Методы исследования ЦНС. Продолговатый мозг

• Структурно-функциональная организация
ЦНС.
• Методы изучения ЦНС.
• Строение и функции продолговатого мозга
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА ДЕЛИТСЯ НА: СПИННОЙ и ГОЛОВНОЙ МОЗГ
СПИННОЙ МОЗГ человека имеет сегментарное строение и по функциональному признаку
делится: на 8 шейных (С1-С8): 12 грудных (Th1-Th12); 5 поясничных (L1-L5); 5 крестцовых (S1-S5) и 13 копчиковых (СО1-СО3)
В состав ГОЛОВНОГО МОЗГА входят следующие отделы и структуры:
Ромбовидный мозг
Продолговатый мозг
Задний мозг (мост и мозжечок)
Средний мозг
Ножки мозга
Покрышка, крыша, ядра шва, водопровод мозга и ретикулярная формация.
Продолговатый мозг, мост и средний мозг – это ствол мозга
Соотношение между
позвонками и
сегментами спинного
мозга. Формирование
сплетений из корешков
спинного мозга
Передний мозг
Промежуточный мозг ( эпиталамус, таламус, субталамус, метаталамус, гипоталамус)
Конечный мозг, большой мозг
верхнелатеральная поверхность: лобная доля, теменная доля, височная доля, островок.
медиальная и нижняя поверхность полушария: лобная доля, теменная доля, затылочная
доля, височная доля, лимбическая доля, мозолистое тело, терминальная пластинка,
передняя стенка, свод, прозрачная перегородка, боковой желудочек, кора большого
мозга, гиппокамп.
базальная часть конечного мозга: миндалевидное тело
базальные ядра и связанные с ними структуры: хвостатое ядро, чечевицеобразное ядро,
полосатое тело, внутренняя капсула, лучистый венец, ассоциативные и комиссуральные
волокна конечного мозга.
Обзор строения головного мозга.
а — латеральная поверхность;
б — основные образования
медиальной поверхности
головного мозга на срединном
сагиттальном разрезе.
Цитоархитектонические поля большого мозга
по Бродману:
вверху — наружная поверхность полушария;
внизу — внутренняя поверхность полушария
Черепные нервы
(нижняя поверхность
головного мозга).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
1.Мембранный потенциал пирамидных клеток составляет от 50 до 80 микровольт,
потенциал -действия 60-100 микровольт. Частота ПД - около 100 гц. Он возникает в
аксонном холмике нейронов коры, регистрируется с помощью микроэлектродной
техники. При помещении электрода на поверхность нейрона можно записать его
спонтанную, ритмическую активность
R- газовая постоянная; Т- абсолютная температура; n-валентность ионов; F- число
Фарадея; К н - калий наружный; К вн - калий внутриклеточный
2.С поверхности обнаженной коры между двумя электродами регистрируется суммарная
электрическая активность коры и подкорковых структур, которая называется
электрокортикограммой (ЭКоГ). Эту активность можно записать и с интактной кожи
головы - это электроэнцефалограмма (ЭЭГ). При этом можно использовать или два
активных электрода, помещенных на коже головы (биполярное отведение), или один
активный, другой индифферентный (на мочке уха) (монополярное отведение).
При закрытых глазах, но не во время сна регистрируется альфа-ритм, особенно четко в
затылочной области, его частота 8-13 гц, амплитуда около 50 мкв. Действие раздражителя
(например, звука), переход к какой-либо деятельности, при открытых глазах приводит к
переходу альфа-ритма к бета-ритму с большей частотой (14-30 гц) и амплитудой 25 мкВ.
Это называется реакцией десинхронизации ЭЭГ .
Переход от бодрствования ко сну сопровождается возникновением тета-ритма (частота
4-7 гц и амплитуда –100-150 мкВ). При глубоком сне регистрируется дельта-ритм, с частотой
0,5 - 3,5 гц. Амплитуда этих медленных волн составляет 100-300 мкВ.
Метод ЭЭГ широко используется в клинике и психофизиологии для изучения механизмов
обработки информации и управления поведением человека, для выявления первых
признаков эпилепсии, диффузных поражений головного мозга, скрытых травм и эндогенной
интоксикации, опухолей мозга.
Психотропные препараты также влияют на ЭЭГ. Метод электроэнцефалографии
используют для констатации “клинической” смерти (“изоэлектрическая” или “плоская” ЭЭГ), а
также для определения “предела реанимации” при ишемии мозга, который для коры
составляет всего 3-8 минут.
ЭКоГ и ЭЭГ отражают постсинаптическую активность нейронов коры, но не их ПД и
активность глиальных клеток.
Электроэнцефалография.
А — схема регистрации ЭЭГ;
Б — основные ритмы ЭЭГ:
Э, — активный электрод,
Эв — индифферентные электроды,
ПУ и ЛУ — правое и левое ухо
Ритмы электроэнцефалограммы
3. Колебания потенциала, возникающие в коре и подкорковых структурах в ответ на
раздражение рецепторов, периферических нервов, сенсорных трактов и ядер
называются вызванными потенциалами (ВП). Они могут иметь короткий
латентный период (6-8 мс), первое положительное отклонение и возникать в
ограниченном участке коры (фокусе максимальной активности -ФМА). Эти
потенциалы называются первичными ответами (ПО).
Второй вид потенциала – вторичный вызванный потенциал (ВВП) имеет
более длительный латентный период и может начинаться с отрицательного
отклонения, охватывает обширную область коры. Регистрация ВП может служить
для клинической диагностики сохранности периферических сенсорных и
подкорковых путей (например, слуховых, зрительных).
Помимо вышеуказанных методов исследования центральной нервной системы, с
давних времен существовал метод экстирпации (или удаления) и перерезки
мозга на разных уровнях. Метод экстирпации позволяет, как в условиях острого,
так и хронического эксперимента изучить те функции, которые сохранились или
соответственно исчезли после удаления какого-либо отдела мозга.
Методика перерезки мозга на разных уровнях дает возможность получить
сведения о функции, например, спинального животного, у которого перерезка
произведена между спинным и вышележащими отделами мозга, а также изучить
связь последних со спинным мозгом
Регистрация вызванных потенциалов коры
больших полушарий головного мозга кошки:
Кроме экстирпации обширных частей мозга для изучения функций определенных
его участков, применяют метод локального или ограниченного повреждения
нервных центров, используя тонкие электроды, через которые
пропускают постоянный электрический ток, вызывающий
электролитическое разрушение тканей, которое можно вызвать также с
помощью лучей лазера, или введением с помощью микропипетки и
ионофореза какого - либо вещества (растворы солей, алкоголь).
Метод раздражения различных участков мозга слабым электрическим
током использовался еще на лягушках в лаборатории И.М.Сеченова в 1870 году.
Если локально раздражать кору больших полушарий у высших животных или у
человека во время нейрохирургических операций, которые проводятся под местной
анестезией, то можно вызвать сокращения отдельных групп мышц и сообщения
оперируемого о различных ощущениях в ответ на раздражения (тепла, холода,
звука, света и т.д.)
4.Если использовать метод вживленных электродов в различные подкорковые
структуры мозга, то в условиях хронического эксперимента на животном можно в
течение длительного времени, раздражая электрическим током небольшой силы
через электроды тот или иной центр мозга, наблюдать за изменениями в поведении
животного. Так, с помощью метода вживленных электродов с последующим
раздражением подкорковых структур, были обнаружены различные эмоциональные
центры в гипоталамусе: центр страха, ярости, удовольствия. Для точного введения
электродов, микропипеток, термопар в глубокорасположенные структуры мозга
используется стереотаксическая техника ( stereos
– объемный, taxis –
расположение). Предварительно, на многочисленных анатомических срезах
изучалось пространственное расположение определенных структур мозга
относительно к черепу, используя трехкоординатную систему и устройство для
перемещения микроэлектрода во фронтальной, сагиттальной и вертикальной
плоскостях, а также стереотаксические атласы для каждого вида животного и
отдельно для человека. Этот метод позволяет раздражать заданную подкорковую
структуру мозга, регистрировать ее электрическую активность, разрушать, вводить в
нее химические вещества.
Упрощенная схема постановки опыта с самораздражением
Крыса с электродом в участке гипоталамуса, получившем название «центра
удовольствия», нажимает на рычаг, подвергая собственный мозг
электростимуляции.
Стереотаксическая установка для проведения опытов на животных и
нейрохирургических операций на мозге человека по С.А. Чесноковой):
1 — электрод; 2 — ушные держатели; 3 — фиксаторы верхней челюсти;
4 — череп кошки и человека
Фронтальный срез мозга кошки с осями координат и буквенными обозначениями
подкорковых структур мозга (из атласа Джаспера и Аймон-Марсана)
5. За последние десятилетия широкое распространение в изучении мозга получил
метод культивирования нервной ткани и переживающих срезов мозга.
Культура нервной ткани и клеток – это модельная система, позволяющая в
условиях in vitro (вне организма), при полной изоляции от влияний других структур
мозга и организма в целом, в отсутствие афферентного входа, изучать в течение
длительного времени механизмы развития и созревания нейронов, их
дифференцировку и поведение. Это перспективная модель для исследования
проблем деления, регенерации и трансплантации нервных клеток, а также поиска и
изучения биологически активных веществ, действующих непосредственно на
нервную ткань. Культура нервной ткани находит все более широкое применение для
изучения патогенеза различных заболеваний нервной системы. Диссоциированная
(суспензия отдельных нервных клеток) культура клеток мозга вероятно в
дальнейшем будет использована для решения вопросов клонирования линии клеток.
Другая нейрональная модель – переживающий срез мозга млекопитающих,
толщиной 300-500 мкм, взятый у взрослого животного (мыши, крысы) и помещенный
на 40-60 мин в солевой, оксигенированный карбогеном (95%О2 и 5%СО2) раствор,
идентичный по составу плазме крови, способен оставаться
функционально
активным в течение нескольких часов, Это означает, что нейроны в срезе генерируют
импульсную активность, идентичную по своим частотным и амплитудным
характеристикам той, которая зарегистрирована в условиях in vivo (в организме). На
этой модели с успехом изучаются механизмы действия различных экстремальных
факторов а также действие биологически активных веществ на уровне
изолированной нервной ткани и одного нейрона.
Культура мозжечка мыши, 7-ые сутки, живой неокрашенный препарат.х 20
культура мозжечка мыши, 10-ые сутки, живой неокраш. препарат.х 40
Перфузионная камера
Электрическая активность
отдельных нейронов и ее
регистрация
(внеклеточное отведение)
(по И. Власовой, 1982).
А — схема опыта;
Б — типы спайковой
активности нейронов
различных отделов мозга:
I — активность нейронов
зрительной коры,
II — активность нейронов
гиппокампа,
III — клеток Пуркинье,
Кп — катодный повторитель
а,б,в, - спайки клеток Пуркинье,
А- срез мозжечка мыши, проекция через фотоувеличитель
В- срез гиппокампа, Г- типы спонтанной активности клеток
Пуркинье: 1- непрерывный, 2- непрерывно-пачечный, 3пачечннй.
Головной мозг
Ствол мозга
• В состав СМ входят:
продолговатый мозг,
варолиев мост и
средний мозг.
• СМ выполняет ряд
сложных и
многообразных
функций.
Ствол мозга выполняет
следующие функции:
• организует рефлексы, обеспечивающие подготовку и
реализацию различных форм поведения;
• обеспечивает различные вегетативные рефлексы ,
некоторые из которых (дыхательные, сердечнососудистые)
имеют жизненно важное значение.
• осуществляет проводниковую функцию: через ствол мозга
проходят в восходящем и нисходящем направлении пути,
связывающие между собой структуры ЦНС;
• при организации поведения обеспечивает взаимодействие
своих структур между собой, со спинным мозгом,
базальными ганглиями и корой большого мозга, т. е.
обеспечивает ассоциативную функцию.
Анатомическое строение ПМ
• В ПМ отсутствует сегментарное строение, он имеет
длину около 25 мм, серое вещество образуют
отдельные скопления нейронов – ядра.
• Структурно по разнообразию и строению ядер
продолговатый мозг сложнее, чем спинной. В
отличие от спинного мозга он не имеет
повторяемого строения, серое вещество в нем
расположено не в центре, а ядрами к периферии.
Черепные нервы ПМ
• VIII пара ЧН — преддверно-улитковый нерв. Волокна улитки являются
началом слуховых путей, идущих от спирального ганглия улитки
(слуховые функции).
• IX пара ЧН — языкоглоточный нерв (п. glossopharyngeus); его ядро
образовано 3 частями — двигательной, чувствительной и вегетативной.
Двигательная часть участвует в иннервации мышц глотки и полости рта,
чувствительная — получает информацию от рецепторов вкуса задней
трети языка; вегетативная иннервирует слюнные железы;
• X пара ЧН — блуждающий нерв (n.vagus) имеет 3 ядра: вегетативное
иннервирует гортань, пищевод, сердце, желудок, кишечник,
пищеварительные железы; чувствительное получает информацию от
рецепторов альвеол легких и других внутренних органов и двигательное
(так называемое обоюдное) обеспечивает последовательность
сокращения мышц глотки, гортани при глотании;
Черепные нервы ПМ
• XI пара — добавочный нерв
(n.accessorius); его ядро
частично расположено в
ПМ;
• XII пара — подъязычный
нерв (n.hypoglossus)
является двигательным
нервом языка, его ядро
большей частью
расположено в ПМ.
Вегетативные функции ПМ
ПМ содержит следующие центры: дыхательный, сосудодвигательный, центр
сердечной деятельности и центр слюноотделения.
•
•
Дыхательный центр. Центр вдоха расположен в основном в дорсальной части
ПМ и на 95% состоит из инспираторных нейронов, аксоны которых идут в
составе ретикулоспинальных путей, иннервирующих ядра диафрагмального
нерва. Другая часть инспираторных нейронов, входя в состав ретикулярных
вентральных ядер, контактирует с мотонейронами межреберных мышц.
Нейроны центра выдоха локализуются в основном в вентральной части ПМ,
включающей задние и верхние части ретикулярного гигантоклеточного ядра и
ретикулярного мелкоклеточного ядра. Их аксоны иннервируют мотонейроны
внутренних межреберных и брюшных мышц.
Сосудодвигательный центр - регулирует тонус сосудов и уровень кровяного
давления и центр сердечной деятельности – группа нейронов блуждающего
нерва (тормозящая) и группа нейронов, связанная со спинными центрами
(стимулирующая). Блуждающий нерв регулирует (усиливает) моторику ЖКТ и
его секреторную деятельность.
Вегетативные функции ПМ
•
ПМ реализует соматические рефлексы: рефлексы поддержания позы тела за
счет статических рефлексов, регулирующих тонус мышц, удерживающих
положение тела в пространстве в покое. В свою очередь статистические
рефлексы были разделены голландским физиологом Р. Магнусом (1924) на
тонические рефлексы позы (положения тела при спокойном стоянии) и
выпрямительные рефлексы.
•
Рефлексы позы при изменении положения головы по отношению к туловищу.
При этом должна быть сохранена нормальная поза тела. На дне IV желудочка
ПМ находятся нейроны «голубого пятна», который выделяют медиатор
норадреналин. Через ретикулоспинальный тракт эти нейроны тормозят
спинальные рефлексы и снижают мышечный тонус в фазу «быстрого сна».
•
ПМ реагирует некоторые анализаторные функции, осуществляя первичный
анализ сенсорных раздражителей (кожного, вкусового, слухового,
вестибулярного).
Синдромы поражения ПМ
В структуру синдрома обычно входят симптомы поражения
языкоглоточного, блуждающего, добавочного и подъязычного
нервов.
• Парезы и параличи мышц противоположной половины тела
(контралатеральная гемиплегия).
• Альтернирующая гемиплегия (рука гомолатерально, нога
контралатерально).
• Нарушения поверхностной и глубокой чувствительности
контралатерально (в том числе и диссоциированные нарушения).
• Нарушение дыхания и сердечной деятельности.
• Гомолатеральная гемиатаксия
Синдром Бернара-Горнера.