Красные ядра среднего мозга: строение, функции и особенности

Физиология

Красные ядра появились в результате большого скопления нейронов по всей длине среднего мозга. Они имеют красный цвет, так как в нейронах большое количество капилляров и железосодержащего вещества. Ядра состоят из двух частей:

Малоклеточная. В этой части лежит начало красноядерно-оливарного тракта. Эта часть начала развиваться в мозге вследствие того, что человек начал активное передвижение на двух конечностях. С тысячелетиями она развивалась все больше и больше.
Крупноклеточная. В этой части лежит начало руброспинального тракта. Эта часть была с древним человеком всегда. По сути, она является двигательным центром.

Благодаря связям красных ядер и мозжечка экстрапирамидная система оказывает влияние на все скелетные мышцы. Кроме того, они имеют проекции к ядрам спинного мозга.

Как развить работоспособность

Регулярные тренировки способны свести на нет возрастные особенности среднего мозга. Главное, чтобы они были ежедневными. Средний мозг поможет сохранить здравый рассудок в любом возрасте. Обязательно нужно вести здоровый образ жизни, много гулять на свежем воздухе, заниматься спортом. Интеллектуальное развитие в виде чтения книг, разгадывания головоломок или изучения иностранных языков положительно влияют на все части мозга. Следите за своим артериальным давлением, ведь оно отвечает за целостность сосудов. Не забывайте посещать врачей и проходить все необходимые обследования.

Функции красных ядер

Главная их функция заключается в том, чтобы обеспечить связь и переход информации, поступающей от мозжечка и головного мозга, точнее его коры, во все низлежащие структуры. В некотором смысле это можно назвать регуляцией бессознательных автоматических движений. Кроме главной функции, красные ядра выполняют другие, не менее важные задачи:

Обеспечение открытого пути между экстрапирамидной системой и спинным мозгом.
Поддержка активной работы всех скелетных мышц тела.
Координация движений вместе с мозжечком.
Контроль автоматических движений, например, изменение положения тела во сне.

Роль красных ядер

Роль их заключается в том, чтобы обеспечить переход эфферных сигналов от самого ядра до других нейронов по специальному пути. После успешного прохождения сигнала, двигательные мышцы конечностей получают всю необходимую информацию. Через специальный тракт, красные ядра помогают упростить начало процесса активной работы мотонейронов, а также нейроны способствуют регуляции моторных способностей спинного мозга.

Но что же будет, если произойдет повреждение этого пути? После нарушений связей с красным ядром среднего мозга начинают развиваться ниже представленные синдромы, которые чреваты в большинстве случаев смертью.

Тренировки для мозга

С каждым годом наш организм стареет, и этого нельзя избежать — это возрастные особенности. Средний мозг можно развивать одновременно с другими полушариями.

Для тренировки и профилактики используют следующие упражнения:

Воздушные рисунки. Пальцами рук делаем в воздухе воображаемые фигуры. Можно рисовать геометрические фигуры, цифры, писать имена или более сложные элементы. В процессе необходимо менять руки.
Хорошим упражнением считается писать тексты двумя руками одновременно. Возьмите два листа бумаги, две ручки. Текст выбирайте несложный. Так будут задействованы все части человеческого мозга.
Вычисления. Считать в уме учат еще в школе. Но со временем, без должных тренировок, это делать становится сложнее. Чтобы поддерживать ум, ежедневно выполняйте несколько примеров на сложение, вычитание, деление или умножение.
Список слов. Такое упражнение развивает память. На бумагу выписываем 10 любых слов, читаем список несколько раз. Убираем листочек. Затем вспоминаем все написанные слова. Это поможет не только натренировать мозг, но и после прочтения текста необходимая информация будет откладываться в памяти самостоятельно.
Для зрительных окончаний полезно делать гимнастику. Для глаз придумано множество упражнений. Всего 5 минут каждый день могут сохранить зрение на долгие годы.
Развивать обоняние можно, используя эфирные масла. Главное — не нюхайте одновременно много ароматов, это может отрицательно сказаться на ощущениях.

Патологии при нарушении

Все началось с того, что наука получила описание сильного мышечного напряжения у животных. Напряжение создавалось путем обрывания связей красного ядра. Этот обрыв получил название децеребрационная ригидность. Опираясь на это наблюдение, сделали вывод, суть которого заключается в том, что при потере связи между красными и вестибулярными ядрами возникает сильнейшее напряжение скелетных мышц, мышц конечностей, а также мышц шеи и спины.

Вышеперечисленные мышцы отличаются своей способностью противодействовать земному притяжению, поэтому было сделано заключение о том, что такое развитие событий связано с вестибулярной системой. Как оказалось позже, вестибулярное ядро Дейтерса способно запускать работу мотонейронов-разгибателей. Активность этих нейронов значительно замедляется под влиянием красных ядер и ядра Дейтерса.

Получается, что активная работа мышц – результат совместной работы всего комплекса. У человека децеребрационная ригидность возникает вследствие черепно-мозговых травм. Также можно столкнуться с этим явлением после инсульта. Следует понимать, что такое состояние является плохим признаком. Узнать о его наличии можно по следующим признакам:

руки прямые, разведены в разные стороны;
кисти рук лежат ладонями вверх;
все пальцы сжаты кроме больших;
ноги протянуты и сложены вместе;
стопы вытянуты;
пальцы ног сжаты;
челюсти крепко прижимаются друг к другу.

При травмах, тяжелых инфекционных заболеваниях, всякого рода внутренних поражений органов, в том числе и мозга, также опухолевые процессы и агрессия иммунной системы – все это приводит к нарушению работы головного мозга. Таким образом, при нарушении связей с красными ядрами может наступить децеребрационная ригидность, а также нарушение работы глазного яблока и мышц века, последние – более легкая реакция организма на разрыв связей.

Синдром Клода

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

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

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

Средний мозг: строение и функции

1.3. Ядра среднего мозга: общая информация

Центры среднего мозга представлены рядом ядерных групп, расположенных на этом уровне ЦНС, однако в настоящем разделе рассматриваются только важнейшие из них.

Ядра верхних холмиков

. Эти ядра представлены чувствительными, вставочными и моторными нейронами. На их чувствительные нейроны конвергируют аксоны ганглиозных клеток сетчатки, которые в виде коллатералей ответвляются от аксонов зрительного нерва и следуют к нейронам верхних холмиков. К чувствительным нейронам верхних холмиков поступают афферентные слуховые сигналы из нижних холмиков и височной слуховой коры, а также сигналы из областей коры, контролирующих движения глаз (глазные поля затылочно-теменной, лобной областей коры). К нейронам верхних холмиков поступают сигналы из чёрной субстанции, таламуса, базальных ганглиев, мозжечка и других областей ЦНС. Через ядра верхних холмиков запускаются рефлекторные движения глаз и головы на действие света или звуков, при этом движениям придаётся определённая направленность к цели — источнику света или звука (сторожевые рефлексы).

Однако верхние холмики не могут самостоятельно обеспечить достаточную точность выполняемых движений. Для её достижения нейроны ядер верхних холмиков посылают копию двигательных команд в кору, таламус и мозжечок. Последний является обязательным отделом мозга, необходимым для организации осуществления точных движений глаз и головы в сторону источника раздражения.

Ядра верхних холмиков и латерального коленчатого тела принято считать первичными центрами зрения, в которых происходит недифференцированное восприятие световых сигналов и их простейший анализ. Результаты этого анализа используются для осуществления сторожевых рефлексов на действие света.

Ядра нижних холмиков.

Нейроны этих ядер являются частью сложных слуховых путей передачи и анализа звуковых сигналов. К ним поступают слуховые сигналы но аксонам нейронов нижележащих слуховых ядер — нижних олив, противоположного нижнего холмика, первичной слуховой (височной) коры и коры мозжечка. Нейроны ядер являются переключателями сигналов в слуховых путях. При этом сигналы высокочастотных звуков переключаются в вентральной части ядра, а низкочастотных — в дорсальной части (как и в улитке).
Ядро непосредственно обслуживает функцию слухового внимания. Обработанные и проанализированные слуховые сигналы передаются нейронами нижних холмиков в медиальное коленчатое тело и далее в первичную слуховую кору, противоположный нижний холмик, верхние холмики, мозжечок.Таким образом, нижние холмики являются ядром, переключающим слуховые сигналы в кору мозга и мозжечок и локализующим источник звука в пространстве.
Ядра нижних холмиков и медиального коленчатого тела принято считать первичными центрами слуха. В них осуществляется восприятие слуховых сигналов, активируется слуховое внимание, формируется недифференцированное слуховое ощущение. Результаты анализа используются для осуществления акустических, в том числе сторожевых рефлексов в виде поворотов головы и глаз в сторону неожиданного звукового раздражителя.

Претектальные ядра.

Представлены чувствительными нейронами, расположенными в крыше претектальной области.
Получая сигналы об освещённости сетчатки по аксонам ганглиозных клеток, эти ядра играют первостепенную роль в осуществлении зрачковых рефлексов, регуляции просвета зрачка и поддержании оптимальной освещённости сетчатки. Обработанные сигналы об освещённости сетчатки нейроны ядер посылают к моторным преганглионарным нейронам парасимпатической нервной системы ядра Эдингера — Вестфаля, расположенного в комплексе субъядер глазодвигательного ядра среднего мозга.
Ядра глазодвигательного нерва (III пара черепных нервов)

. Глазодвигательное ядро расположено на уровне верхних холмиков. Оно представлено соматическими и висцеральными моторными нейронами. Соматические моторные нейроны иннервируют своими аксонами мышцу, поднимающую веко и все наружные мышцы глазного яблока, за исключением латеральной прямой, которая иннервируется аксонами нейронов ядра отводящего нерва, и верхней косой, иннервируемой волокнами блокового нерва. Соматическое ядро представлено субъядрами, иннервирующими отдельные глазные мышцы.
Содержащиеся в ядре глазодвигательного нерва нейроны парасимпатического отдела АНС (автономной нервной системы) входят в понятие ядра Якубовича — Эдингера — Вестфаля.
Нейроны соматической части ядра глазодвигательного нерва получают сигналы из коры мозга по кортико-ретикуло-бульбарным волокнам, из промежуточного мозга (ядра Кахала, рострального интерстициального ядра медиального продольного пучка), моста и продолговатого мозга (вестибулярные ядра, ядро отводящего нерва), мозжечка.

Нейроны висцеральной части ядра получают сигналы от нейронов претектальных ядер. Аксоны нейронов ядра Эдингера — Вестфаля идут вместе с аксонами соматических нейронов вплоть до орбиты. В орбите они отделяются и следуют к ганглионарным нейронам цилиарного ганглия. Постганглионарные волокна нейронов цилиарного ганглия иннервируют мышцу, суживающую зрачок, и цилиарные мышцы. Повреждение висцерального компонента глазодвигательного нерва ведёт к расширению зрачка, который становится нечувствительным к действию света или нарушению аккомодации.

Повреждение ядра глазодвигательного нерва или повреждение глазодвигательного нерва после его выхода из ствола мозга ведёт к развитию паралича мышц, иннервируемых его волокнами. Это проявляется птозом, нарушением установки глаза, развитием двоения (диплопии), парезом сфинктера зрачка и ресничных мышц, что приводит к расширению зрачка ипсилатерального глаза (на той же стороне)

, его нечувствительности к действию света и нарушению аккомодации.

Ядра блокового нерва (IV пара черепных нервов).

Ядро располагается в вентральной части центрального серого вещества среднего мозга. Ядро блокового нерва состоит из моторных нейронов, иннервирующих аксонами верхнюю косую мышцу глаза. К нейронам ядра поступают сигналы от нейронов коры мозга по кортико-бульбарным волокнам и от верхнего и медиального вестибулярных ядер по волокнам медиального продольного пучка.

При повреждении ядер блокового нерва наблюдается парез контралатеральной верхней косой мышцы, а при повреждении нерва после его выхода из ствола мозга развивается парез или паралич ипсилатеральной верхней косой мышцы. Эта мышца осуществляет поворот глаза внутрь, книзу и отведение. При повреждении блокового нерва больные жалуются на вертикальное двоение (особенно при взгляде вниз во время опускания по ступенькам).

Мезенцефалическое ядро тройничного нерва.

К нейронам ядра по волокнам мезенцефалического тракта поступают сигналы проприоцептивной чувствительности от жевательных мышц и периодонтальных мембран. Результаты анализа этих сигналов используются для рефлекторной регуляции жевательных движений.

Пигментное ядро (locus ceruleus)

локализуется в ростральном мосту и каудальной части среднего мозга. Содержит 30–50 тысяч пигментированных клеток, которые содержат меланиновые гранулы. Пигментированность ядра уменьшается при болезни Паркинсона.
Нейроны пятна обеспечивают норадренергическую иннервацию большинства областей ЦНС.
Аксоны нейронов пятна широко ветвятся и рассеяны по всему мозгу, в том числе в таламусе, гипоталамусе, мозжечке, сенсорных ядрах ствола мозга и спинном мозге. Полагают, что нейроны этого ядра участвуют в регуляции циклов сна и бодрствования, дыхания и быстрых движений глаз в парадоксальную фазу сна.

Чёрная субстанция

является скоплением непигментированных нейронов и нейронов, содержащих пигмент меланин и соединения железа. Чёрная субстанция расположена между ножкой мозга и покрышкой. Характер нейронных связей чёрной субстанции предполагает, что она играет важную роль в регуляции движений. Синаптическая передача сигналов нейронами чёрной субстанции осуществляется с использованием дофамина (пигментированные нейроны), ацетилхолина и ГАМК (непигментироваиные нейроны). Отмечается определённый характер потери нейронов чёрной субстанцией при некоторых заболеваниях мозга и особенно дофаминергических при болезни Паркинсона. Заболевания, при которых чёрная субстанция вовлекается в патологический процесс, почти всегда проявляются развитием паркинсонизма и такими нарушениями как тремор, ригидность, снижение моторной активности.

Красное ядро

расположено в покрышке среднего мозга. Отличается богатой васкуляризацией и на свежих срезах имеет розоватый оттенок. Это обстоятельство объясняет название ядра. К нейронам красного ядра поступают сигналы из премоторной и первичной моторной областей коры головного мозга (по кортико-рубральному пути) и от глубоких ядер мозжечка.

Нейроны красного ядра посылают эфферентные сигналы по руброспинальному пути к нейронам вентральных рогов, иннервирующим дистальные мышцы конечностей. Подобно нейронам моторной коры мозга, формирующим кортикоспинальный тракт, нейроны красного ядра через руброспинальный тракт облегчают активацию флексорных мотонейронов и ингибируют экстензорные мотонейроны. Нейроны красного ядра через руброспинальный тракт принимают непосредственное участие в координации моторных функций спинного мозга. При повреждениях ядра или волокон руброспинального пути возникает контралатеральный тремор конечностей.

Интерстициальное ядро Кахала

расположено в ростральном отделе среднего мозга. Нейроны ядра имеют обширные связи с ростральными и каудальными структурами мозга. Они получают сигналы из лобного глазного поля, глубоких ядер мозжечка и через медиальный продольный пучок — от вестибулярных ядер. Аксоны нейронов ядра Кахала следуют к нейронам ядер глазодвигательного, блокового черепных нервов, а также в ядра ствола мозга и спинной мозг.
Нейроны интерстициального ядра контролируют осуществление вращательных и вертикальных движений глаз и их следящих движений
.

Ростральное интерстициальное ядро медиального продольного пучка

. Это ядро расположено ростральнее ядра Кахала и ядра III пары черепных нервов, почти на границе соединения среднего и промежуточного мозга. К нейронам ядра поступают сигналы от вестибулярного ядра через медиальный продольный пучок и из ядра горизонтального взора моста. Аксоны нейронов рострального ядра следуют к нейронам субъядра нижней прямой мышцы глазодвигательного ядра и контролируют осуществление движения глаз книзу.
Нейроны интерстициального ядра Кахала и рострального интерстициального ядра медиального продольного пучка формируют нейронную сеть, выполняющую функцию центра вертикальных движений глаз (вертикального взора)
. При его повреждении могут развиться ограничение или невозможность вертикальных движений глаз.

Центральное околоводопроводное серое вещество.

Околоводопроводное серое вещество среднего мозга расположено вокруг сильвиева водопровода и представлено рассеянными нейронами. Сигналы к нейронам серого вещества поступают из гипоталамуса, амигдалы, ретикулярной формации ствола мозга, голубоватого пятна, спинного мозга. При активации серого вещества его нейроны высвобождают энкефалин, субстанцию Р, нейротензин, серотонин, динорфин, соматостатин. Центральное серое вещество участвует в формировании боли. Нейромедиаторы его нейронов действуют на серотонинергические нейроны продолговатого мозга, которые посылают аксоны к афферентным нейронам, проводящим болевые сигналы в заднем роге спинного мозга и в зависимости от активации нейронов различных отделов центрального серого вещества вызывают снижение болевой чувствительности (аналгезию) или её повышение.
Кроме того, центральное серое вещество участвует в вокализации, контроле репродуктивного поведения, модуляции активности респираторных центров ствола мозга, формировании агрессивного поведения.

Синдром Бенедикта

Австрийский врач Мориц Бенедикт в 1889 году описал состояние человека и его поведение при поражении красных ядер. В своих трудах он писал, что после такого нарушения прекращалась связь структуры глазодвигательного нерва и мозжечком.

Наблюдение врача было направлено на тот факт, что на поврежденной стороне расширялся зрачок, а на противоположной стороне у больного начинался сильный тремор. Также больной начинал совершать беспорядочные, хаотичные, извивающиеся движения конечностями.

Именно эти наблюдения легли в основу синдрома Бенедикта. Синдром Бенедикта возникает при поражении среднего мозга на уровне красного ядра и мозжечково-красноядерного пути. Он сочетает в себе паралич глазодвигательного нерва и дрожание лица на противоположной стороне.