Черная субстанция ядро располагается в. Функции черного вещества головного мозга

Ни одно животное не болеет этим недугом - вы не увидите кошку или мышь с дрожащей лапой. А раз неясны истоки болезни - нет и полного излечения. Вы спрашивали о точке отсчета, самом первом "звонке", обозначившем беду. Однажды по дороге на дачу мы заехали на рынок. Помню, выбирали дыню, продавец неожиданно нагрубил. У мужа вдруг задрожала рука - и так дрожит она уже 11 лет. В больнице сказали: "Болезнь Паркинсонизма". Мы открыли медицинские книги, справочники и убедились, что такие больные - долгожители и что болезнь эта неизлечима во всем мире".
В России совсем не много специалистов, близко "знакомых" с недугом, который стал личным врагом для Маргариты Васильевны и ее мужа. Николай Николаевич ЯХНО руководит Клиникой нервных болезней Московской медицинской академии имени И.Сеченова. Проблемой Болезни Паркинсона занимается много лет.
- Николай Николаевич, этот недуг во многом остается загадкой для медицинской науки. Но в последнее время во всем мире ему уделяют большое внимание. С чем связан такой интерес?
- Болезнь Паркинсона - довольно распространенное заболевание. В мире примерно четыре миллиона таких больных, в России от этого заболевания страдают примерно 300 тысяч людей. Действительно, в разных странах ведутся самые активные исследования причин болезни и поиски путей ее лечения. Отчасти это связано с тем, что в обществе растет доля пожилых людей, а значит, и больных становится все больше, ведь чаще всего Болезнью Паркинсона заболевают в возрасте старше 60 лет.
Ее изучение началось в начале ХХ века. Тогда впервые было показано, что происходит при этом недуге. В мозге человека есть определенное ядро нервных клеток. Его называют черной субстанцией, потому что на разрезе оно действительно выглядит как темное пятно. Так вот, при Болезни Паркинсона число этих клеток резко уменьшается. Почему так происходит, понять до конца не удается. Но есть способы хотя бы частично скорректировать дефект. В 50-е годы было обнаружено, что при этой болезни страдает химическое вещество, необходимое для полноценной работы мозга: дофамин. Начался поиск лекарства, способного заменить его. Так появился препарат: леводофа. Когда его создали, газеты писали: "Найден инсулин для паркинсонизма". Казалось, что ситуация похожа на положение с диабетом - ведь инсулины позволяют очень долго и относительно полноценно жить с болезнью. К сожалению, вскоре выяснилось, что это не так. Во-первых, как и у всех лекарств, у леводофы есть побочные эффекты. Но главное, через несколько лет применения лекарства могут возникать очень серьезные осложнения. Сама болезнь порождает множество страданий: и дрожание рук, и замедленность движений, скованность и боли, неустойчивость. Когда мы назначаем препарат, больному становится гораздо лучше. А через несколько лет ему опять плохо, только "по-другому". И эти осложнения лечить еще труднее, чем само заболевание. Как это выглядит? Больной принимает таблетку - и может нормально двигаться. А через полчаса его снова "заковывает". Такое "включение" и "выключение" двигательных возможностей происходит много раз в течение суток.
Слушая профессора, я пыталась представить, во что превращается жизнь человека, внезапно лишенного способности двигаться. Маргарита Васильевна описывает это так:
- После обследований стало ясно, что у мужа поражен участок мозга, который отвечает за все движения, речь, глотание. Только мысль остается по-прежнему ясной. Эта болезнь вырывает из привычной жизни стремительно и, кажется, навсегда. Сначала появился такой тремор, что муж не мог даже расписаться - и вынужден был уволиться с работы. Потом происходила постепенная утрата простейших жизненных навыков: положить платок в карман, застегнуть пуговицу, завязать шнурки, побриться - все это становится невозможным. За семь лет муж раз пять-шесть с трудом выходил из дома. Его мучил тремор всех мышц лица, рук, ног (почти как "ломка" у наркоманов), было трудно ходить, говорить. Все это загоняло в такую депрессию, что не хотелось жить. И так - месяцы, годы... А сейчас мы опять ЖИВЕМ. Я встаю в шесть утра - в его комнате уже свет: сидит и пишет - работает. Однажды муж понял, что способен один выйти на улицу - в тот день он уходил и возвращался раз шесть, все никак не мог поверить в свое счастье.
- Как же случилось это чудо?
- Полтора года назад нам повезло: муж попал в группу больных, которых взяли на испытание препарата "мирапекс". Сначала никто особо не верил в успех лечения. Дозы назначались очень маленькие. И примерно через неделю муж вдруг начал улыбаться, шутить. С этого началось его и наше возвращение к нормальной жизни.
Исстрадавшиеся больные и их близкие сегодня уверены в эффективности нового препарата. Николай Николаевич Яхно, как и любой серьезный ученый, предпочитает быть максимально осторожным в формулировках и не добавлять в свои оценки никаких эмоций.
- Кроме леводофы, мы используем и другие лекарства, в том числе "мирапекс". Задача - или отсрочить применение леводофы и связанных с этим препаратом осложнений или уменьшить его дозу. К сожалению, у большинства пациентов Болезнь Паркинсона еще и провоцирует глубокую депрессию. Так вот, "заменители" леводофы, о которых мы говорим (их называют медицинским термином "агонисты дофамина"), помогают частично снять и депрессию. Сегодня мы имеем основание сказать, что из всех агонистов дофамина, которые у нас есть, "мирапекс" действительно наиболее эффективен и дает меньше всего побочных эффектов.
- Отзывы больных и их родственников о препарате полны восторженных оценок. Но если это лекарство не будет выдаваться им со скидкой или бесплатно, шансов приобрести его самостоятельно практически нет - цена слишком велика. Как вам кажется, насколько обоснованны просьбы пациентов о включении "мирапекса" в список льготных лекарств, которые бесплатно выдаются по жизненным показаниям?
- Логика тут достаточно простая. Если препарата нет, то трудно обеспечить человеку полноценную жизнь. Леводофа улучшает состояние больного, но может способствовать развитию осложнений. По сути, это новое лекарство, конечно, необходимо нашим пациентам по жизненным показаниям. Да, оно довольно дорогое. Но тут, я думаю, нужно фармако-экономическое исследование. Надо просчитать все потери от утраты трудоспособности больных, все затраты на уход за ними, на льготы по инвалидности. И тогда вполне может оказаться, что гораздо выгоднее обеспечить больного препаратом, не говоря уже о моральной стороне дела. Сейчас немало дорогих лекарств. Но многие из них могут сократить расходы общества.
К этому мнению остается добавить лишь немногое. Группа больных болезнью Паркинсона обращалась в Минздрав РФ с просьбой о помощи в обеспечении их лекарством, от которого в самом прямом смысле зависит будущее этих людей. Минздрав ответил, что по закону эти вопросы находятся в ведении местных органов власти. В данном случае решение вопроса зависит от московского Комитета здравоохранения. Оттуда больным пришло разъяснение, что интересующий их препарат не применялся в городских лечебных учреждениях, что в "льготный" список лекарств, отпускаемых пациентам бесплатно или со скидкой, он может быть включен только после проведения соответствующих испытаний на базе московских клиник. Возможно, мне неизвестны какие-то юридические тонкости всего процесса лекарственного обеспечения. Но кажется странным, что авторитет клиники нервных болезней, которой руководит Н.Яхно, и клинической больницы имени С.Боткина, где также испытывался препарат, недостаточен для решения вопроса об этом лекарстве. Оно, кстати, давно одобрено всеми соответствующими инстанциями и свободно продается в аптеках Москвы.
У Маргариты Васильевны есть свой взгляд на взаимоотношения общества и больного человека:
- Мой муж сорок шесть лет работал в гражданской авиации, был ведущим специалистом отрасли. Пенсия у него - 900 рублей. А стоимость препарата на месяц - примерно четыре с половиной тысячи рублей. Да, лечение дорогое, но ведь люди возвращаются к работе! Кстати, Болезнь Паркинсона часто поражает людей умственного труда. Как правило, это профессионалы с огромным опытом работы. Неужели их знания, их квалификация ничего не стоят? И неужели они не заслужили достойной пенсии? Мы готовы всю ее потратить на покупку лекарства, которое возвращает нас к радости жизни. Поймите, был абсолютно беспомощный инвалид, обреченный ползти по длинному беспросветному тоннелю жизни. Сейчас лекарство для него - как дверь из тоннеля, там звезда сияет, там полноценная жизнь, как раньше, до болезни. И что теперь - захлопнуть эту дверь?

Анатомические исследования показали, что на самом деле она состоит из двух частей с очень различными связями и функциями: pars compacta и pars reticulata . Данная классификация была впервые предложена Сано в 1910 году . Pars compacta служит в основном в качестве приёмника сигналов - в цепи базальных ганглиев, поставляя дофамин полосатому телу . Pars reticulata служит в основном в качестве трансмиттера (передатчика), передавая сигналы от базальных ганглиев к другим многочисленным структурам головного мозга.

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 .

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 compacta

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.

Физиология

Чёрная субстанция играет важную роль, благодаря ей осуществляются функции: движения глаз, она регулирует и координирует мелкие и точные движения, в частности пальцев; координирует процессы жевания и глотания . Имеются данные о роли чёрной субстанции в регуляции многих вегетативных функций: дыхания , сердечной деятельности , тонуса кровеносных сосудов. Электростимуляция чёрной субстанции вызывает увеличение артериального давления , частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений.

Чёрная субстанция является важнейшей составной частью дофаминергической системы награды. Она также играет очень большую роль в мотивации и эмоциональной регуляции материнского поведения :141 .

Pars reticulata

Pars reticulata чёрной субстанции является важным процессовым центром в базальных ганглиях. ГАМКергические нейроны в Pars reticulata передают окончательные обработанные сигналы базальных ганглиев в таламус и четверохолмие. Кроме того, Pars reticulata ингибирует дофаминергическую активность в Pars compacta через коллатерали аксонов , хотя и функциональная организация этих связей остается неясной.

Pars compacta

Наиболее известная функции Pars compacta является - управление движениями , однако роль чёрной субстанции в управлении движениями тела является косвенной; электрическая стимуляция этой области чёрной субстанции не приводит к возникновению движений тела. Также, это ядро отвечает за обеспечение синтеза дофамина , который поставляется другим структурам головного мозга , посредством дофаминергических нейронов. Функция дофаминовых нейронов в Pars compacta чёрной субстанции является сложной.

Патологическая физиология

Чёрная субстанция играет весьма значимую роль в развитии многих заболеваний, включая болезнь Паркинсона . В чёрной субстанции расположены тела нейронов, аксоны которых, составляющие нигростриарный путь , проходят через ножки мозга , внутреннюю капсулу и оканчиваются в неостриатуме в виде широкого сплетения терминальных микровезикул с высоким содержанием дофамина . Именно этот путь является тем местом в мозге, поражение которого приводит к формированию синдрома паркинсонизма .

Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона является нейродегенеративным заболеванием, характеризующееся гибелью дофаминергических нейронов в pars compacta чёрной субстанции, причины, которой до сих пор неизвестны. Для болезни Паркинсона характерны двигательные нарушения: тремор , гипокинезия , мышечная ригидность , постуральная неустойчивость , а также вегетативные и психические расстройства - результат снижения тормозящего влияния бледного шара (globus pallidus ), расположенного в переднем отделе головного мозга, на полосатое тело (striatum ). Повреждение нейронов паллидума приводит к «торможению торможения» периферических двигательных нейронов (мотонейронов спинного мозга). На данный момент болезнь неизлечима, однако существующие методы консервативного и оперативного лечения позволяют значительно улучшить качество жизни больных . С помощью позитронно-эмиссионной томографии доказано, что темпы дегенерации нейронов чёрной субстанции при болезни Паркинсона намного выше, чем при нормальном старении .

Шизофрения

Известно, что повышение уровня дофамина участвует в развитии шизофрении. Однако большая дискуссия продолжается и по сей день вокруг этой теории, которая широко известна как «дофаминовая теория шизофрении». Несмотря на разногласия, антагонисты дофамина остаются стандартными средствами лечения шизофрении. Эти антагонисты включают препараты первого поколения (типичные) антипсихотики , такие как производные бутирофенона , фенотиазина и тиоксантена . Эти препараты были в значительной степени заменены препаратами второго поколения (атипичными нейролептиками), такими как клозапин и рисперидон . Следует отметить, что эти препараты вообще не действуют на дофамин-продуцирующие нейроны, также и на рецепторы постсинаптических нейронов.

Другие, немедикаментозные доказательства в поддержку гипотезы дофамина , связанные с чёрной субстанцией, включают структурные изменения в pars compacta, такие как сокращение размеров синаптических окончаний. Другие изменения в чёрной субстанции включают повышенную экспрессию NMDA-рецепторов в структуре и снижение экспрессии дисбиндина . Дисбиндин, который был (спорно) связан с шизофренией, может регулировать высвобождение дофамина, и показатель низкой экспрессией дисбиндина в чёрной субстанции может иметь важное значение в этиологии шизофрении.

С угнетением дофаминергической передачи в нигростриарной системе (блокадой дофаминовых Д2-рецепторов ) при использовании нейролептиков связывают развитие экстрапирамидных побочных эффектов : паркинсонизма , дистонии , акатизии , поздней дискинезии и др.

Различные независимые исследования показали, что многие лица, страдающие шизофренией, имеют повышенный поток дофамина и серотонина , поступающего в постсинаптические нейроны мозга. Эти нейромедиаторы являются частью так называемой «системы вознаграждения » и вырабатываются в больших количествах во время позитивного по представлению пациента опыта типа секса, наркотиков, алкоголя, вкусной еды, а также стимуляторов ассоцированных с ними. Нейробиологические эксперименты показали, что даже воспоминания о позитивном опыте могут увеличить уровень дофамина , поэтому данный нейромедиатор используется мозгом для оценки и мотивации, закрепляя важные для выживания и продолжения рода действия. Например, мозг лабораторных мышей вырабатывал дофамин уже даже во время предвкушения ожидаемого удовольствия. Однако некоторые пациенты умышленно перенапрягают эту систему вознаграждения, искусственно вызывая приятные для них воспоминания и мысли снова и снова, поскольку таким образом натурально производятся нейромедиаторы хорошего настроения, теряя при этом самоконтроль. Это похоже на наркотическую зависимость, ведь практически все наркотики прямо или косвенно нацелены на систему вознаграждения мозга и насыщают его структуры дофамином . Если пациент продолжает перестимулировать свою систему вознаграждения, то постепенно мозг адаптируется к чрезмерному потоку дофамина , производя меньше гормона и уменьшая количество рецепторов в системе вознаграждения . В результате химическое воздействие на мозг уменьшается, понижая способность пациента наслаждаться вещами, от которых он раньше получал удовольствие . Это понижение заставляет пациента, зависимого от дофамина , усиливать свою «мыслительную деятельность» пытаясь привести уровень нейромедиаторов в нормальное для него состояние - этот эффект известен в фармакологии как толерантность . Дальнейшее привыкание может постепенно привести к очень тяжелым изменениям в нейронах и других структурах мозга, и потенциально может в долговременной перспективе нанести серьёзный ущерб здоровью мозга . Современные антипсихотические препараты нацелены на блокировку функций дофамина . Но, к сожалению, эта блокировка иногда также вызывает и приступы депрессии, что может усилить зависимое поведение пациента . Когнитивно-поведенческая психотерапия (КПТ), проводимая профессиональным психологом, также может помочь пациентам эффективно контролировать свои настойчивые мысли, поднять самооценку, понять причины депрессии и объяснить им долговременные негативные последствия дофаминовой зависимости . «Дофаминовая теория» шизофрении стала очень популярной в психиатрии в связи с эффективностью атипичных антипсихотиков, блокирующих нейромедиаторы , однако многие психологи не поддерживают эту теорию, считая её «упрощенной», также существует несколько различных течений внутри сторонников теории .

Повреждения чёрной субстанции

Так при перерезке билатеральных путей, идущих из чёрной субстанции в стриатум , вызывают у животных неподвижность, отказ от еды и питья, отсутствие ответов на раздражение из внешнего мира. Повреждение чёрной субстанции человека, приводит к произвольным движениям головы и рук, когда больной сидит спокойно (болезнь Паркинсона) . Нередко, возникает т. н. экстрапирамидный синдром - проявление дисфункции экстрапирамидной (стриопаллидарной) системы в виде:

1. гипокинезии (олигокинезии), то есть уменьшением двигательной инициативы и затруднениями при переходе из состояния покоя в состояние движения и наоборот,
2. брадикинезии , замедлением движений и уменьшением их амплитуды,
3. преобладанием сгибательной позы (согнутая спина, наклонённая к груди голова, согнутые в логтях и лучезапястных руки и в коленях - ноги),
4. монотонной, тихой и глухой речью,
5. отсутствием содружественных движений,
6. гиперкинезами (тремор, торсионный спазм, атетоз, хорея, миоклонии, локализованный спазм).

При этом некоторые гиперкинезы (хореические) связаны с мышечной гипотонией .

Химические воздействия на чёрную субстанцию

Химические воздействия и изменения чёрной субстанции, происходящие на молекулярном уровне играют важную роль, в таких областях медицины , как нейрофармакология и токсикология. Различные соединения, такие как леводопа и МФТП (метилфенилтетрагидропиридин) используются для лечения и изучения болезни Паркинсона , а также многие другие препараты оказывают влияние на substantia nigra .

Леводопа

Чёрная субстанция является главной целью химической терапии, при лечении болезни Паркинсона . Леводопа (L-ДОФА), предшественник дофамина, является наиболее часто назначаемым противопаркинсоничесим препаратом. Особенно эффективна леводопа в лечении пациентов на ранних стадиях болезни Паркинсона, хотя препарат не теряет своей эффективности с течением времени . Благодаря прохождению через ГЭБ , леводопа повышает уровень необходимого дофамина в чёрной субстанции, таким образом, облегчая симптомы болезни Паркинсона. Недостатком лечения леводопы является то, что она устраняет симптомы болезни Паркинсона, при котором регистрируется низкий уровень дофамина, а не причину - смерть дофаминергических нейронов чёрной субстанции.

МФТП

В 1984 году Лэнгстоном (Langston) и сотрудниками были проведены опыты, доказывающие прямое влияние МФТП на блокаду образования дофамина , приводящее к болезни Паркинсона . В настоящее время это вещество используется для моделирования болезни Паркинсона, с целью её изучения и возможного лечения в лаборатории. Опыты на мышах показали, что восприимчивость к МФТП увеличивается с возрастом .

Кокаин

Амфетамины

Примечания

1. Foundational Model of Anatomy
2. Худайбердиев, Х. Х. Нейрохирургическая анатомия чёрного вещества головного мозга: автореф. дисс. … канд. мед наук / Х. Х. Худайбердиев. - Ленинград, 1970. - 15 стр
3. Tubbs R. S., Loukas M., Shoja M. M., Mortazavi M. M., Cohen-Gadol A. A. Félix Vicq d"Azyr (1746-1794): early founder of neuroanatomy and royal French physician (англ.) // Childs Nerv Syst: journal. - 2011. - July (vol. 27 , no. 7 ). - P. 1031-1034 . - DOI :10.1007/s00381-011-1424-y . - PMID 21445631 .
4. Sano, T. Beitrag zur vergleichenden Anatomie der Substantia nigra, des Corpus Luysii und der Zona incerta (нем.) // Mschr Psychiat Neurol: magazin. - 1910. - Bd. 28 , Nr. 1 . - S. 26-34 . - DOI :10.1159/000209678 .
5. АНАТОМИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЛЕКЦИЯ 4. СРЕДНИЙ МОЗГ (mesencephalon) (неопр.) . Дата обращения 15 августа 2013. Архивировано 22 октября 2013 года.
6. Globus pallidus – an overview | ScienceDirect Topics (англ.) . www.sciencedirect.com . Дата обращения 12 июня 2018.
7. (неопр.) . Дата обращения 17 марта 2013. Архивировано 4 марта 2016 года.
8. ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ СРЕДНЕГО МОЗГА КРЫС (неопр.) . Дата обращения 19 марта 2013.
9. Nauta, Haring J. W.; Cole, Monroe. Efferent projections of the subthalamic nucleus: An autoradiographic study in monkey and cat (англ.) // The Journal of Comparative Neurology (англ.) русск. : journal. - 1978. - Vol. 180 , no. 1 . - P. 1-16 . - DOI :10.1002/cne.901800102 . - PMID 418083 . Шаблон:Better source
10. Carpenter, Malcolm B.; Nakano, Katsuma; Kim, Ronald. Nigrothalamic projections in the monkey demonstrated by autoradiographic technics (англ.) // The Journal of Comparative Neurology (англ.) русск. : journal. - 1976. - Vol. 165 , no. 4 . - P. 401-415 . - DOI :10.1002/cne.901650402 . - PMID 57125 .
11. Deniau, J.M.; Kitai, S.T.; Donoghue, J.P.; Grofova, I. Neuronal interactions in the substantia nigra pars reticulata through axon collaterals of the projection neurons (англ.) // Experimental Brain Research (англ.) русск. : journal. - 1982. - Vol. 47 . - DOI :10.1007/BF00235891 .
12. Марков А. Эволюция человека. Книга 2. Обезьяны, нейроны и душа. - Corpus , 2011. - Т. 2. - 512 с. - (Династия). - 5000 экз. - ISBN 978-5-271-36294-1 , 978-5-17-078089-1, 978-5-17-078089-1.
13. Hodge, Gordon K.; Butcher, Larry L. Pars compacta of the substantia nigra modulates motor activity but is not involved importantly in regulating food and water intake (англ.) // Naunyn-Schmiedeberg"s Archives of Pharmacology (англ.) русск. : journal. - 1980. - Vol. 313 , no. 1 . - P. 51-67 . - DOI :10.1007/BF00505805 . - PMID 7207636 .
14. Биохимия нигро-стриарной системы. Черная субстанция при паркинсонизме (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 19 марта 2013. Архивировано 17 января 2013 года.
15. Яхно Н. Н., Штульман Д. Р. Болезни нервной системы. - М.: Медицина, 2001. - Т. 2. - С. 76-95. - 744 с. - ISBN 5-225-04540-5
16. Яхно Н. Н., Штульман Д. Р. Болезни нервной системы. - М.: Медицина, 2001. - Т. 2. - С. 76-95. - 744 с.
17. Малин Д. И., Козырев В. В., Равилов Р. С. Экстрапирамидные побочные эффекты нейролептиков: классификация и современные способы коррекции // Психиатрия и психофармакотерапия. - 2001. - Вып. 3 (6) . Архивировано 8 декабря 2012 года.
18. Справочное руководство по психофармакологическим и противоэпилептическим препаратам, разрешенным к применению в России / Под ред. С. Н. Мосолова. - 2-е, перераб. - М. : «Издательство БИНОМ», 2004. - С. 17. - 304 с. - 7000 экз. - ISBN 5-9518-0093-5 .
19. The Dopamine Hypothesis of Schizophrenia: Version III-The Final Common Pathway (неопр.) (недоступная ссылка) Архивировано 7 апреля 2010 года.
20. Increased Striatal Dopamine Transmission in Schizophrenia: Confirmation in a Second Cohort (неопр.) . Архивировано 23 августа 2011 года.
21. Presynaptic Regulation of Dopamine Transmission in Schizophrenia (неопр.) . Архивировано 23 августа 2011 года.
22. Dysconnection in Schizophrenia: From Abnormal Synaptic Plasticity to Failures of Self-monitoring (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 18 марта 2013. Архивировано 13 августа 2010 года.
23. Ваш мозг во время секса (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 18 марта 2013. Архивировано 29 марта 2013 года.
24. Удовольствие: дофамин (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 18 марта 2013. Архивировано 8 мая 2013 года.
25. (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 18 марта 2013. 9 марта 2013 года.
26. Placebo and Nocebo Effects Are Defined by Opposite Opioid and Dopaminergic Responses (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 18 марта 2013. Архивировано 4 апреля 2012 года.

Неделю назад мы начали два больших цикла материалов, которые призваны рассказать о том, как устроен мозг и как он работает. Это проекты «Как устроен мозг?» — об отделах, тканях и клетках головного мозга и, совместно с Институтом биоорганической химии РАН имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, «Нейромолекулы» — о тех веществах, которые всеми этими тканями и клетками управляют. На той неделе мы начали статьями про белое вещество и про лекарство-нейрояд ботулотоксин . 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, о котором мы писали на прошлой неделе. 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.

МТФП

А совсем недавно мы уже писали о возможном спасении от болезни Паркинсона пересадкой нервных клеток, снабжающих чёрное вещество дофамином. И о том, что такие нервные клетки можно вырастить из собственных клеток кожи пациента.

Слева —клетки кожи (фибробласты), справа — выращенные из них нейроны

Ну а в среду читайте на нашем портале материал про главный «продукт » чёрного тела: дофамин. Про него напишут сотрудники Института биоорганической химии РАН.

Анастасия Шешукова

Также известная как черное вещество, черное ядро.

Латинское название: substantia nigra.

Уже из названия следует, что главной отличительной особенностью этого участка ствола головного мозга является его цвет. За темную окраску этого нейронного скопления отвечает пигмент меланин, а именно нейромеланин. За счёт равномерного окрашивания этот участок принимается зачастую, как целостный компонент, однако это не так. В черном веществе выделяют компактную часть и сетчатую часть.

Черная субстанция в головном мозге

В среднем мозге черная субстанция расположена вентральнее , в ножках мозга. Она заполняет их по всей высоте, а в поперечнике составляет его среднюю треть. Клетки компактного слоя расположены дорсально по отношению к клеткам, составляющим сетчатый слой.

Если говорить о волокнах, аксонах нервов, проходящих в черном веществе, необходимо рассматривать весь комплекс экстрапирамидной системы. Понять о взаимодействиях черного вещества, стриопаллидарной системы, ретикулярной формации становится проще, если помнить о процессах филогенеза и эволюции.

Эволюция

Не секрет, что в процессе филогенеза головной мозг «обрастал» нервными структурами, связями. Так вот, экстрапирамидная система – это древний мозг. Эта система иннервировала движения (которые были элементарными) наших далёких предков. В процессе эволюции сложнее становились и движения, и структура мозга.

Раньше для обслуживания движений было достаточно палеостриатума (самая первая экстрапирамидная система), в состав которого входили бледный шар, отдающий волокна через черную субстанцию и ретикулярную формацию в спинной мозг и далее по мышцам-мишеням.

Разрастаясь, головной мозг обрел такие структуры как хвостатое ядро и скорлупа – неостриатум. Если у многих млекопитающих эта система всё ещё способна поддерживать некоторые движения без задействия пирамидной системы (что доказано экспериментально), то у человека эта способность экстрапирамидной системы редуцирована.

Функции

В человеческом мозге черное вещество выполняет добавочную функцию, доводя наши движения до плавности, позволяя им быть более объемными, точными, позволяет нам статично пребывать в определенных позах, быстро их менять, что, например, позволяет нам выражать эмоции.

В конечном счете роль черной субстанции - регуляция экстрапирамидной системы, воздействие на нее изнутри благодаря волокнам, преимущественно проходящим через компактную часть.

Помимо этого без черной субстанции были бы невозможны такие важные функции как глотание, жевание и даже дыхание.

Тракты

Все волокна, проходящие через чёрное вещество можно поделить на две большие группы: афферентные и эфферентные.

Пути волокон, проходящих через чёрное вещество среднего мозга:

• Прямой путь. Начинается из коры больших полушарий, далее попадает и продолжает движение от полосатого тела к ретикулярной части черного вещества, после чего доходит до медиального бледного шара. Далее через таламус сигнал попадает в двигательную кору. Он образован ГАМКергическими волокнами и, как следствие, тормозящий.
• Непрямой путь. Кора головного мозга – полосатое тело (стриатум) – латеральный бледный шар – субталамическое ядро – ретикулярная часть черной субстанции – медиальный бледный шар – таламус – двигательная кора. При этом часть волокон от субталамическое ядра приходят в латеральный бледный шар. К субталамическому ядру стремятся ГАМКергические волокна, дальше же движутся глутаматергические и, следовательно, возбуждающие.
• Допаминергический путь. Основные волокна, проходящие через компактную часть черного вещества, соединяют между собой хвостатое ядро и скорлупу (полосатое тело). По этой причине путь также называют нигростриарным.

Прямой и непрямой пути вместе являются частью кортико-стриарно-паллидо-таламокортикального круга. Допаминергический путь в нём играет роль модулятора.

Поражения

Наибольшую клиническую значимость имеет дофаминергический путь компактной части черного вещества. Патология этой части ствола (нарушение выработки дофамина, появление в синапсах телец Леви) ведет к нарушению взаимосвязи между участками стриопаллидарной системы и появлению такого симптомокомплекса, как паркинсонизм. Клиническая картина представлена триадой симптомов.

Научных синонимов у этого состояния, характерного для болезни Паркинсона множество. Вот некоторые синдромы: акинетико-ригидный, амиостатический, гипокинетически-гипертонический, паллидонигральный.

Триада симптомов:

• акинез, гипокинез - проявляется замедленными движениями, ограниченными по объему. Полностью патогенез конкретного симптома остаётся неясным.
• ригидность - снижение тонуса мышц
• тремор - антагонистический тремор усиливается в покое, ослабевает при целенаправленных движениях.

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.

Главная » Для начинающих » Черная субстанция ядро располагается в. Функции черного вещества головного мозга