Функции стриопаллидарной системы, лимбической системы и коры полушарий большого мозга

Головной мозг – жизненно важный симметричный орган, контролирующий все функции организма и отвечающий за поведение человека. Его вес у младенцев составляет не более 300 г, с возрастом может достигать 1,3-2 кг. Высоко организованный орган состоит из миллиардов нервных клеток, соединённых между собой нейронными связями. Сеть нервных волокон имеет запутанную структуру и представляет одно из сложнейших образований в теле человека.

Анатомия головного мозга человека

Мозг разделён на два больших полушария, поверхность которых покрыта множеством извилин. Сзади располагается мозжечок. Ниже помещается ствол, переходящий в спинной мозг. Ствол и спинной мозг с помощью нервной системы подают команды мышцам и железам. А в обратном направлении к ним поступают сигналы от внешних и внутренних рецепторов.

Сверху головной мозг покрывает черепная коробка, защищающая его от внешнего воздействия. Кровь, поступающая через сонные артерии, снабжает мозг кислородом. Если по каким-то причинам происходит нарушение функционирования главного органа, то это приводит к тому, что человек переходит в вегетативное (растительное) состояние.

Структура головного мозга

Мягкая оболочка мозга состоит из рыхлой соединительной ткани с пучками коллагеновых волокон, образующих сложную густую сеть. Она тесно сращена с поверхностью мозга и проникает во все щели и борозды, включает крупные артериальные вены, доставляющие кислород к органу.

Паутинная мозговая оболочка содержит цереброспинальную жидкость, которая выполняет амортизирующую функцию и отвечает за регулирование внеклеточной среды между нервными клетками. Прозрачный тонкий паутинный слой заполняет пространство между мягкой и твёрдой оболочкой.

Твёрдая оболочка мозга – это крепкая толстая пластина, состоящая из парных листков и имеющая довольно плотную структуру. Она прилегает внутренней гладкой поверхностью к мозгу, а верхняя её часть срастается с черепом. В местах крепления пластины с костями образуются синусы – венозные пазухи без клапанов. Твёрдая оболочка играет немаловажную роль в предохранении мозгового вещества от травм.

Что собой представляют базальные ядра

Базальные или подкорковые ядра в головном мозге представляют собой небольшое скопление серого вещества. Серая масса состоит из нервных узлов (аксоны, дендриты и вспомогательная нервная ткань), которые соединяясь между собой, образуют своеобразную цепь.

Базальные ганглии залегают в глубоких мозговых структурах и выступают в роли связующего звена для передачи информации между правым и левым полушарием. Такая связь позволяет мозгу функционировать как единому механизму.

Длинные отростки, отходящие от нервных узлов (аксоны) обеспечивают прием и передачу импульсов в другие отделы ЦНС. Базальные ядра или «подкорка», тесно взаимодействуют с системами по контролю движений (кортикоспинальная и мозжечковая).

Включения серой субстанции находятся в толще белого вещества. На стадии эмбриогенеза базальные ядра формируются из временной структуры – ганглионарный бугорок. Он выступает в роли источника нейронов, для формирования зрелых структур ЦНС.

Ядра находятся около основания мозга, немного сбоку от зрительных бугров. Базальные ганглии анатомически являются структурной единицей переднего отдела мозга.

Функциональность «подкорки» объединена в две системы:

1. Стриопаллидарная – выступает в роли главного передатчика информации между стволом ЦНС и корой.
2. Лимбическая – обеспечивает связь между структурами, которые находятся между таламической областью.

Данные системы включают в себя разные структурные единицы «подкорки».

Отделы головного мозга

Большие полушария делятся на четыре зоны. На картинке ниже представлено расположение долей коры головного мозга:

1. Голубым цветом обозначена лобная часть.
2. Фиолетовым – теменная область.
3. Красным – затылочная зона.
4. Жёлтым – височная доля.

Таблица отделов головного мозга

В таблице отделов головного мозга представлены основные функции высшего органа. Малейший сбой в работе нервной системы приводит к серьёзным осложнениям и неблагоприятно сказывается на всём организме человека. Рассмотрим самые частые патологии, связанные с нарушением деятельности мозга.

Симптомы нарушения работы базальных ядер

При повреждении или нарушении функции базальных ядер возникают симптомы, связанные с нарушением координации и точности движений. Такие явления именуются собирательным понятием «дискинезия
», которое, в свою очередь, подразделяется на два подвида патологий: гиперкинетические и гипокинетические нарушения. К симптомам нарушения деятельности базальных ганглиев относится:

• акинезия;
• обеднение движений;
• произвольные движения;
• замедленные движения;
• повышение и понижение тонуса мышц;
• тремор мускулов в состоянии относительного покоя;
• десинхронизация движений, отсутствие между ними координации;
• обеднение мимики, скандированный язык;
• беспорядочные и аритмические движения мелких мышц кисти или пальцев, всей конечности или части целого тела;
• патологические непривычные для больного позы.

В основе большинства проявлений патологической работы базальных ядер лежит нарушения нормального функционирования нейромедиаторных систем мозга, в частности – дофаминэргической модулирующей системы мозга. Кроме этого, однако, причинами возникновения симптомов служат перенесенные инфекции, механические травмы головного мозга или врожденные патологии.

• Последствия нарушений физиологии
• Особенности строения базальных узлов
• Функции базальных ядер
• Синдромы поражения экстрапирамидной системы
• Патологические состояния ядер
• Функции базальных ядер
• Функции, связанные с этой подкорковой структурой
• Анатомия и физиология базальных ядер
• ПРЕДМЕТЫ

Поражение базальных ядер

Базальные ядра (ганглии) – это отдельные скопления серого вещества в подкорковой части больших полушарий. Одним из главных образований является хвостатое ядро (nucleus caudatus). От таламуса его отделяет белая полоска – внутренняя капсула. Ганглия состоит из головки хвостатого ядра, тела и хвоста.

Основные расстройства при неправильном функционировании ядер:

• нарушение координации движения;
• непроизвольное дрожание конечностей;
• невозможность освоения новых навыков;
• неспособность контролировать поведение.

Рассмотрим клинические проявления при поражении хвостатого ядра.

Хвостатое ядро

Целенаправленное действие

Обзор нейровизуализационных исследований, анатомических исследований связности хвостатого ядра и поведенческих исследований показывает роль хвостатого тела в исполнительном функционировании. Исследование пациентов с болезнью Паркинсона (см. Ниже) также может способствовать увеличению количества доказательств.

Двусторонний подход к нейровизуализации (включая ПЭТ и фМРТ ) и анатомические исследования выявляют сильную взаимосвязь между хвостатым и кортикальным слоями, связанными с исполнительным функционированием: «неинвазивные измерения анатомической и функциональной связи у людей демонстрируют четкую связь между хвостатым отростком. и исполнительные лобные области «. [14]

Между тем, поведенческие исследования предоставляют еще один уровень аргументации: недавние исследования показывают, что хвостатое тело имеет фундаментальное значение для целенаправленных действий, то есть «выбора поведения, основанного на меняющихся ценностях целей и знания о том, какие действия приводят к каким результатам. . » [14] В одном из таких исследований были представлены крысы с рычагами, которые запускали высвобождение раствора со вкусом корицы. После того, как крысы научились нажимать на рычаг, исследователи изменили ценность результата (крыс учили не любить аромат либо из-за того, что им давали слишком много аромата, либо из-за того, что крысам становилось плохо после питья раствора) и эффектов. наблюдались. Нормальные крысы реже нажимали на рычаг, в то время как крысы с поражениями хвостатого тела не подавляли поведение так эффективно. Таким образом, исследование демонстрирует связь между хвостатым и целенаправленным поведением; крысам с поврежденными хвостатыми ядрами было трудно оценить изменяющуюся ценность результата. [14] В исследовании поведения людей, проведенном в 2003 году, аналогичный процесс был повторен, но на этот раз решение заключалось в том, доверять ли другому человеку, когда на карту поставлены деньги. [15] Хотя здесь выбор был гораздо более сложным — испытуемых не просто просили нажать на рычаг, а нужно было взвесить множество различных факторов — в основе исследования по-прежнему лежал поведенческий отбор, основанный на изменении значений результаты.

Короче говоря, нейровизуализация и анатомические исследования подтверждают утверждение о том, что хвостатое тело играет роль в исполнительном функционировании, в то время как поведенческие исследования углубляют наше понимание того, как хвостатое тело направляет некоторые из наших процессов принятия решений.

объем памяти

Подкорковая петля дорсально-префронтальной коры, вовлекающая хвостатое ядро, была связана с дефицитом рабочей памяти, особенно у больных шизофренией . Функциональная визуализация показала активацию этой подкорковой петли во время выполнения задач рабочей памяти у приматов и здоровых людей. Хвостатое тело также может быть связано с дефицитом рабочей памяти еще до начала болезни. Было обнаружено, что объем хвостатого ядра обратно связан с персеверативными ошибками при выполнении задач с пространственной рабочей памятью. [16] [17]

Миндалины отправляет прямые проекции на хвостатое ядро. И миндалина, и хвостатое ядро ​​имеют прямые и косвенные проекции на гиппокамп . Влияние миндалевидного тела на обработку памяти в хвостатом ядре было продемонстрировано открытием, что повреждения, вовлекающие связи между этими двумя структурами, «блокируют улучшающие память эффекты оксотреморина, введенного в хвостатое ядро». В исследовании с участием крыс, прошедших тренировку в водном лабиринте, было обнаружено, что хвостатое ядро ​​улучшает память о тренировках с визуальными сигналами после того, как амфетамин был введен после тренировки в хвостатое тело. [18]

Обучение

В исследовании 2005 года испытуемых просили научиться классифицировать визуальные стимулы, классифицируя изображения и получая отзывы о своих ответах. Активность, связанная с успешным классификационным обучением (правильная категоризация), была сосредоточена на теле и хвосте хвостатого тела, в то время как деятельность, связанная с обработкой обратной связи (результат неправильной категоризации), была сосредоточена на голове хвостатого тела. [19]

Спать

Двусторонние поражения в головке хвостатого ядра у кошек коррелировали с уменьшением продолжительности глубокого медленного сна во время цикла сон-бодрствование. При уменьшении общего объема глубокого медленноволнового сна переход кратковременной памяти в долговременную также может отрицательно сказаться. [20] Однако влияние удаления хвостатого ядра на характер бодрствования кошек не было постоянным. Нормализация была обнаружена через три месяца после абляции хвостатого ядра . Это открытие могло быть связано с взаимосвязанной природой ролей хвостатого ядра и лобной коры в управлении уровнями активации центральной нервной системы . У кошек с удаленным хвостатым концом, хотя они постоянно гиперактивны, наблюдалось значительное сокращение времени сна с быстрым движением глаз (REMS), которое длилось всего около двух месяцев. Однако у афронтальных кошек наблюдалось постоянное уменьшение времени REMS и только временный период гиперактивности. [21]

В отличие от ассоциаций между «глубоким», быстрым сном и хвостатым ядром, исследование, включающее измерения ЭЭГ и фМРТ во время циклов сна человека, показало, что хвостатое ядро ​​демонстрирует пониженную активность во время медленного сна на всех стадиях сна. [22] Кроме того, исследования объема хвостатого ядра человека у пациентов с врожденным синдромом центральной гиповентиляции (CCHS) установили корреляцию между CCHS и значительным уменьшением объема левого и правого хвостатого ядра . CCHS — это генетическое заболевание, которое влияет на цикл сна из-за снижения желания дышать. Таким образом, предполагается, что хвостатое ядро ​​играет роль в циклах сна человека. [23]

Эмоции

Хвостатое ядро ​​участвует в реакции на визуальную красоту и считается одним из «нейронных коррелятов романтической любви». [24] [25]

Поведение приближения-привязанности и аффект также контролируются хвостатым ядром. Кошки с двусторонним удалением хвостатых ядер настойчиво приближались и следовали за объектами, пытаясь связаться с целью, при этом проявляя дружелюбный настрой, вызывая топот передних конечностей и мурлыканье. Величина поведенческих реакций коррелировала со степенью удаления ядер. Сообщения о пациентах-людях с избирательным повреждением хвостатого ядра показывают одностороннее повреждение хвостатого ядра, приводящее к потере инстинкта, обсессивно-компульсивному расстройству , персеверативному поведению, связанному со стимулами , и гиперактивности. Большинство из этих недостатков можно классифицировать как связанные с поведением приближения и привязанности, от приближения к цели до романтической любви. [12]

Язык

Исследования нейровизуализации показывают, что люди, которые могут общаться на нескольких языках, активируют одни и те же области мозга независимо от языка. Публикация 2006 года исследует этот феномен и определяет хвостатое тело как центр языкового контроля. Пожалуй, наиболее показательный случай наблюдался у трехъязычного субъекта с поражением хвостатого ядра. Пациентка сохранила понимание речи на трех своих языках, но когда ее попросили воспроизвести язык, она невольно переключилась между тремя языками. Вкратце, «эти и другие данные, полученные с двуязычными пациентами, предполагают, что левое хвостатое тело требуется для мониторинга и контроля лексических и языковых альтернатив в производственных задачах». [26] [27]

Локальные деформации формы медиальной поверхности хвостатого тела коррелировали с речевой способностью к обучению у женщин и количеством ошибок настойчивости при выполнении задач рабочей памяти на пространственную и вербальную беглость у мужчин. В частности, больший объем хвостатого ядра был связан с лучшей вербальной беглостью. [16]

Неврологическое исследование глоссолалии показало значительное снижение активности левого хвостатого ядра во время глоссолалии по сравнению с пением на английском языке. [28]

Пороговый контроль

Мозг содержит большие скопления нейронов, взаимно связанных возбуждающими синапсами , образуя большую сеть элементов с положительной обратной связью . Трудно понять, как такая система может работать без какого-либо механизма, предотвращающего взрывное срабатывание. Есть некоторые косвенные доказательства [29], что хвостатое тело может выполнять эту регуляторную роль, измеряя общую активность коры головного мозга и контролируя пороговый потенциал .

Гиперкинез

Заболевание обусловлено неконтролируемыми самопроизвольными движениями группы мышц. Недуг возникает на фоне поражения нервных клеток базальных ядер, в частности, хвостатого тела и внутренней капсулы. Провоцирующие факторы:

• детский церебральный паралич;
• интоксикация;
• стресс;
• энцефалит;
• врождённые патологии;
• травмы головы;
• болезни эндокринной системы.

Общие симптомы:

• непроизвольное сокращение мышц;
• тахикардия;
• частое моргание;
• зажмуривание глаз;
• спазмы мышц лица;
• высовывание языка;
• боли в нижней части живота.

Осложнения при гиперкинезе приводят к ограничению подвижности суставов. Болезнь неизлечима, но при помощи медикаментозных средств и физиотерапии можно уменьшить симптомы и облегчить состояние человека.

Патологические состояния ядер

Среди патологий базальных ганглиев чаще всего встречаются следующие:

Корковый паралич

. Эта патология образуется вследствие поражения бледного шара и стриопаллидарной системы в целом. Паралич сопровождается тоническими судорогами ног или рук, туловища, головы. Больной с корковым параличом совершает хаотические медленные движения с небольшим размахом, вытягивает губы и двигает головой. На его лице выступает гримаса, он перекашивает рот.
Болезнь Паркинсона
. Эта патология проявляется мышечной ригидностью, оскудением двигательной активности, тремором и неустойчивостью положения тела. Современная медицина, к сожалению, кроме симптоматической терапии, не имеет других альтернатив. Препараты лишь снимают проявления болезни, не устраняя ее причину.
Болезнь Гетингтона
– генетически обусловленная патология базальных ядер. Кроме физических проявлений болезни (хаотичные движения, непроизвольные сокращения мышц, отсутствие координации, скачкообразные движения глаз), пациенты также страдают психическими расстройствами. С прогрессированием патологии больные претерпевают качественные изменения личности, ослабляются их умственные способности, теряется способность абстрагировано мыслить. На исходе патологии, как правило, перед врачами предстает депрессивный, панический, эгоистичный и агрессивный пациент с ослабевшими когнитивными способностями.

Гипокинезия

Поражение хвостатого ядра головного мозга является частой причиной развития недуга, связанного с уменьшением двигательной функции человека.

Симптомы и последствия:

• гипотония;
• нарушение всасываемости кишечника;
• ухудшение функционирования органов чувств;
• снижение вентиляции лёгких;
• атрофия сердечной мышцы;
• застой крови в капиллярах;
• брадикардия;
• дегенеративные изменения осанки.

Падение артериального давления приводит к снижению не только физической активности, но и умственной деятельности. На фоне гипокинезии утрачивается работоспособность, и человек полностью выпадает из социума.

Болезнь Паркинсона

При заболевании происходят дегенеративные изменения в нейронах, что приводит к потере контроля над движениями. Клетки перестают вырабатывать дофамин, который отвечает за передачу импульсов между хвостатым ядром и чёрным веществом. Болезнь считается неизлечимой и носит хронический характер.

Начальные симптомы:

• изменение почерка;
• замедленность движений;
• тремор конечностей;
• депрессия;
• напряжённость мышц;
• неразборчивость речи;
• нарушение походки, осанки;
• застывшее выражение лица;
• забывчивость.

При появлении одного из симптомов следует обратиться к неврологу.

Последствия нарушений физиологии

Отклонения в строении или функционировании ядер мозга сразу же приводят к следующим симптомам:

• движения становятся медленными и неуклюжими;
• нарушается их координация;
• появление произвольных сокращений и расслаблений мышц;
• тремор;
• невольное произношение слов;
• повторение однообразных несложных движений.

Фактически эти симптомы и дают понять о предназначении ядер, чего явно недостаточно, чтобы узнать об их истинных функциях. Периодически наблюдаются и проблемы с памятью. При наличии этих симптомов необходимо обратиться к врачу. Он назначит комплекс исследований и процедур для проведения более точной диагностики в виде:

• ультразвукового исследования головного мозга;
• компьютерной томографии;
• сдачи анализов;
• прохождения специальных тестов.

Все эти меры помогут определить степень поражения, если оно есть, а также назначить курс лечения специальными препаратами. В некоторых ситуациях лечение может стать пожизненным.

К таким нарушениям относятся:

• дефицитарность ганглий (функциональная). Появляется у детей в связи с генетической несовместимостью их родителей (так называемое смешивание кровей разных рас и народов) и зачастую передаётся по наследству. В последнее десятилетие людей с подобными отклонениями все больше и больше. Возникает и у взрослых и перетекает в болезнь Паркинсона или Гентингтона, а также подкорковый паралич;
• киста базальных ганглий – результат неправильного обмена веществ, питания, атрофирования тканей мозга и воспалительных процессов в нём. Самым тяжелым симптомом является кровоизлияние в мозг, после которого вскоре наступает смерть. Опухоль хорошо различима на МРТ, не имеет тенденций к увеличению, не причиняет неудобств больному.

Хорея Гентингтона

Хорея – патология нервной системы, передающаяся по наследству. Недуг проявляется психическими отклонениями, гиперкинезом и слабоумием. Нарушение двигательной функции обусловлено порывистыми движениями, которые не поддаются контролю человека. При заболевании возникает поражение базальных ганглиев, в том числе хвостатого ядра. Хотя учёные обладают достаточными сведениями об анатомии головного мозга человека, хорея до сих пор мало изучена.

Симптомы:

• неусидчивость;
• резкие взмахи руками;
• снижение мышечного тонуса;
• судороги;
• нарушения памяти;
• причмокивания, вздохи;
• непроизвольная мимика;
• вспыльчивость;
• пританцовывающая походка.

Осложнения при хорее:

• неспособность к самообслуживанию;
• пневмония;
• психозы;
• сердечная недостаточность;
• бредовые идеи;
• склонность к суициду;
• панические атаки;
• слабоумие.

Хорея Гентингтона неизлечима, медикаментозная терапия направлена на облегчение состояния и продление трудоспособного периода пациента. Для предупреждения осложнений используют препараты группы нейролептиков. Чем раньше будет поставлен диагноз, тем меньше болезнь себя проявит. Поэтому при первых признаках патологии нужно обратиться к специалисту.

Функции, связанные с этой подкорковой структурой

Лентикулярное ядро, подобно набору структур, составляющих базальные ганглии, представляет собой структуру или набор структур, имеющих большое значение для правильного функционирования человека. В частности, было отмечено, что это имеет большое значение в следующих областях.

Моторные навыки

Одним из аспектов, который был наиболее исследован и известен в течение длительного времени, является большое значение лентикулярного ядра в моторные навыки и управление движением и координация , В этом смысле его основная задача — адаптировать движение к существующим ситуациям и приспособиться к ситуативным требованиям.

Поддержание осанки

Лентикулярное ядро ​​участвует не только в реализации конкретных движений, но также имеет отношение к поддержанию осанки. Повреждение лентикулярного ядра может вызвать трудности при походке , несогласованные или неконтролируемые толчки.

обучение

Лентикулярное ядро оказывает влияние на процессы обучения , Конкретно это помогает генерировать процедурное обучение. Кроме того, благодаря своим различным связям лентикулярное ядро ​​способствует созданию категорий при организации и структурировании мира.

мотивация

Как и другие области, такие как хвостатое ядро, лентикулярное ядро ​​также вносит большой вклад в связать рациональное с эмоциональным , позволяя интегрировать оба типа информации. Это означает, что благодаря их связям мы можем связать знание или стимул с эмоцией, которая может мотивировать или демотивировать нас.

Статья по теме: «Мы рациональные или эмоциональные существа?»

Синдром Туретта

Болезнь Туретта – это психогенное расстройство нервной системы. Недуг характеризуется двигательными и голосовыми тиками, которые не поддаются контролю.

Причины:

• повреждение структуры головного мозга при кислородной недостаточности или во время родов;
• алкоголизм матери при вынашивании плода;
• выраженный токсикоз в первом триместре беременности, который негативным образом сказывается на будущем ребёнке.

Симптомы

Простые тики – короткие подёргивания одной группы мышц. К ним относят:

• кривляние рта;
• частые моргания;
• непроизвольные движения глаз;
• шмыганье носа;
• дёрганье головы.

К сложным тикам относят разнообразные действия, совершаемые несколькими группами мышц:

• выраженная жестикуляция;
• гиперкинезы;
• чудаковатая походка;
• прыжки;
• копирование движения людей;
• вращение тела;
• обнюхивание окружающих предметов.

Голосовые тики:

• покашливание;
• выкрики;
• лай;
• повторение фраз;
• похрюкивание.

Перед приступом больной испытывает напряжение и зуд в теле, после припадка подобное состояние исчезает. Лекарственная терапия полностью не излечивает синдром Туретта, но может уменьшить симптомы и снизить частоту тиков.

Болезнь Фара

Синдром характеризуется накоплением кальция в сосудах головного мозга, которые ответственны за обеспечение кислородом внутренней капсулы и хвостатого ядра. Редкое заболевание проявляется в юношеском и среднем возрасте.

Провоцирующие факторы:

• отравление угарным газом;
• дисфункция щитовидных желёз;
• синдром Дауна;
• лучевая терапия;
• микроцефалия;
• туберозный склероз;
• нарушение обмена кальция.

Симптомы:

• дрожание конечностей;
• судороги;
• асимметрия лица;
• эписиндром;
• невнятная речь.

Синдром Фара до конца не изучен и не имеет специфического лечения. Прогрессирование болезни приводит к умственной отсталости, ухудшению двигательных функций, инвалидности и смерти.

Особенности строения базальных узлов

Базальные ганглии находятся в лобных и частично височных долях конечного мозга. Это скопления тел нейронов, которые образуют группы серого вещества. Окружающее их белое вещество представлено отростками нервных клеток и формирует прослойки, разделяющие отдельные базальные ядра и прочие мозговые структурно-функциональные элементы.

К базальным узлам причисляются:

• полосатое тело;
• ограда;
• миндалевидное тело.

На анатомических срезах полосатое тело выглядит как перемежающиеся слои серого и белого вещества. В его составе выделяют хвостатое и чечевицеобразное ядра. Первое расположено кпереди от зрительного бугра. Истончаясь, хвостатое ядро переходит в миндалевидное тело. Чечевицеобразное ядро находится латеральнее зрительного бугра и хвостатого ядра. Оно соединяется с ними тонкими перемычками нейронов.

Ограда – это узкая полоска нейронов. Она расположена между чечевицеобразным ядром и островковой корой мозга. От этих структур ее отделяют тонкие слои белого вещества. Миндалевидное тело по форме напоминает миндалину и находится в височных долях конечного мозга. В его составе различают несколько самостоятельных элементов.

Важно Костная пластика

Данная классификация построена на особенностях строения и расположения ганглиев на анатомическом срезе мозга. Существует также функциональная классификация, согласно которой ученые причисляют к базальным узлам только полосатое тело и некоторые ганглии промежуточного и среднего мозга. Эти структуры в комплексе обеспечивают двигательные функции человека и отдельные аспекты поведения, отвечающие за мотивацию.