к выполнению определенных действий. Эти влияния красного ядра на спинной мозг реализуются через руброспинальный тракт, волокна которого оканчиваются на вставочных нейронах спинного мозга и оказывают возбуждающее влияние на а- и у-мотонейроны сгибателей и тормозят большинством ото нейронов мышц-разгибателей.

Роль красного ядра в распределении тонуса мышц и поддержании позы тела хорошо демонстрируется в условиях эксперимента на животных. При перерезке ствола головного мозга (децеребрации) на уровне среднего мозга ниже красного ядра развивается состояние, называемое децеребрационной ригидностью. Конечности животного становятся выпрямленными и напряженными, голова и хвост запрокинуты к спине. Это положение тела возникает вследствие нарушения баланса между тонусом мышц-антагонистов в сторону резкого преобладания тонуса разгибателей. После перерезки устраняется тормозное действие красного ядра и коры мозга на мышцы- разгибатели и сохраняется неизмененным возбуждающее действие на них ретикулярного и вестибулярного (Дейгерса) ядер.

Децеребрационная ригидность возникает немедленно после пересечения ствола мозга ниже уровня красного ядра. В происхождении ригидности важнейшее значение имеет у-петля. Ригидность исчезает после пересечения задних корешков и прекращения притока афферентных нервных импульсов к нейронам спинного мозга от мышечных веретен.

К происхождению ригидности имеет отношение вестибулярная система. Разрушение латерального вестибулярного ядра устраняет или снижает тонус экстензоров.

В осуществлении интегративных функций структур ствола мозга важную роль играет черная субстанция, которая участвует в регуляции тонуса мышц, позы и движений. Она участвует в интеграции сигналов, необходимых для координации работы множества мышц, участвующих в актах жевания и глотания, влияет на формирование дыхательных движений.

Через черную субстанцию на моторные процессы, инициируемые стволовым генератором движений, оказывают влияние базальные ганглии. Между черной субстанцией и базальными ганглиями существуют двусторонние связи. Имеется пучок волокон, проводящий нервные импульсы от полосатого тела к черной субстанции, и путь, проводящий импульсы в обратном направлении.

Черная субстанция посылает сигналы также к ядрам таламуса, и далее по аксонам нейронов таламуса эти потоки сигналов достигают коры. Таким образом, черная субстанция участвует в замыкании одного из нейронных кругов, по которым циркулируют сигналы между корой и подкорковыми образованиями.

Функционирование красного ядра, черной субстанции и других структур стволового генератора движений контролируется корой мозга. Ее влияние осуществляется как по прямым связям со многими ядрами ствола, так и опосредованно через мозжечок, который посылает пучки эфферентных волокон к красному ядру и другим стволовым ядрам.

Средний мозг состоит из:

Бугров четверохолмия,

Красного ядра,

Черной субстанции,

Ядер шва.

Красное ядро – обеспечивает тонус скелетной мускулатуры, перераспределение тонуса при изменении позы. Просто потянуться – это мощная работа головного и спинного мозга, за которую отвечает красное ядро. Красное ядро обеспечивает нормальный тонус нашей мускулатуры. Если разрушить красное ядро возникает децеробрационная регидность, при этом резко повышается тонус у одних животных сгибателей, у других – разгибателей. А при абсолютном разрушении повышается сразу оба тонуса, и все зависит от того какие мышцы сильнее.

Черная субстанция – Каким образом возбуждение от одного нейрона передается к другому нейрону? Возникает возбуждение – это биоэлектрический процесс. Он дошел до конца аксона, где выделяется химическое вещество – медиатор. Каждая клетка имеет какой-то свой медиатор. В черной субстанции в нервных клетках вырабатывается медиатор дофамин . При разрушении черной субстанции возникает болезнь Паркинсона (постоянно дрожат пальцы рук, голова, или присутствует скованность в результате того, что к мышцам идет постоянный сигнал) потому, что в мозге не хватает дофамина. Черная субстанция обеспечивает тонкие инструментальные движения пальцев и оказывает влияние на все двигательные функции. Черная субстанция оказывает тормозное влияние на моторную кору через стриполидарную систему. При нарушении невозможно выполнять тонкие операции и возникает болезнь Паркинсона (скованность, тремор).

Сверху - передние бугры четверохолмия, а внизу - задние бугры четверохолмия. Смотрим мы глазами, а видим затылочной корой больших полушарий, где находится зрительное поле, где формируется образ. От глаза отходит нерв, проходит через ряд подкорковых образований, доходит до зрительной коры, зрительной коры нет, и мы ничего не увидим. Передние бугры четверохолмия – это первичная зрительная зона. С их участием возникает ориентировочная реакция на зрительный сигнал. Ориентировочная реакция – это «реакция что такое?» Если разрушить передние бугры четверохолмия зрение сохранится, но будет отсутствовать быстрая реакция на зрительный сигнал.

Задние бугры четверохолмия – это первичная слуховая зона. С ее участием возникает ориентировочная реакция на звуковой сигнал. Если разрушить задние бугры четверохолмия- слух сохранится но не будет ориентировочной реакции.

Ядра шва – это источник другого медиатора серотонина . Эта структура и этот медиатор принимает участие в процессе засыпания. Если разрушить ядра шва, то животное находится в постоянном состоянии бодрствовании и быстро погибает. Кроме того, серотонин принимает участие в обучении с положительным подкреплением (это когда крысе дают сыр) Серотонин обеспечивает такие черты характера, как незлопамятность, доброжелательность, у агрессивных людей недостаток серотонина в мозге.

12) Таламус – коллектор афферентных импульсов. Специфические и неспецифические ядра таламуса. Таламус – центр болевой чувствительности.

Таламус – зрительный бугор. Первым обнаружили в нем отношение к зрительным импульсам. Является коллектором афферентных импульсов, тех, что идут от рецепторов. В таламус поступают сигналы от всех рецепторов, кроме обонятельных. В таламус поступает инфа от коры бп от мозжечка и от базальных ганглиев. На уровне таламуса идет обработка этих сигналов, происходит отбор только наиболее важной для человека в данный момент информации, которая далее поступает в кору. Таламус состоит из нескольких десятков ядер. Ядра таламуса делятся на две группы: специфические и неспецифические. Через специфические ядра таламуса сигналы поступают строго к определенным зонам коры, например зрительная в затылочную, слуховая в височную долю. А через неспецифические ядра информация поступает диффузно ко всей коре, чтобы повысить ее возбудимость, для того чтобы более четко воспринимать специфическую информацию. Они готовят кору бп к восприятию специфической инф-ии. Высший центр болевой чувствительности - это таламус. Таламус является высшим центром болевой чувствительности. Боль формируется обязательно с участием таламуса, и при разрушении одних ядер таламуса полностью теряется болевая чувствительность, при разрушении других ядер возникают едва переносимые боли (например, формируются фантомные боли – боли в отсутствующей конечности).

13) Гипоталамо-гипофизарная система. Гипоталамус – центр регуляции эндокринной системы и мотиваций.

Гипоталамус с гипофизом образуют единую гипоталамогипофизарную систему.

Гипоталамус. От гипоталамуса отходит гипофизарная ножка, на которой висит гипофиз – главная эндокринная железа. Гипофиз регулирует работу других эндокринных желез. Гипотпламус связан с гипофизом нервными путями и кровеносными сосудами. Гипоталамус регулирует работу гипофиза, а через него и работу других эндокринных желез. Гипофиз делится на аденогипофиз (железистый) и нейрогипофиз . В гипоталамусе (это не эндокринная железа, это отдел мозга) есть нейросекреторные клетки, в которых секретируются гормоны. Это нервная клетка она может возбуждаться, может тормозиться, и в то же время в ней секретируются гормоны. От нее отходит аксон. А если это гормоны они выделяются в кровь, и затем поступает к органам решения, т. е. к тому органу, работу которого он регулирует. Два гормона:

- вазопрессин – способствует сохранению воды в организме, он действует на почки, при его недостатке возникает обезвоживание;

- окситоцин – вырабатывается здесь же, но в других клетках, обеспечивает сокращение матки при родах.

Гормоны секретируются в гипоталамусе, а выделяются гипофизом. Таким образом, гипоталамус связан с гипофизом нервными путями. С другой стороны: в нейрогипофизе ничего не вырабатывается, сюда гормоны приходят, но в аденогипофизе есть свои железистые клетки, где вырабатывается целый ряд важных гормонов:

- ганадотропный гормон – регулирует работу половых желез;

- тиреотропный гормон – регулирует работу щитовидной железы;

- адренокортикотропный – регулирует работу коркового слоя надпочечника;

- соматотропный гормон, или гормон роста, – обеспечивает рост костной ткани и развитие мышечной ткани;

- меланотропный гормон – отвечает за пигментацию у рыб и амфибий, у человека влияет на сетчатку.

Все гормоны синтезируются из предшественника который называется проопиомелланокортин . Синтезируется большая молекула, которая ферментами расщепляется, и из нее выделяются более мелкие по количеству аминокислот другие гормоны. Нейроэндокринология.

В гипоталамусе имеются нейросекреторные клетки. В них вырабатываются гормоны:

1) АДГ (антидиуретичкеский гормон регулирует кол-во выводимой мочи)

2) окситоцин (обеспечивает сокращение матки при родах).

3) статины

4) либерины

5) тиреотропный гормон влияет на выробатку гормонов щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин)

Тиролиберин -> тиреотропный гормон -> тироксин -> трийодтиронин.

Кровеносный сосуд входит в гипоталамус, где разветвляется на капилляры, затем капилляры собираются и этот сосуд проходит через гипофизарную ножку, снова разветвляется в железистых клетках, выходит из гипофиза и выносит с собой все эти гормоны, которые с кровью идут каждый к своей железе. Зачем нужна эта «чудесная сосудистая сеть»? Есть нервные клетки гипоталамуса, которые заканчивается на кровеносных сосудах этой чудесной сосудистой сети. В этих клетках вырабатываются статины и либерины – это нейрогормоны . Статины тормозят выработку гормонов в гипофизе, а либерины ее усиливают. Если избыток гормона роста, возникает гигантизм, это можно остановить с помощью саматостатина. Наоборот: карлику вводят саматолиберин. И видимо к любому гормону есть такие нейрогормоны, но они не все еще открыты. Например, щитовидная железа, в ней вырабатывается тироксин, а для того чтобы регулировать его выработку в гипофизе вырабатывается тиреотропный гормон, а для того чтобы управлять тиреотропным гормоном, тиреостатина не обнаружено, а вот тиролиберин используется прекрасно. Хоть это и гормоны они вырабатываются в нервных клетках, поэтому у них кроме эндокринного воздействия есть широкий спектр внеэндокринных функций. Тиреолиберин называется панактивин , потому, что он повышает настроение, повышает работоспособность, нормализует давление, при травмах спинного мозга ускоряет заживление, единственно его нельзя применять при нарушениях в щитовидной железе.

Ранее рассмотрены функции, связанные с нейросекреторными клетками и клетками, которые вырабатывают нейрофебтиды.

В гипоталамусе вырабатываются статины и либерины, которые включаются в ответную стрэссорную реакцию организма. Если на организм воздействует какой-то вредящий фактор, то организм должен как-то отвечать – это и есть стрессорная реакция организма. Она не может протекать без участия статинов и либеринов, которые вырабатываются в гипоталамусе. Гипоталамус обязательно принимает участие во ответе на стрессорное воздействие.

Следующей функцией гипоталамуса является:

В нем находятся нервные клетки, чувствительные к стероидным гормонам, т. е. половым гормонам и к женским, и к мужским половым гормонам. Эта чувствительность и обеспечивает формирования по женскому или по мужскому типу. Гипоталамус создает условия для мотивации поведения по мужскому или по женскому типу.

Очень важная функция – это терморегуляция, в гипоталамусе находятся клетки, которые чувствительны к температуре крови. Температура тела может меняться в зависимости от окружающей среды. Кровь протекает по всем структурам мозга, но терморецептивные клетки, которые улавливают малейшие изменения температуры, находятся только в гипоталамусе. Гипоталамус включается и организует две ответные реакции организма или теплопродукцию, или теплоотдачу.

Пищевая мотивация. Почему у человека возникает чувство голода?

Сигнальная система – это уровень глюкозы в крови, он должен быть постоянным ~120 миллиграмм % - ов.

Есть механизм саморегуляции: если у нас снижается уровень глюкозы в крови, начинает расщипляться гликоген печени. С другой стороны запасов гликогена бывает недостаточно. В гипоталамусе есть глюкорецептивные клетки, т. е. клетки которые регистрируют уровень глюкозы в крови. Глюкорецептивные клетки образуют центры голода в гипоталамусе. При понижении уровня глюкозы в крови эти клетки, чувствительные к уровню глюкозы в крови, возбуждаются, и возникает ощущение голода. На уровне гипоталамуса возникает только пищевая мотивация – ощущение голода, для поиска пищи должна подключиться кора головного мозга, с ее участием возникает истинная пищевая реакция.

Центр насыщения, тоже находится в гипоталамусе, он тормозит чувство голода, что предохраняет нас от переедания. При разрушении центра насыщения возникает переедание и как следствие - булимия.

В гипоталамусе также находится центр жажды – осморецептивные клетки (осматическое давление зависит от концентрации солей в крови) Осморецептивные клетки регистрируют уровень солей в крови. При повышении солей в крови осморецептивные клетки возбуждаются, и возникает питьевая мотивация (реакция).

Гипоталамус является высшим центром регуляции вегетативной нервной системы.

Передние отделы гипоталамуса в основном регулируют парасимпатическую нервную систему, задние – симпатическую нервную систему.

Гипоталамус обеспечивает только мотивацию а целенаправленное поведение кора больших полушарий.

14) Нейрон – особенности строения и функций. Отличия нейронов от других клеток. Глия, гематоэнцефалический барьер, цереброспинальная жидкость.

I Во-первых, как мы уже отмечали – в их многообразии . Любая нервная клетка состоит из тела – сомы и отростков . Нейроны отличаются:

1. по размерам (от 20 нм до 100 нм) и форме сомы

2. по количеству и степени ветвления коротких отростков.

3. по строению, длине и разветвленности аксонных окончаний (латералей)

4. по числу шипиков

II Отличаются нейроны также по функциям :

а)воспринимающие информацию из внешней среды,

б) передающие информацию на периферию,

в) обрабатывающие и передающие информацию в пределах ЦНС,

г) возбуждающие,

д) тормозные .

III Отличаются по химическому составу : синтезируются разнообразные белки, липиды, ферменты и, главное, - медиаторы .

ПОЧЕМУ, С КАКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ ЭТО СВЯЗАНО?

Такое многообразие определяется высокой активностью генетического аппарата нейронов. Во время нейрональной индукции под влиянием фактора роста нейронов включаются НОВЫЕ ГЕНЫ в клетках эктодермы зародыша, которые характерны только для нейронов. Эти гены обеспечивают следующие особенности нейронов (важнейшие свойства) :

А) Способность воспринимать, обрабатывать, хранить и воспроизводить информацию

Б) ГЛУБОКУЮ СПЕЦИАЛИЗАЦИЮ:

0. Синтез специфических РНК ;

1. Отсутствие редупликации ДНК .

2. Доля генов, способных к транскрипции , составляют в нейронах 18-20%, а в некоторых клетках – до 40% (в других клетках - 2-6%)

3. Способность синтезировать специфические белки (до 100 в одной клетке)

4. Уникальность липидного состава

В) Привилегированность питания => Зависимость от уровня кислорода и глюкозы в крови.

Ни одна ткань в организме не находится в такой драматической зависимости от уровня кислорода в крови: 5-6 мин остановки дыхания и важнейшие структуры мозга погибают и в первую очередь - кора больших полушарий. Снижение уровня глюкозы ниже 0,11% или 80мг% - может наступить гипогликемия и далее - кома.

А с другой стороны, мозг отгорожен от кровотока ГЭБ. Он не пропускает к клеткам то, что могло бы им повредить. Но, к сожалению, далеко не все – многие низкомолекулярные токсичные вещества проходят через ГЭБ. И у фармакологов всегда есть задача: а проходит ли этот препарат через ГЭБ? В одних случаях это необходимо, если речь идет о заболеваниях мозга, в других – безразлично для больного, если препарат не повреждает нервные клетки, а в третьих этого надо избегать. (НАНОЧАСТИЦЫ, ОНКОЛОГИЯ).

Симпатическая НС возбуждается и стимулирует работу мозгового слоя надпочечников – выработка адреналина; в поджелудочной железе – глюкагон – расщепляет гликоген в почках до глюкозы; глюкокартикойды выраб. в корковом слое надпочечников – обеспечивает глюконеогенез – образование глюкозы из …)

И все-таки, при всем разнообразии нейронов их можно разделить на три группы: афферентные, эфферентные и вставочные (промежуточные).

15) Афферентные нейроны, их функции и строение. Рецепторы: строение, функции, формирование афферентного залпа.

Экология жизни. Познавательно: Сегодня мы предлагаем Вам рассказ о хоть и чёрном, но незаменимом веществе (или субстанции) нашего мозга.

Сегодня мы предлагаем Вам рассказ о хоть и чёрном, но незаменимом веществе (или субстанции) нашего мозга.

Чёрная субстанция (или Substantia nigra) занимает не так много места, как белое вещество. Она находится в среднем мозге - одной из древнейших структур в центре головного мозга. А именно, спрятана под четырьмя его холмиками. Если уж быть точными совсем, то у каждого из нас две Substantia nigra - слева и справа.

Средний мозг. Анимация от Life Science Databases(LSDB).

Поперечное сечение среднего мозга на уровне четверохолмия. Чёрная субстанция показана угадайте каким цветом.

Несмотря на то, что в Substantia nigra, как и в сером веществе, находятся тела нейронов, она значительно темнее за счет своей «окраски» нейромеланином (к слову, другая форма этого пигмента - меланин - придает цвет нашим глазам, коже и волосам).

Мономер нейромеланина

Всего в чёрной субстанции выделяют два слоя: компактный слой (pars compacta) и вентральный (pars reticulata). Тут нужно пояснить слово «вентральный».

Медики используют два пространственных антонима: вентральный и дорсальный. «Вентральный» означает «брюшной». Это совсем не значит, что вентральный слой черного вещества находится в желудке. Он просто в теле находится более «спереди». «Вентральный» - это передний, «дорсальный» - задний (спинной).

Если же говорить о функционале слоев, то компактный в каком-то смысле похож на процессор компьютера – он обрабатывает информацию и передает ее в таламус и четверохолмие среднего мозга, а вентральный - обеспечивает производство нейромедиатора дофамина. Слои располагаются вертикально, pars compacta расположен ближе к оси тела, чем pars reticulata.

Дофамин

Благодаря чёрному веществу мы можем двигать глазами, выполнять мелкие и точные движения, в частности, пальцев, жевать и глотать. А наш организм может осуществлять дыхание, сердечную деятельность, держать в тонусе кровеносные сосуды.

Нарушения работы чёрной субстанции приводят к разным заболеваниям. Есть гипотеза о том, что именно в нём кроется тайна шизофрении. А болезнь Паркинсона, о которой мы часто пишем на портале, вызвана именно нарушением производства дофамина в чёрной субстанции: она вызывает там гибель нейронов.

Гистология черного тела пациента с болезнью Паркинсона

Исследователи даже нашли нейротоксин МФТП (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), который точно так же, как и болезнь Паркинсона, разрушает дофаминовые нейроны, и теперь активно используют его на мышах для моделирования болезни и поиске способов её лечения. опубликовано