http://www.fizyka.umk.pl/~duch/Wyklady/Kog1/12-1-pien.htm

Poprzedni rozdział

Jak działa mózg - spis tre

7.1. Pie

mózgu

Pie

i podstawa neuronalna, zawieraj

wszystkie układy regulacyjne i reproduktywne

organizmu nazywany jest te

"zespołem R" (od Reptilians, gady).

Zespół R jest bardziej pierwotny ni

obszary mózgu kontroluj

ce emocje, maj

go ju

zwierz

ta zimnokrwiste.

Pie

mózgu wpływa na pozostałe obszary zarówno przez bezpo

redni

stymulacj

jak i

regulacj

poziomu ró

nych neurotransmiterów.

Swoiste (specyficzne) drogi nerwowe biegn

od receptorów przez pien mózgu do pól

recepcyjnych kory (np droga wzrokowa, słuchowa, smakowa i w

chowa), przez nieliczne

rednie synapsy, działaj

c szybko i oddzielaj

c strumienie infromacji o ró

nych

modalno

ciach.

Nieswoiste (niespecyficzne) drogi nerwowe prowadz

tworu siatkowatego

, który

otrzymuje informacje od wszystkich zmysłów i dzi

ki temu przez drogi wst

puj

ce mo

pobudzi

liczne obszary kory, przygotowuj

c je do analizy specyficznych bod

ców.

Budowa pnia mózgu

: trzy główne struktury to

rdze

przedłu

ony (diencephalon)

most

W cz

ęś

przedniej
widzimy
głównie
wej

cia i

wyj

cia

ró

nych

zek

nerwów
prowadz

cych

do i od
rdzenia.
Przechodz

wszystkie
nerwy
kontroluj

ruchy mi

ęś

ni,

oprócz
pionowego
ruchu oczu.
Wi

kszo

ść

uszkodze

tego obszaru
prowadzi do
parali

u lub

niedowładów
ró

nych grup

ęś

ni.

(pons)

ródmózgowie (mesencephalon)

. Jego naturalne przedłu

enie stanowi

dzymózgowie

obejmuj

ce wzgórze, szyszynk

, przysadk

i okolice przylegaj

ce do

trzeciej komory mózgu, pomiedzy przednim i tylnym spoidłem.

W pniu jest a

9 j

der serotoninergicznych, czyli wydzielaj

cych neurotransmiter

serotonin

(5-HT, 5-hydorksytryptoamina)

dra produkuj

ce serotonin

22:

dra szwu

(raphe nucleus), 9 par w całym pniu; 34-

miejsce sinawe

(locus coeruleus); 36-j

dro

przyramienne boczne; 37-j

dro górne

rodkowe; 47-j

dro pasma samotnego.

Projekcje do podwzgórza (21), układu limbicznego: ciała migdałowatego (40), hipokampu (41), zakr

obr

czy, j

dra ogoniastego (1) i skorupy (2).

W mózgu (98% serotoniny jest poza mózgiem) gra wa

rol

w regulacji faz snu,

nastroju, aptetytu, odruchu wymiotnego i pop

du seksualnego.

Zaburzenia poziomu serotoniny wi

ążą

z depresj

, migrenami, stanami l

kowymi, oraz

cyklofreni

(chorob

dwubiegunow

)

O neurotransmiterach b

dziemy dokładniej mówili pó

niej.

Rdze

przedłu

ony

zawiera j

dra kontroluj

ce funkcje odruchowe: oddychanie,

nienie t

tnicze, ssanie,

ucie, połykanie, kontrola odruchów wymiotnych, kichania,

kaszlu, ziewania, wydzielania potu.

dra oliwek w rdzeniu przedłu

onym obliczaj

informacj

słuchow

, szczególnie

ró

nice czasu dotarcia d

ków do lewego i prawego ucha, co umo

liwia

przestrzenn

lokalizacj

bod

ców słuchowych.

rodki oddechowe: j

dro pasma samotnego w tylnej

(grzbietowej) cz

ęś

ci rdzenia przedłu

onego wysyła projekcje

do j

dra dwuznacznego (nucleus ambiguus) a stamt

d przez

rdze

do mi

ęś

ni kontroluj

cych ruch klatki piersiowej przy

wdechu. Drugi o

rodek oddechowy mie

ci si

w j

drze

dwuznacznym (i j

drze retroambiguus), kontroluje zarówno

wdech jak i wydech.
Nieprawidłowe działanie tych j

der powoduje zaburzenia

oddychania, np. bezdech senny, na który cierpi ok. 100.000
osób w Polsce. Je

li zatrzymanie oddechu trwa dłu

ej ni

sekund 10 razy w ci

gu godziny spada ilo

ść

tlenu we krwi a

wzrosta ilo

ść

dwutlenku w

gla. Prowadzi to senno

ci w ci

dnia, trudno

ci w koncentracji uwagi, zaburze

pami

ci i bólów głowy.

rodki oddechowe s

ść

odporne na uszkodzenia pnia mózgu.

Kichanie: odruch wywołuje stymulacja nerwu trójdzielnego, mo

e te

wywoła

go silne

niebieskie

wiatło.

Główne struktury w rdzeniu przedłu

onym to okolica j

dra samotnego (kichanie wi

ąż

e si

z oddechem), j

dro nerwu trójdzielnego.

Okoliczne obszary (j

dro dwuznaczne i j

dro samotne) zaanga

owane te

w odruch

połykania.

rodek wymiotny w rdzeniu przedłu

onym jest znacznie bardziej skomplikowany,

otrzymuje informacje z

der przedsionkowych

(zmysł równowagi), mó

ku, j

dra nerwu

trójdzielnego, j

dra samotnego, j

der

linianek, o

rodków oddechowych, a wysyła

infromacj

do j

der w mo

cie, j

dra dwuznaczego a tak

e j

der kontroluj

cych ruch

ęś

ni twarzy.

Uwaga, wymioty !

Most

pokryty jest od zewn

trz oponami mozgowo-

rdzeniowymi, st

d jego wygl

czy si

z konarami

rodkowymi mó

ku i konarami

górnymi mó

ku biegn

cymi do

ródmózgowia.

W obr

bie mostu s

dra mostu,

twór siatkowaty

, liczne j

dra nerwów:

podj

zykowego, j

zykowo gardłowego, grzbietowe nerwu bł

dnego,

przedsionkowo-

limakowego, twarzowego, odwodz

cego, j

dro nerwu

trójdzielnego, oraz j

dro dwuznaczne i j

dro samotne, oraz liczne j

dra

produkuj

ce neurotransmitery i kontroluj

ce działanie całego mózgu.

Most dostarcza mó

kowi informacji o sygnałach steruj

cych mi

ęś

niami, mó

przesyła dodatkowe sygnały modyfikuj

ce szczegóły skurczów mi

ęś

ni.

Uszkodzenia podstawy mostu mog

prowadzi

do niekontrolowanych krótkich epizodów

płaczu (rzadziej

miechu), mo

e to by

zapowiedzi

udaru pnia mózgu.

Niektóre uszkodzenia mog

doprowadzi

do specificznych gwałtownych ruchów gałki

ocznej (cz

ęś

ciej jest to jednak zwi

zane z uszkodzniami

rodmózgowia).

drem produkuj

cym noradrenalin

(norepinefryn

), neurotransmiter reguluj

cy stopie

pobudzenia mózgu jak i niektóre funkcje autonomiczne (np. termoregulacj

), jest miejsce

sinawe (34), poło

one z tyłu (grzebietowo) mostu, ma ok. 10-14 mm.

Podwy

szona wra

liwo

ść

na działanie noradrenaliny w cz

ęś

ci podstawowo-bocznej j

der

migdałowatych (40) jest odpowiedzialna za stany l

kowe wynikaj

ce ze stresu, w tym za

ostry

zespół stresu pourazowego

(posttraumatic stres disorder, PTSD).

Silny stres zaburza działanie j

dra sinawego. PTSD mo

e rozwija

powoli, od tygodni

do miesi

cy, wywołuj

c opó

nione rekacje stresowe, poczucie odr

twienia i przyt

pienia

uczuciowego, niezdolno

ść

do prze

ywania przyjemno

ci, bezsenno

ść

, l

ki i stany

depresyjne, nawroty prze

urazowych sytuacji, a nawet załamanie i brak reakcji na

otoczenie.

Leki na depresj

, stany paniki, fobie i silne l

ki oddziaływaj

na miejsce sinawe.

Zaburzenia działania tego j

dra obserwowane jest tez w chorobie Parkinsona, Alzheimera

i syndromie Downa.
Miejsce sinawe zwi

zane jest te

z regulacj

faz snu REM.

Twór siatkowaty

znajduje si

w grzbietowej cz

ęś

ci pnia mózgu. Neurony s

tam słabo

rozgał

zione, w wielu miejscach rozproszone, aksony mog

wst

puj

ce lub

zst

puj

ce.

Wyodr

bniono a

96 j

der tworu siatkowatego, w tym

liczne

dra szwu

dro miejsca sinawego

dro boczne, podtrójdzielne, brodawkopodobne, olbrzymiokomórkowe,

rodkowe

górne,

konarowo-mostowe nakrywki

(PPN),

ródmi

ąż

szowe i inne.

Funkcje wielu z tych j

der nie s

znane.

Twór siatkowaty odpowiedzialny jest za zdolno

ść

do czuwania, za stan przytomno

ci,

fatygi, zdolno

ść

do wybudzania mózgu (cz

ęść

wst

puj

ca).

ęść

zst

puj

ca pobudza mi

ęś

nie, zapewniaj

c ogólny tonus, modulowany przez

mó

ek oraz pobudzany przez j

dra przedsionkowe (równowaga), kor

ruchow

, a

hamowany przez j

dro ogoniaste.

TS uwa

a si

za układ "motywacyjny", daj

cy nap

d do działa

ró

nego rodzaju,

przeł

czaj

cy pomi

dzy parami biegunowo ró

nych zachowa

dotycz

cych ogólnego

pobudzenia (sen-czuwanie), ruchu (spoczynek-ruch), jedzenia (głód-syto

ść

), wydalania,

aktywno

ci seksualnej.

Znaleziono korelacj

pomi

dzy pobudliwo

tworu siatkowatego a typem osobowo

ci.

U introwertyków TS łatwo si

pobudza, nie szukaj

c silnych wra

zewn

trznych.

U ekstrowertyków TS słabo si

pobudza, potrzebuj

cej zewn

trznej stymulacji by

utrzyma

wysok

aktywno

ść

mózgu.

Uszkodzenia TS powoduj

czk

i stan wegetatywny, brak reakcji (koma) i brak

wiadomo

ci.

Neuroobrazowanie pokazuje uszkodzenia w obszarze TS u ludzi cierpi

cych na syndrom

chronicznego zm

czenia (

chronic fatigue syndrome

), oraz niektóre przypadki

zespółu

nadpobudliwo

ci psychoruchowej

z deficytem uwagi (zaburzenie hiperkinetyczne),

(

ADHD

)

ęż

kie uszkodzenie tworu siatkowatego mo

e prowadzi

czki

, zwykle w ci

gu 2-4

tygodni przechodz

cej w stan

mierci mózgu lub stan wegetatywny.

Stan

mierci mózgu wi

ąż

e si

z całkowitym brakiem aktywno

ci mózgu, łacznie z pniem, a

c równie

samodzielnej kontroli oddychania.

Martwy mózg na obrazie uzyskanym technik

PET.

W stanie wegetatywnym działa pie

mózgu, ale reszta mózgu jest martwa. Pacjent ma

otwarte oczy i mo

e przechodzi

przez cykl czuwania i snu, ale nie potrafi wodzi

wzrokiem czy reagowa

spójnie na bod

ce.

W niektórych przypadkach wida

pobudzenia kory zmysłowej i ruchowej, ale nie obszarów

skojarzeniowych; w efekcie pacjent wykonuje niekontrolowane ruchy, grymasy twarzy,
wydaje nieartykułowane d

ki. W rzadkich przypadkach wraca

wiadomo

ść

i aktywno

ść

w obszarach skojarzeniowych.
Znany jest przypadek kobiety pozostaj

cej przez 20 lat w stanie wegetatywnym, której

ęść

kory, w tym obszar Wernickego i Broki, były nadal aktywne, a przypadkowe

pobudzenia tej kory powodowały wypowiadanie izolowanych słów (

N. Schiff et al

, Brain

125, 1210-1234, 2002).

Stan minimalnej

wiadomo

ci jest wynikiem braku aktywno

ci rozległych obszarów

mózgu, zachowane s

jednak pobudzenia kory zmysłowej i niektórych obszarów

skojarzeniowych.
Prowadzi to od czasu do czasu do spójnych reakcji pacjentów, którym mo

na przypisa

minimaln

wiadomo

ść

Taki stan odró

nia si

od stanu wegetatywnego dopiero od lat 90. Powtórne zbadanie 40

niewidomych pacjentów uznanych za osoby w stanie wegetatywnym w 1996 roku w
Wielkiej Brytanii pokazało,

e 17 z nich miało minimaln

wiadomo

ść

i zdolno

ci do

porozumiewania si

Terry Wallis wyzdrowiał po 19 latach w stanie minimalnej

wiadomo

ci.

Terri Schiavo po 15 latach stanu wegetatywnego została odł

czona od aparatury

(wyrokeim S

du Najwy

szego USA); jej mózg uległ atrofii i wa

ył przy ko

cu 615 gramów.

Metabolizm mózgu w ró

nych stanach

wiadomo

ci.

Uszkodzenia brzusznej cz

ęś

ci mostu (uraz, krwotok, mia

yca) mog

spowodowa

"zespół zamkni

cia", całkowity parali

ciała. Pozostaje jedynie mo

liwo

ść

pionowych

ruchów gałki ocznej i mruganie powiekami.
Komunikacja z tak

osob

liwa jest te

dzi

ki sygnałom EEG.

Wiemy,

e takie uszkodzenia nie upo

ledzaj

wiadomo

ci, zmieniaj

nastrój na

melancholijny.
Same obserwacje klinicznie nie potrafi

czasem odró

stanu zamkni

cia od

prawdziwego stanu wegetatywnego (Adrian Owen).
Dziennikarz, redaktor naczelny "Elle",

Jean-Dominique Bauby

, po wylewie, przez dwa lata

ył w stanie zamkni

cia, mrugaj

c powiek

napisał ksi

ąż

"Skafander i motyl", według

której nakr

cono film.

Pie

mózgu jest wi

c kluczow

struktur

dla zrozumienia działania cało

ci, a w

szczególno

wiadomo

ci.

wiadomo

ść

rdzenna (

Damasio

), poczucie istnienia, wykorzystuje "p

ciała", informacje

chemiczne z układu autonomicznego i informacje z układu obwodowego i centralnego.
J

dra pnia mózgu zbieraj

informacj

z rdzenia i nerwów czaszkowych (trójdzielnego i

bł

dnego): s

to j

dra tworu siatkowatego i okoliczne (aminowe i acetylocholinowe).

ródmózgowie

składa si

pokrywy, nakrywki i odnogi mózgu
(podstawy konarów).
Pokrywa zawiera

wzgórki

czworacze

, po

rednicz

ce w

odruchach słuchowych (dolne) i wzrokowych (górne), odpowiedzialne za mechanizm
orientacji.
Nakrywka zawiera najwi

ksze j

dro, czyli

istot

czarn

, du

e j

dro produkuj

dopamin

Zawiera te

istot

szara

rodkow

dro czerwienne

oraz cz

ęść

około

rodkowego tworu

siatkowatego.

Istota szara okołowodociagowa

(PAG) to nazwa istoty szarej otaczaj

cej wodoci

g mózgu;

zawiera

dra grzebietowe szwu

miejsce sinawe

, j

dro grzbietowe nakrywki i nerwu

trójdzielnego;
koordynuje reakcje emocjonalne przez j

dra ruchowe tworu siatkowatego i nerwy

czaszkowe.

Ogólna funkcja pnia mózgu: zarz

dzanie stanami ciała i ich reprezentacjami.

Informacje o stanie ciała reprezentowane s

w korze somatosensorycznej.

Trudno jest zrobi

dobry model działania pnia mózgu ze wzgl

du na stopie

jego

komplikacji.

Spekulacje na temat funkcji
pnia mózgu (Kilmer,
McCuloch, Blum 1969):
drzewka dendrytyczne
prostopadłe do kierunku
rdzenia tworz

moduły,

które by

e zdolne s

do analizy sygnałów o
ró

nych modalno

ciach.

Twór siatkowaty potrafi
prawdopodobnie sterowa

ogóln

aktywno

całego

mózgu (wybiera

globalny

stan behawioralny),
przeł

czaj

c go na ró

tryby działania.

Pojawiły sie próby
zastosowania takiego
modelu w robotyce (M.D.
Humphries, K. Gurney, T.J.
Prescott, Adaptive Behavior
13, 97-113, 2005), ale
niewiele si

w modelowaniu

pnia mózgu od 1969 roku
zmieniło!

Rysunek z pracy Humphries
i inni (2005):
a) Mózg kota,
SC=wzgórki czworacze,
SN = istota czarna,
CPu = j

dro ogoniaste i

skorupa.

b) drzewka dendrytyczne, du

e kółko symbolizuje neuron projekcyjny.