Poprzedni rozdział

|

Jak działa mózg - spis tre

ś

ci

.

7.1. Pie

ń

mózgu

Pie

ń

i podstawa neuronalna, zawieraj

ą

c

ą

wszystkie układy regulacyjne i reproduktywne

organizmu nazywany jest te

ż

"zespołem R" (od Reptilians, gady).

Zespół R jest bardziej pierwotny ni

ż

obszary mózgu kontroluj

ą

ce emocje, maj

ą

go ju

ż

zwierz

ę

ta zimnokrwiste.

Pie

ń

mózgu wpływa na pozostałe obszary zarówno przez bezpo

ś

redni

ą

stymulacj

ę

jak i

regulacj

ę

poziomu ró

ż

nych neurotransmiterów.

Swoiste (specyficzne) drogi nerwowe biegn

ą

od receptorów przez pien mózgu do pól

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

ę

chowa), przez nieliczne

po

ś

rednie synapsy, działaj

ą

c szybko i oddzielaj

ą

c strumienie infromacji o ró

ż

nych

modalno

ś

ciach.

Nieswoiste (niespecyficzne) drogi nerwowe prowadz

ą

do

tworu siatkowatego

, który

otrzymuje informacje od wszystkich zmysłów i dzi

ę

ki temu przez drogi wst

ę

puj

ą

ce mo

ż

e

pobudzi

ć

liczne obszary kory, przygotowuj

ą

c je do analizy specyficznych bod

ź

ców.

Budowa pnia mózgu

: trzy główne struktury to

rdze

ń

przedłu

ż

ony (diencephalon)

,

most

W cz

ęś

ci

przedniej
widzimy
głównie
wej

ś

cia i

wyj

ś

cia

ró

ż

nych

wi

ą

zek

nerwów
prowadz

ą

cych

do i od
rdzenia.
Przechodz

ą

t

ę

dy

wszystkie
nerwy
kontroluj

ą

ce

ruchy mi

ęś

ni,

oprócz
pionowego
ruchu oczu.
Wi

ę

kszo

ść

uszkodze

ń

tego obszaru
prowadzi do
parali

ż

u lub

niedowładów
ró

ż

nych grup

mi

ęś

ni.

(pons)

i

ś

ródmózgowie (mesencephalon)

. Jego naturalne przedłu

ż

enie stanowi

mi

ę

dzymózgowie

obejmuj

ą

ce wzgórze, szyszynk

ę

, przysadk

ę

i okolice przylegaj

ą

ce do

trzeciej komory mózgu, pomiedzy przednim i tylnym spoidłem.

W pniu jest a

ż

9 j

ą

der serotoninergicznych, czyli wydzielaj

ą

cych neurotransmiter

serotonin

ę

(5-HT, 5-hydorksytryptoamina)

.

J

ą

dra produkuj

ą

ce serotonin

ę

:

22:

j

ą

dra szwu

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

miejsce sinawe

(locus coeruleus); 36-j

ą

dro

przyramienne boczne; 37-j

ą

dro górne

ś

rodkowe; 47-j

ą

dro pasma samotnego.

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

ę

tu

obr

ę

czy, j

ą

dra ogoniastego (1) i skorupy (2).

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

ż

n

ą

rol

ę

w regulacji faz snu,

nastroju, aptetytu, odruchu wymiotnego i pop

ę

du seksualnego.

Zaburzenia poziomu serotoniny wi

ążą

si

ę

z depresj

ą

, migrenami, stanami l

ę

kowymi, oraz

cyklofreni

ą

(chorob

ą

dwubiegunow

ą

)

.

O neurotransmiterach b

ę

dziemy dokładniej mówili pó

ź

niej.

Rdze

ń

przedłu

ż

ony

zawiera j

ą

dra kontroluj

ą

ce funkcje odruchowe: oddychanie,

ci

ś

nienie t

ę

tnicze, ssanie,

ż

ucie, połykanie, kontrola odruchów wymiotnych, kichania,

kaszlu, ziewania, wydzielania potu.

J

ą

dra oliwek w rdzeniu przedłu

ż

onym obliczaj

ą

informacj

ę

słuchow

ą

, szczególnie

ró

ż

nice czasu dotarcia d

ź

wi

ę

ków do lewego i prawego ucha, co umo

ż

liwia

przestrzenn

ą

lokalizacj

ę

bod

ź

ców słuchowych.

O

ś

rodki oddechowe: j

ą

dro pasma samotnego w tylnej

(grzbietowej) cz

ęś

ci rdzenia przedłu

ż

onego wysyła projekcje

do j

ą

dra dwuznacznego (nucleus ambiguus) a stamt

ą

d przez

rdze

ń

do mi

ęś

ni kontroluj

ą

cych ruch klatki piersiowej przy

wdechu. Drugi o

ś

rodek oddechowy mie

ś

ci si

ę

w j

ą

drze

dwuznacznym (i j

ą

drze retroambiguus), kontroluje zarówno

wdech jak i wydech.
Nieprawidłowe działanie tych j

ą

der powoduje zaburzenia

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

ś

li zatrzymanie oddechu trwa dłu

ż

ej ni

ż

10

sekund 10 razy w ci

ą

gu godziny spada ilo

ść

tlenu we krwi a

wzrosta ilo

ść

dwutlenku w

ę

gla. Prowadzi to senno

ś

ci w ci

ą

gu

dnia, trudno

ś

ci w koncentracji uwagi, zaburze

ń

pami

ę

ci i bólów głowy.

O

ś

rodki oddechowe s

ą

do

ść

odporne na uszkodzenia pnia mózgu.

Kichanie: odruch wywołuje stymulacja nerwu trójdzielnego, mo

ż

e te

ż

wywoła

ć

go silne

niebieskie

ś

wiatło.

Główne struktury w rdzeniu przedłu

ż

onym to okolica j

ą

dra samotnego (kichanie wi

ąż

e si

ę

z oddechem), j

ą

dro nerwu trójdzielnego.

Okoliczne obszary (j

ą

dro dwuznaczne i j

ą

dro samotne) zaanga

ż

owane te

ż

s

ą

w odruch

połykania.

O

ś

rodek wymiotny w rdzeniu przedłu

ż

onym jest znacznie bardziej skomplikowany,

otrzymuje informacje z

j

ą

der przedsionkowych

(zmysł równowagi), mó

ż

d

ż

ku, j

ą

dra nerwu

trójdzielnego, j

ą

dra samotnego, j

ą

der

ś

linianek, o

ś

rodków oddechowych, a wysyła

infromacj

ę

do j

ą

der w mo

ś

cie, j

ą

dra dwuznaczego a tak

ż

e j

ą

der kontroluj

ą

cych ruch

mi

ęś

ni twarzy.

Uwaga, wymioty !

Most

pokryty jest od zewn

ą

trz oponami mozgowo-

rdzeniowymi, st

ą

d jego wygl

ą

d.

Ł

ą

czy si

ę

z konarami

ś

rodkowymi mó

ż

d

ż

ku i konarami

górnymi mó

ż

d

ż

ku biegn

ą

cymi do

ś

ródmózgowia.

W obr

ę

bie mostu s

ą

j

ą

dra mostu,

twór siatkowaty

, liczne j

ą

dra nerwów:

podj

ę

zykowego, j

ę

zykowo gardłowego, grzbietowe nerwu bł

ę

dnego,

przedsionkowo-

ś

limakowego, twarzowego, odwodz

ą

cego, j

ą

dro nerwu

trójdzielnego, oraz j

ą

dro dwuznaczne i j

ą

dro samotne, oraz liczne j

ą

dra

produkuj

ą

ce neurotransmitery i kontroluj

ą

ce działanie całego mózgu.

Most dostarcza mó

ż

d

ż

kowi informacji o sygnałach steruj

ą

cych mi

ęś

niami, mó

ż

d

ż

ek

przesyła dodatkowe sygnały modyfikuj

ą

ce szczegóły skurczów mi

ęś

ni.

Uszkodzenia podstawy mostu mog

ą

prowadzi

ć

do niekontrolowanych krótkich epizodów

płaczu (rzadziej

ś

miechu), mo

ż

e to by

ć

zapowiedzi

ą

udaru pnia mózgu.

Niektóre uszkodzenia mog

ą

doprowadzi

ć

do specificznych gwałtownych ruchów gałki

ocznej (cz

ęś

ciej jest to jednak zwi

ą

zane z uszkodzniami

ś

rodmózgowia).

J

ą

drem produkuj

ą

cym noradrenalin

ę

(norepinefryn

ę

), neurotransmiter reguluj

ą

cy stopie

ń

pobudzenia mózgu jak i niektóre funkcje autonomiczne (np. termoregulacj

ę

), jest miejsce

sinawe (34), poło

ż

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

Podwy

ż

szona wra

ż

liwo

ść

na działanie noradrenaliny w cz

ęś

ci podstawowo-bocznej j

ą

der

migdałowatych (40) jest odpowiedzialna za stany l

ę

kowe wynikaj

ą

ce ze stresu, w tym za

ostry

zespół stresu pourazowego

(posttraumatic stres disorder, PTSD).

Silny stres zaburza działanie j

ą

dra sinawego. PTSD mo

ż

e rozwija

ć

si

ę

powoli, od tygodni

do miesi

ę

cy, wywołuj

ą

c opó

ź

nione rekacje stresowe, poczucie odr

ę

twienia i przyt

ę

pienia

uczuciowego, niezdolno

ść

do prze

ż

ywania przyjemno

ś

ci, bezsenno

ść

, l

ę

ki i stany

depresyjne, nawroty prze

ż

y

ć

urazowych sytuacji, a nawet załamanie i brak reakcji na

otoczenie.

Leki na depresj

ę

, stany paniki, fobie i silne l

ę

ki oddziaływaj

ą

na miejsce sinawe.

Zaburzenia działania tego j

ą

dra obserwowane jest tez w chorobie Parkinsona, Alzheimera

i syndromie Downa.
Miejsce sinawe zwi

ą

zane jest te

ż

z regulacj

ą

faz snu REM.

Twór siatkowaty

znajduje si

ę

w grzbietowej cz

ęś

ci pnia mózgu. Neurony s

ą

tam słabo

rozgał

ę

zione, w wielu miejscach rozproszone, aksony mog

ą

by

ć

wst

ę

puj

ą

ce lub

zst

ę

puj

ą

ce.

Wyodr

ę

bniono a

ż

96 j

ą

der tworu siatkowatego, w tym

liczne

j

ą

dra szwu

,

j

ą

dro miejsca sinawego

,

j

ą

dro boczne, podtrójdzielne, brodawkopodobne, olbrzymiokomórkowe,

ś

rodkowe

górne,

konarowo-mostowe nakrywki

(PPN),

ś

ródmi

ąż

szowe i inne.

Funkcje wielu z tych j

ą

der nie s

ą

znane.

Twór siatkowaty odpowiedzialny jest za zdolno

ść

do czuwania, za stan przytomno

ś

ci,

fatygi, zdolno

ść

do wybudzania mózgu (cz

ęść

wst

ę

puj

ą

ca).

Cz

ęść

zst

ę

puj

ą

ca pobudza mi

ęś

nie, zapewniaj

ą

c ogólny tonus, modulowany przez

mó

ż

d

ż

ek oraz pobudzany przez j

ą

dra przedsionkowe (równowaga), kor

ę

ruchow

ą

, a

hamowany przez j

ą

dro ogoniaste.

TS uwa

ż

a si

ę

za układ "motywacyjny", daj

ą

cy nap

ę

d do działa

ń

ró

ż

nego rodzaju,

przeł

ą

czaj

ą

cy pomi

ę

dzy parami biegunowo ró

ż

nych zachowa

ń

dotycz

ą

cych ogólnego

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

ść

), wydalania,

aktywno

ś

ci seksualnej.

Znaleziono korelacj

ę

pomi

ę

dzy pobudliwo

ś

ci

ą

tworu siatkowatego a typem osobowo

ś

ci.

U introwertyków TS łatwo si

ę

pobudza, nie szukaj

ą

wi

ę

c silnych wra

ż

e

ń

zewn

ę

trznych.

U ekstrowertyków TS słabo si

ę

pobudza, potrzebuj

ą

wi

ę

cej zewn

ę

trznej stymulacji by

utrzyma

ć

wysok

ą

aktywno

ść

mózgu.

Uszkodzenia TS powoduj

ą

ś

pi

ą

czk

ę

i stan wegetatywny, brak reakcji (koma) i brak

ś

wiadomo

ś

ci.

Neuroobrazowanie pokazuje uszkodzenia w obszarze TS u ludzi cierpi

ą

cych na syndrom

chronicznego zm

ę

czenia (

chronic fatigue syndrome

), oraz niektóre przypadki

zespółu

nadpobudliwo

ś

ci psychoruchowej

z deficytem uwagi (zaburzenie hiperkinetyczne),

(

ADHD

)

Ci

ęż

kie uszkodzenie tworu siatkowatego mo

ż

e prowadzi

ć

do

ś

pi

ą

czki

, zwykle w ci

ą

gu 2-4

tygodni przechodz

ą

cej w stan

ś

mierci mózgu lub stan wegetatywny.

Stan

ś

mierci mózgu wi

ąż

e si

ę

z całkowitym brakiem aktywno

ś

ci mózgu, łacznie z pniem, a

wi

ę

c równie

ż

samodzielnej kontroli oddychania.

Martwy mózg na obrazie uzyskanym technik

ą

PET.

W stanie wegetatywnym działa pie

ń

mózgu, ale reszta mózgu jest martwa. Pacjent ma

otwarte oczy i mo

ż

e przechodzi

ć

przez cykl czuwania i snu, ale nie potrafi wodzi

ć

wzrokiem czy reagowa

ć

spójnie na bod

ź

ce.

W niektórych przypadkach wida

ć

pobudzenia kory zmysłowej i ruchowej, ale nie obszarów

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

ź

wi

ę

ki. W rzadkich przypadkach wraca

ś

wiadomo

ść

i aktywno

ść

w obszarach skojarzeniowych.
Znany jest przypadek kobiety pozostaj

ą

cej przez 20 lat w stanie wegetatywnym, której

cz

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

ś

wiadomo

ś

ci jest wynikiem braku aktywno

ś

ci rozległych obszarów

mózgu, zachowane s

ą

jednak pobudzenia kory zmysłowej i niektórych obszarów

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

ż

na przypisa

ć

minimaln

ą

ś

wiadomo

ść

.

Taki stan odró

ż

nia si

ę

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,

ż

e 17 z nich miało minimaln

ą

ś

wiadomo

ść

i zdolno

ś

ci do

porozumiewania si

ę

.

Terry Wallis wyzdrowiał po 19 latach w stanie minimalnej

ś

wiadomo

ś

ci.

Terri Schiavo po 15 latach stanu wegetatywnego została odł

ą

czona od aparatury

(wyrokeim S

ą

du Najwy

ż

szego USA); jej mózg uległ atrofii i wa

ż

ył przy ko

ń

cu 615 gramów.

Metabolizm mózgu w ró

ż

nych stanach

ś

wiadomo

ś

ci.

Uszkodzenia brzusznej cz

ęś

ci mostu (uraz, krwotok, mia

ż

d

ż

yca) mog

ą

spowodowa

ć

"zespół zamkni

ę

cia", całkowity parali

ż

ciała. Pozostaje jedynie mo

ż

liwo

ść

pionowych

ruchów gałki ocznej i mruganie powiekami.
Komunikacja z tak

ą

osob

ą

mo

ż

liwa jest te

ż

dzi

ę

ki sygnałom EEG.

Wiemy,

ż

e takie uszkodzenia nie upo

ś

ledzaj

ą

ś

wiadomo

ś

ci, zmieniaj

ą

nastrój na

melancholijny.
Same obserwacje klinicznie nie potrafi

ą

czasem odró

ż

ni

ć

stanu zamkni

ę

cia od

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

Jean-Dominique Bauby

, po wylewie, przez dwa lata

ż

ył w stanie zamkni

ę

cia, mrugaj

ą

c powiek

ą

napisał ksi

ąż

k

ę

"Skafander i motyl", według

której nakr

ę

cono film.

Pie

ń

mózgu jest wi

ę

c kluczow

ą

struktur

ą

dla zrozumienia działania cało

ś

ci, a w

szczególno

ś

ci

ś

wiadomo

ś

ci.

Ś

wiadomo

ść

rdzenna (

Damasio

), poczucie istnienia, wykorzystuje "p

ę

tl

ę

ciała", informacje

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

ą

dra pnia mózgu zbieraj

ą

informacj

ę

z rdzenia i nerwów czaszkowych (trójdzielnego i

bł

ę

dnego): s

ą

to j

ą

dra tworu siatkowatego i okoliczne (aminowe i acetylocholinowe).

Ś

ródmózgowie

składa si

ę

z

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

wzgórki

czworacze

, po

ś

rednicz

ą

ce w

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

ę

ksze j

ą

dro, czyli

istot

ę

czarn

ą

, du

ż

e j

ą

dro produkuj

ą

ce

dopamin

ę

.

Zawiera te

ż

istot

ę

szara

ś

rodkow

ą

,

j

ą

dro czerwienne

oraz cz

ęść

około

ś

rodkowego tworu

siatkowatego.

Istota szara okołowodociagowa

(PAG) to nazwa istoty szarej otaczaj

ą

cej wodoci

ą

g mózgu;

zawiera

j

ą

dra grzebietowe szwu

,

miejsce sinawe

, j

ą

dro grzbietowe nakrywki i nerwu

trójdzielnego;
koordynuje reakcje emocjonalne przez j

ą

dra ruchowe tworu siatkowatego i nerwy

czaszkowe.

Ogólna funkcja pnia mózgu: zarz

ą

dzanie stanami ciała i ich reprezentacjami.

Informacje o stanie ciała reprezentowane s

ą

w korze somatosensorycznej.

Trudno jest zrobi

ć

dobry model działania pnia mózgu ze wzgl

ę

du na stopie

ń

jego

komplikacji.

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

ą

moduły,

które by

ć

mo

ż

e zdolne s

ą

do analizy sygnałów o
ró

ż

nych modalno

ś

ciach.

Twór siatkowaty potrafi
prawdopodobnie sterowa

ć

ogóln

ą

aktywno

ś

ci

ą

całego

mózgu (wybiera

ć

globalny

stan behawioralny),
przeł

ą

czaj

ą

c go na ró

ż

ne

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

ę

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

ą

dro ogoniaste i

skorupa.

b) drzewka dendrytyczne, du

ż

e kółko symbolizuje neuron projekcyjny.

c) Model z modułami, czarne kółka to neurony wstawkowe (lokalnie hamuj

ą

ce).

Niestety nie jest to model całego pnia czy tworu siatkowatego a jedynie rozwa

ż

ania

pokazuj

ą

ce,

ż

e twór siatkowaty ma struktur

ę

sieci "małych

ś

wiatów", lokalnie silnie

poł

ą

czone j

ą

dra, ze znacznie rzadszymi poł

ą

czeniami pomi

ę

dzy nimi.

Jakie dokładnie s

ą

to połaczenia? Pie

ń

jest nadal struktur

ą

mało zbadan

ą

.

Baza danych o mózgu szczura

, o poł

ą

czeniach korowo-mostowych i innych.

Wim Hof

potrafi regulowa

ć

temperatur

ę

ciała nawet w skrajnych warunkach!

Teoretycznie istnieje mo

ż

liwo

ść

nauczenia si

ę

wpływu na aktywno

ść

pnia mózgu.

Filmy: lokalnie!

Nast

ę

pny rozdział

|

Jak działa mózg - spis tre

ś

ci

.