К базальным ганглиям относят комплекс нейронных узлов серого вещества, которые располагаются в белом веществе больших полушарий головного мозга. Эти образования называют стриополитарной системой. Относится хвостатое ядро, скорлупа – вместе они образуют полосатое тело . Бледный шар на разрезе состоит из 2х сегментов – наружного и внутреннего. Наружный сегмент бледного шара имеет общее происхождение с полосатым телом. Внутренний сегмент развивается из серого вещества промежуточного мозга. Эти образования имеют тесную связь с субталамическими ядрами промежуточного мозга, с черной субстанцией среднего мозга, которая состоит из двух частей – вентральной части(сетчатой) и дорсальной(компактная).

Нейроны компактной части вырабатывают дофамин. А сетчатая часть черной субстанции по строению и функциям напоминает нейроны внутреннего сегмента бледного шара.

Черная субстанция образует связи с передним вентральным ядром зрительного бугра, бугорками четверохолмия, с ядрами моста и двухсторонние связи с полосатым телом. Эти образования получают афферентные сигналы и сами формируют эфферентные пути. Чувствительные пути к базальным ганглиям идут от коры больших полушарий и главный афферентный путь начинается от моторной и премоторной зоны коры.

Корковое поля 2,4,6,8. Эти пути идут к полосатому телу и бледному шару. Имеется определенная топография проекции мышц дорсальной части скорлупы представлены мышцы ног, рук, а в вентральной части – рта и лица. От сегментах бледного шара идут пути к зрительному бугру переднем вентральному и вентролатеральному ядрам, от которых информация будет возвращаться в кору.

Большое значение играют пути к базальным ядрам от зрительных бугров. Обеспечивают получение сенсорной информации. К базальным ядрам также через зрительный бугор передаются влияния от мозжечка. Также имеются чувствительные пути к полосатому телу от черной субстанции. Эфферентные пути представлены связями полосатого тела с бледными шарами, с черной субстанцией, ретикулярной формацией ствола мозга, от бледного шара идут пути к красному ядру, к субталамическим ядрам, к ядрам гипоталамуса и зрительных бугров. На подкорковом уровне сложные кольцевые взаимодействия.

Связи коры больших полушарий, зрительного бугра базальные ганглии и снова кора формируют два пути: прямой(обеспечивает облегчение прохождения импульсов) и непрямой(тормозной)

Непрямой путь. Оказывает тормозящее действие. Этот путь тормозной идет от полосатого тела к наружному сегменту бледного шара и полосатое тело тормозит наружный сегмент бледного шара. Наружный сегмент бледного шара тормозит Люисово тело, которое в норме оказывает возбуждающие действие на внутренний сегмент бледного шара. В этой цепочке есть два последовательных торможения.

При прямом пути кора больших полушарий оказывает на полосатое тело, полосатое тело тормозящее действие на внутренний сегмент бледно шара, происходит растормаживание.

Черная субстанция(вырабатывает дофамин) В полосатом теле есть 2 вида рецепторов Д1- возбуждающие, Д2 – тормозящие. Полосатое тело с черной субстанцией два тормозящих пути. Черная субстанция тормозит полосатое тело дофамином, а полосатое тело черную субстанцию ГАМК. Высокое содержание меди в черной субстанции, синем пятне ствола мозга. Возникновение стриополитарной системы было необходимо для совершения перемещения тело в пространстве - плаванье, ползанье, полет. Эта система образует связь с подкорковыми двигательными ядрами(красное ядро, покрышка среднего мозга, ядра ретикулярной формации, вестибулярные ядра) От этих образований – нисходящие пути в спинной мозг. Все это вместе образует экстрапирамидную систему.

Двигательная активность реализуется через пирамидную систему – нисходящие пути. Каждое полушарие связано с противоположной половиной тела. В спинном мозге с альфа моторными нейронами. Через пирамидную систему реализуются все наши желания. Она работает с мозжечком, экстрапирамидной системы и выстраивается несколько контуров – кора мозжечка, кора, экстрапирамидная система. Зарождение мысли возникает в коре. Для того, чтобы его совершить необходим план движения. Который включает в себя несколько компонентов. Они связываются в один образ. Для этого нужны программы. Программы быстрых движений – в мозжечке . Медленных – в базальных ганглиях. Кора выбирает необходимые программы. Она создает единственную общую программу, которая будет реализовано через спинальные пути. Чтобы сделать бросок мяча в кольцо нам нужно принять определенную позу, распределить тонус мышц – это все на подсознательном уровне – экстрапирамидная система. Когда все будет готово произойдет само движение. Стриополитарная система может обеспечивать стереотипные заученные движения – ходьба, плаванье, езда на велосипеде, но только когда они заучены. При выполнение движение стриополитарная система определяет масштаб движений – амплитуда движений. Масштаб определяется стриополитарной системой. Гипотония-пониженный тонус с гиперкинезом - повышенная двигательная активность.

Базальные ганглии – это совокупность трех парных образований, расположенных в конечном мозге в основании больших полушарий: филогенетически более древней его части – бледного шара, более позднего образования – полосатого тела т наиболее молодой в эволюционном плане – ограды.

Бледный шар состоит из наружного и внутреннего сегментов. Полосатое тело – из хвостатого ядра и скорлупы. Ограда – это образование, которое располагается между скорлупой и островковой корой.

Функциональные связи базальных ганглиев. Возбуждающая афферентная импульсация поступает в полосатое тело в основном из трех источников:

от всех областей коры мозга непосредственно через таламус;

от неспецифических интраламинарных ядер таламуса;

от черного вещества.

Среди эфферентных связей базальных ганглиев можно выделить три главных выхода:

от полосатого тела тормозящие пути идут к бледному шару непосредственно и с участием субталамического ядра. От бледного шара начинается самый важный эфферентный путь базальных ганглиев, идущий преимущественно в таламус (а именно в его двигательные вентральные ядра), а от них возбуждающий путь идет в двигательную кору;

часть эфферентных волокон из бледного шара и полосатого тела идет к центрам ствола мозга (ретикулярная формация, красное ядро и далее в спинной мозг), а также через нижнюю оливу в мозжечок;

от полосатого тела тормозящие пути идут к черному веществу, и после переключения – к ядрам таламуса.

Оценивая связи базальных ганглиев в целом, ученые отмечают, что данная структура является специфическим промежуточным звеном (станцией переключения), связывающей ассоциативную и, частично, сенсорную кору с двигательной корой.

В структуре связей базальных ганглиев выделяют несколько параллельно действующих функциональных петель, соединяющих базальные ганглии и кору больших полушарий.

Скелетно-моторная петля . Соединяет премоторную, двигательную и соматосенсорную области коры со скорлупой базальных ганглиев, импульсация из которых идет в бледный шар и черное вещество и далее через двигательное вентральное ядро возвращается в премоторную область коры. Ученые полагают, что эта петля служит для регуляции таких параметров движения, как амплитуда, сила и направление.

Глазодвигательная петля . Соединяет области коры, контролирующие направление взгляда (поле 8 лобной коры и поле 7 теменной коры), с хвостатым ядром базальных ганглиев. Оттуда импульсация поступает в бледный шар и черное вещество, из которых она проецируется соответственно в ассоциативное медиодорсальное и переднее релейное вентральное ядра таламуса, а из них возвращается в лобное глазодвигательное поле 8. Данная петля принимает участие в регуляции, например, скачкообразных движений глаз.

Ученые также предполагают существование сложных петель, по которым импульсация из лобных ассоциативных зон коры поступает в структуры базальных ганглиев (хвостатое ядро, бледный шар, черное вещество) и через медиодорсальное и вентральное переднее ядра таламуса возвращается в ассоциативную лобную кору. Считается, что эти петли участвуют в осуществлении высших психофизиологических функций мозга: контроле мотиваций, прогнозировании результатов действий, познавательной (когнитивной) деятельности.

Наряду с выделением непосредственных функциональных связей базальных ганглиев в целом, ученые выделяют и функции отдельных образований базальных ганглиев. Одним из таких образований, как было отмечено выше, является полосатое тело.

Функции полосатого тела . Основными объектами функционального влияния полосатого тела являются бледный шар, черное вещество, таламус и моторная кора.

Влияние полосатого тела на бледный шар . Осуществляется преимущественно через тонкие тормозные волокна. В связи с этим, полосатое тело оказывает на бледный шар, в основном, тормозящее влияние.

Влияние полосатого тела на черное вещество . Между черным веществом и полосатым телом имеются двусторонние связи. Нейроны полосатого тела оказывают тормозящее влияние на нейроны черного вещества. В свою очередь, нейроны черного вещества через медиатор дофамин оказывают на фоновую активность нейронов полосатого тела модулирующее воздействие. Характер этого влияния (тормозной, возбуждающий или и тот и другой) учеными до настоящего времени не установлен. Кроме влияния на полосатое тело, черное вещество оказывает тормозящее действие на нейроны таламуса и получает возбуждающие афферентные входы от субталамического ядра.

Влияние полосатого тела на таламус . В середине ХХ столетия учеными было установлено, что раздражение участков таламуса вызывает появление проявлений, типичных для фазы медленного сна. Впоследствии было доказано, что этих проявлений можно добиться не только раздражением таламуса, но и полосатого тела. Разрушение же полосатого тела нарушает цикличность сон – бодрствование (уменьшает время сна в этом цикле).

Влияние полосатого тела на моторную кору . Клинические исследования, проведенные в 1980 гг. О.С.Андриановым доказали тормозное воздействие хвоста полосатого тела на двигательную кору.

Прямая стимуляция полосатого тела посредством вживления электродов, по данным клиницистов, вызывает относительно простые двигательные реакции: поворот головы и туловища в сторону, противоположную раздражению, сгибание конечности на противоположной стороне и пр. Стимуляция некоторых зон полосатого тела вызывает задержку поведенческих реакций (ориентировочной, пищедобывательной и пр.), а также подавление ощущения боли.

Поражение полосатого тела (в частности его хвостатого ядра) вызывает избыточные движения. Больной как бы не может справиться со своей мускулатурой. Экспериментальные исследования, проведенные на млекопитающих, показали, что при повреждении полосатого тела у животных стабильно развивается синдром гиперактивности. Число бесцельных движений в пространстве увеличивается в 5 – 7 раз.

Еще одним образованием базальных ганглиев является бледный шар, который также выполняет свои функции.

Функции бледного шара. Получая из полосатого тела преимущественно тормозные влияния, бледный шар оказывает модулирующее воздействие на двигательную кору, ретикулярную формацию, мозжечок и красное ядро. При стимуляции бледного шара у животных преобладающими являются элементарные двигательные реакции в виде сокращения мышц конечностей, шеи и т.д. Кроме того, выявлено влияние бледного шара и на некоторые зоны гипоталамуса (центр голода и задний гипоталамус), о чем свидетельствует отмечаемая учеными активация пищевого поведения. Разрушение бледного шара сопровождается снижением двигательной активности. Возникает отвращение к каким-либо движениям (адинамия), сонливость, эмоциональная тупость, затрудняются осуществление имеющихся и выработка новых условных рефлексов.

Таким образом, участие базальных ганглиев в регуляции движений является главной, но не единственной их функцией. Наиболее важной двигательной функцией является выработка (наряду с мозжечком) сложных двигательных программ, которые реализуются через моторную кору и обеспечивают двигательный компонент поведения. Вместе с тем, базальные ганглии контролируют такие параметры движений, как сила, амплитуда, скорость и направление. Кроме этого, базальные ганглии включаются в регуляцию цикла сон – бодрствование, в механизмы формирования условных рефлексов, в сложные формы восприятия (например, осмысление текста).

Вопросы для самоконтроля:

Чем представлены базальные ганглии?

Общая характеристика функциональных связей базальных ганглиев.

Характеристика функциональных петель базальных ганглиев.

Функции полосатого тела.

Функции бледного шара.

Движение и мышление – это те качества, которые позволяют человеку полноценно жить и развиваться.

Даже незначительные нарушения в структурах мозга могут привести к существенным изменениям или полной утрате этих способностей.

Ответственными за эти важнейшие жизненные процессы являются группы нервных клеток головного мозга, называемые базальными ядрами.

Что нужно знать о базальных ядрах

Большие полушария мозга человека снаружи представляют собой кору, образованную серым веществом, а внутри – подкорку из белого вещества. Базальные ядра (ганглии, узлы), которые также называют центральными, или подкорковыми – это сосредоточения серого вещества в белом веществе подкорки.

Базальные ганглии расположены в основании головного мозга, что и объясняет их название, снаружи от таламуса (зрительного бугра). Это парные образования, которые симметрично представлены в обоих полушариях мозга. При помощи нервных отростков они в двустороннем порядке взаимодействуют с различными областями центральной нервной системы.

Основная роль подкорковых узлов заключается в организации двигательной функции и различных аспектов высшей нервной деятельности. Патологии, которые возникают в их строении, влияют на работу других частей центральной нервной системы, вызывая проблемы с речью, координацией движений, памятью, рефлексами.

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.

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.

Анатомия и физиология базальных ядер

Хотя все базальные ганглии являются скоплением серого вещества, они имеют свои сложные структурные особенности. Чтобы понять, какую роль играет тот или иной базальный центр в работе организма, необходимо подробнее рассмотреть его строение и расположение.

Хвостатое ядро

Этот подкорковый узел расположен в лобных долях полушарий мозга. Его подразделяют на несколько отделов: утолщенную крупную головку, сужающееся тело и тонкий длинный хвост. Хвостатое ядро сильно вытянуто и изогнуто. Ганглий состоит большей частью из микронейронов (до 20 мк) с короткими тонкими отростками. Около 5% от общей клеточной массы подкоркового узла составляют более крупные нервные клетки (до 50 мк) с сильноветвящимися дендритами.

Данный ганглий взаимодействует с участками коры, таламусом и узлами промежуточного и среднего мозга. Он исполняет роль связующего звена между этими мозговыми структурами, постоянно передавая нейронные импульсы от коры мозга к другим его отделам и обратно. Он многофункционален, но особенно значительна его роль в поддержании активности нервной системы, регулирующей деятельность внутренних органов.

Чечевицеобразное ядро

Этот базальный узел своей формой имеет схожесть с семенем чечевицы. Он также располагается в лобных отделах больших полушарий. При разрезе головного мозга во фронтальной плоскости данная структура представляет собой треугольник, вершина которого направлена внутрь. Белым веществом этот ганглий подразделяется на скорлупу и два слоя бледного шара. Скорлупа темная и расположена наружно по отношению к светлым прослойкам бледного шара. Нейронный состав скорлупы аналогичен хвостатому ядру, а вот бледный шар представлен в основном крупными клетками с небольшими вкраплениями микронейронов.

Эволюционно бледный шар признан самым древним образованием среди прочих базальных узлов. Скорлупа, бледный шар и хвостатое ядро составляют стриопаллидарную систему, являющуюся частью экстрапирамидной. Основная функция этой системы – регуляция произвольных движений. Анатомически она связана с множеством корковых полей больших полушарий.

Ограда

Слегка изогнутая истонченная пластина серого вещества, которая разделает скорлупу и островковую долю конечного мозга, получила название ограды. Белое вещество вокруг нее образует две капсулы: наружную и «самую наружную». Эти капсулы отделяют ограду от соседних структур из серого вещества. Ограда прилегает к внутреннему слою новой коры головного мозга.

Толщина ограды варьирует от долей миллиметра до нескольких миллиметров. На всем протяжении она состоит из нейронов различной формы. Нервными путями ограда связана с центрами коры больших полушарий, гиппокампом, миндалевидным и частично полосатым телами. Отдельные ученые считают ограду продолжением коры мозга или же вносят ее в состав лимбической системы.

Миндалевидное тело

Данный ганглий представляет группу клеток серого вещества, сосредоточенных под скорлупой. Миндалевидное тело состоит из нескольких образований: ядер коры, срединного и центрального ядра, базолатерального комплекса, интерстициальных клеток. Оно связано нервной передачей с гипоталамусом, таламусом, органами чувств, ядрами черепно-мозговых нервов, центром обоняния и многими другими образованиями. Иногда миндалевидное тело причисляют к лимбической системе, которая отвечает за деятельность внутренних органов, эмоции, обоняние, сон и бодрствование, обучение и т.д.

Важность подкорковых узлов для организма

Функции базальных узлов определяются их взаимодействием с другими областями центральной нервной системы. Они формируют нейронные петли, соединяющие таламус и важнейшие зоны коры полушарий мозга: моторную, соматосенсорную и лобную. Кроме того, подкорковые узлы связаны между собой и с некоторыми областями ствола мозга.

Хвостатое ядро и скорлупа выполняют следующие функции:

• контроль направления, силы и амплитуды движений;
• аналитическая деятельность, обучение, мышление, память, коммуникация;
• управление движением глаз, рта, лица;
• поддержание работы внутренних органов;
• условнорефлекторная деятельность;
• восприятие сигналов органов чувств;
• контроль мышечного тонуса.

К специфичным функциям скорлупы относят дыхательные движения, выработку слюны и другие аспекты пищевого поведения, обеспечение трофики кожи и внутренних органов.

Функции бледного шара:

• развитие ориентировочной реакции;
• контроль движения рук и ног;
• пищевое поведение;
• мимика;
• проявление эмоций;
• обеспечение вспомогательных движений, координационных способностей.

К функциям ограды и миндалевидного тела относятся:

• речь;
• пищевое поведение;
• эмоциональная и долгосрочная память;
• развитие поведенческих реакций (страх, агрессия, тревожность и др.);
• обеспечение социальной интеграции.

Таким образом, размер и состояние отдельных базальных узлов влияет на эмоциональное поведение, произвольные и непроизвольные движения человека, а также высшую нервную деятельность.

Заболевания базальных узлов и их симптомы

Нарушение нормального функционирования базальных ядер может быть вызвано инфекцией, травмой, генетической предрасположенностью, врожденными аномалиями, сбоем в обмене веществ.

Симптомы патологии иногда проявляются постепенно, незаметно для пациента.

Следует обратить внимание на такие признаки:

• общее ухудшение самочувствия, слабость;
• нарушение тонуса мускулатуры, ограниченность движений;
• возникновение произвольных движений;
• тремор;
• нарушение координации движений;
• возникновение непривычных для пациента поз;
• обеднение мимики;
• нарушение памяти, помутнение сознания.

Патологии базальных ганглиев могут проявляться рядом заболеваний:

1. Функциональная дефицитарность. Преимущественно наследственное заболевание, проявляющееся в детском возрасте. Основные симптомы: неуправляемость, невнимательность, энурез до 10–12 лет, неадекватное поведение, нечеткость движений, странные позы.
2. Киста. Злокачественные образования без своевременного врачебного вмешательства приводят к инвалидности и смерти.
3. Корковый паралич. Основные симптомы: непроизвольные гримасы, нарушение мимики, судороги, хаотичные медленные движения.
4. Болезнь Паркинсона. Основные симптомы: тремор конечностей и тела, обеднение двигательной активности.
5. Болезнь Хантингтона. Генетическая патология, прогрессирующая постепенно. Основные симптомы: спонтанные неконтролируемые движения, нарушение координации, снижение умственных способностей, депрессия.
6. . Основные симптомы: замедление и обеднение речи, апатия, неадекватное поведение, ухудшение памяти, внимания, мышления.

Некоторые функции базальных ганглиев и особенности их взаимодействия с другими структурами мозга до сих пор не установлены. Неврологи продолжают изучать эти подкорковые центры, ведь их роль в поддержании нормальной жизнедеятельности организма человека бесспорна.

Базальные ганглии являются структурами ядерного типа. Они расположены внутри больших полушарий между лобными долями и промежуточным мозгом. Базальные ганглии относятся к собственно подкорковым образованиям мозга в самом узком смысле этого понятия и включают в себя три парных образования: неостриатум, паллидум (бледный шар) и ограда (claustrum). Неостриатум состоит из двух ядер: хвостатого и скорлупы (n. caudatus, putamen). Неостриатум является филогенетически новой структурой. Наиболее отчетливо он представлен начиная с рептилий. Скорлупа и хвостатое ядро по происхождению, нейронному строению, ходу проводящих путей и нейрохимическому составу являются сходными. Оба ядра, по существу, представляют собой два тяжа серого вещества, разделенных почти на всем протяжении волокнами внутренней капсулы. Паллидум, бледный шар (globus pallidum), в отличие от неостриатума, является филогенетически более древним образованием; его гомолог обнаруживается уже у рыб. Ограда расположена между скорлупой и островковой корой. Филогенетически ограда является самым новым образованием. У ежей и некоторых грызунов ее еще нет.

Морфофункциональные связи базальных ганглиев. Неостриатум образует связи с бледным шаром. Аксоны клеток неостриатума очень тонкие, до 1мкм, поэтому проведение возбуждения от неостриатума к паллидуму медленное. Стриапаллидарные волокна образуют в основном аксо-дендритные синапсы. Неостриатум оказывает двойственное влияние на нейроны паллидума – возбуждающее и тормозное. Неостриатум посылает прямые эфференты не только к паллидуму, но и к черной субстанции. Стрионигральные связи по своей природе моносинаптические и двусторонние. Большой интерес представляет обратная связь – от черной субстанции к неостриатуму. Считается, что аксоны нейронов черной субстанции, которые конвергируют к нейронам хвостатого ядра и к скорлупе, обеспечивают транспорт дофамина, синтезирующийся в нейронах черной субстанции. В неостриатуме он концентрируется в расширенных аксонных терминалях. Скорость транспорта дофамина по аксонам от черной субстанции к хвостатому ядру составляет приблизительно 0,8 мм в 1 час. Содержание дофамина в неостриатуме чрезвычайно велико. Имеются указания на то, что дофамина в неостриатуме млекопитающих в 6 раз больше, чем в паллидуме и передней части больших полушарий, в 19 раз больше, чем в мозжечке. Предполагается медиаторная роль этого амина в данной структуре. Кроме того, высказывается мнение о том, что дофамин активирует тормозные интернейроны неостриатума и таким образом подавляет деятельность его клеток. Выдвигается также предположение о том, что дофамин играет энергетическую роль в неостриатуме: через цАМФ он обеспечивает распад гликогена.

Помимо теоретического интереса в изучении медиаторной и метаболической функции дофамина, особое значение приобретает участие дофамина в патологии. Было установлено, что у больных с двигательными расстройствами резко падает концентрация дофамина в обоих ядрах неостриатума – хвостатом и скорлупе.

Стриаталамические связи. Неостриатум не имеет отчетливо выраженных моносинаптических связей с корой больших полушарий и с таламусом. Неостриатум осуществляет физиологическую связь с корой большого мозга и таламусом опосредованно, через бледный шар, который выступает в этом случае как неспецифическое ядро, как посредник в эфферентной импульсации хвостатого ядра и скорлупы. Постулируется замкнутый круг импульсации: неостриатум – паллидум – таламус – лобные доли – неостриатум. Этот круг носит название «каудатная петля». Ему придают большое значение в интеграции нервных процессов на высших уровнях мозга, в генезе синхронной активности коры, в регуляции сна и бодрствования.

Кортикостриарные связи. Сейчас доказано, что почти от всех полей коры к хвостатому ядру и скорлупе конвергируют прямые волокна в составе внутренней капсулы и подмозолистого пучка. Наибольшее количество волокон идет к скорлупе и хвостатому ядру от передних отделов коры. Кортикостриарные волокна отличаются пространственной организацией. Топографически это проявляется в том, что передние области коры больших полушарий представлены в головке хвостатого ядра, а задние – в каудальном отделе хвостатого ядра (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Базальные ганглии и структуры, связанные с ними

Функции базальных ганглиев. Этот комплекс ядер довольно широко включается в интегративную деятельность центральной нервной системы. Они играют определенную роль в ориентации животных в пространстве, запуске двигательного обеспечения пищевой мотивации, регуляции цикла бодрствование – сон. Неостриатум, паллидум, клауструм входят в программу осуществления условного рефлекса. Базальные ганглии и мозжечок являются равнозначными центрами, участвующими в программировании движений. Базальные ганглии могут иметь особое значение для осуществления стереотипных «червеобразных движений». Кроме того, каждая из структур обладает своими функциональными особенностями при вкладе в организацию движения. Неостриатум принимает участие в регуляции медленных движений, в которых преобладает тонический компонент. Паллидум дифференцирует характер движений: так, активность его нейронов у обезьян изменялась под влиянием толкательных движений, но эти же нейроны не реагировали на пронационные движения. Активность клауструма (у кошек) резко учащалась при болевых раздражениях. Отмечено также, что функциональные проявления базальных ганглиев определяются не столько связями отдельных ядер между собой, сколько связями каждого из них с другими структурами центральной нервной системы. Из этих структур наибольшее значение имеют неокортекс, неспецифические ядра таламуса, субталамическое ядро, черная субстанция, гипоталамус. На этом основании в настоящее время выделяют ряд функциональных петель базальных ганглиев.

Скелетомоторная петля имеет входы от премоторной, моторной и соматосенсорной областей коры мозга. Основной поток информации идет через скорлупу, внутреннюю часть бледного шара или каудолатеральную область ретикулярной формации черной субстанции, затем через двигательные ядра таламуса и назад к шестому слою коры больших полушарий.

При регистрации активности индивидуальных клеток скорлупы и бледного шара у обезьян, которые были обучены стандартным движениям, обнаружены четкие корреляции между этими движениями и активностью определенных нейронов. Наблюдается четкая топографическая организация: активность нейронов строго определенной области базальных ганглиев всегда соответствует специфическим движениям конкретных частей тела. Кроме того, во многих случаях наблюдается корреляция с особыми параметрами движения: силой, амплитудой или направлением движения. Регистрация активности клеток показала, что путь от стриатума через латеральную область ретикулярной формации черной субстанции управляет главным образом движением лица и рта.

Окуломоторная (глазодвигательная) петля специализируется, вероятно, на регуляции движения глаз. Входные сигналы поступают от областей коры, контролирующих направление взгляда: фронтального глазного поля (поле 8) и каудальной части поля 7 теменной коры. Затем путь продолжается через хвостатое тело к дорсомедиальному сектору внутренней части бледного шара или к вентролатеральной области ретикулярной части черной субстанции. Затем идут связи к ядрам таламуса, которые дают проекции к фронтальному глазному полю. Аксоны нейронов сетчатой части черной субстанции раздваиваются, и одна ветвь идет к верхнему двухолмию среднего мозга, которое связано с движением глаз. Наблюдается положительная корреляция между активностью этих нейронов и саккадами (резкий перевод взгляда с одной точки на другую). Частота импульсации резко падает перед саккадой, что обусловлено тормозной стрианигральной связью (связью полосатого тела с черной субстанцией). Такое отключение тормозного выхода черной субстанции ведет к фазической активности таламуса или верхнего двухолмия. О полном пространственном разделении скелетомоторной и окуломоторной петель свидетельствует корреляция нейронной активности ретикулярной части черной субстанции с движениями либо глаз, либо рта, но никогда с теми и другими одновременно.

К настоящему времени накоплены анатомические данные о существовании ряда «сложных петель», которые начинаются и заканчиваются в лобных ассоциативных областях коры (дорсолатеральной, префронтальной, латеральной орбитофронтальной, передней поясной), пройдя через ассоциативные ядра таламуса. В ходе филогенеза значительно возрастают размеры и значение корковых структур, стриатума и таламуса, участвующих в сложных петлях, так что у человека они становятся более обширными, чем двигательные. Однако функции сложных петель экспериментально еще не исследованы.

Медиаторная система базальных ганглиев. Прохождение информации в описанных выше множественных параллельных трансстриальных функциональных петлях может облегчаться или подавляться модулирующими системами. Описано несколько модулирующих систем. Особого внимания среди них заслуживает дофаминергическая система. Дофаминергические нигростриальные пути (черная субстанция – полосатое тело) начинаются в сетчатой части черной субстанции. Содержащие дофамин нейроны обнаружены также поодиночке или группами вне черной субстанции, но поблизости от нее.

Очень тонкие дофаминергические аксоны сильно ветвятся, образуя по всему стриатуму относительно диффузную сеть. Вдоль этих волокон находится множество небольших, заметных в световой микроскоп утолщений, называемых варикозами. На электронных микрофотографиях они идентифицируются как пресинаптические элементы. У нейронов сетчатой части черной субстанции довольно регулярная импульсация с частотой 1 Гц. Таким образом, каждую секунду импульс одной дофаминергической клетки вызывает высвобождение дофамина в многочисленных рассеянных по полосатому телу синапсах.

Из-за своего диффузного строения дофаминергическая система не передает детализированную, топографически организованную информацию. Поэтому ее рассматривают как своего рода «ирригационную систему», модулирующую передачу информации по главному каналу. Так, было показано, что высвобождаемый в полосатом теле дофамин модулирует дофаминергическую кортикостриальную передачу (кора больших полушарий – полосатое тело). Восходящие дофаминергические волокна от среднего мозга направляются не только к стриатуму, но и к лимбическим структурам, к префронтальной коре.

Аналогичное модулирующее влияние на базальные ганглии, возможно, оказывают серотонинергические волокна от ядер шва, норадренергические от голубого пятна, а также волокна с неизвестным медиатором от интраламинарных ядер таламуса и от миндалины; все они идут к полосатому телу. Кроме того, в базальных ганглиях содержится множество местных нейронов (интернейронов), модулирующих поток информации в трансстриатных петлях. К ним относятся холинергические нейроны полосатого тела и различные пептидергические нейроны.

В течение длительного времени полосатое тело рассматривали как крупную однородную массу клеток, и лишь недавно была обнаружена его модульная организация. Окончания двух обширных систем афферентных волокон от коры больших полушарий и от ламинарных ядер таламуса образует здесь небольшие четко ограниченные центры. Анатомические эксперименты с дифференциальным окрашиванием волокон, относящихся к разным системам, показали, что в хвостатом ядре перемешаны скопления нервных окончаний от лобной и височной ассоциативной коры. Гистохимические методы дают аналогичную картину: разные медиаторы (глутамат, ГАМК, ацетилхолин, различные пептиды) обнаруживаются в пределах мелких, четко очерченных участков. Сейчас эти центры считаются независимыми компартментами, или микромодулями. Удалось проследить топографическую организацию в виде продольных колонок, идущих через весь стриатум. Таким же образом организованы проекции лобной и височной ассоциативной коры. С помощью микроэлектродного тестирования выявлены соматотопические продольные колонки, относящиеся к скелетомоторной петле. Например, в колонке верхней конечности, вероятно, собираются сигналы от премоторной, моторной и соматосенсорной областей коры. Нейроны в такой колонке объединены по сходству их соматотопических свойств.

К базальным ганглиям относятся следующие анатомические образования:

полосатое тело (стриатум), состоящее из хвостатого ядра и скорлупы; бледный шар (паллидум), подразделяющийся на внутренний и внешний отделы; черная субстанция и субталамическое ядро Льюиса.

Функции БГ:

1. Центры сложных безусловных рефлексов и инстинктов
2. Участие в формировании условных рефлексов
3. Координация тонуса мышц и произвольных движений. Контроль амплитуды, силы, направления движений
4. Координация сочетанных двигательных актов
5. Контроль за движением глаз (саккады).
6. Программирование сложных целенаправленных движений
7. Центры торможения агрессивных реакций
8. Высшие психические функции (мотивации, прогнозирование, познавательная деятельность). Сложные формы восприятия внешней информации (например, осмысление текста)
9. Участие в механизмах сна

Афферентные связи базальных ганглиев .

Большая часть афферентных сигналов, приходящих к базальным ганглиям поступает в полосатое тело. Эти сигналы исходят почти исключительно из трех источников:

— от всех областей коры больших полушарий;

— от внутрипластинчатых ядер таламуса;

— от черной субстанции (по дофаминэргическому пути).

Эфферентные волокна от стриатума идут к бледному шару и черной субстанции. От последней начинается не только дофаминэргический путь к полосатому телу, но и пути, идущие к таламусу.

От внутреннего отдела бледного шара берет начало самый важный из всех эфферентных трактов базальных ганглиев, заканчивающийся в таламусе, а так же в крыше среднего мозга. Посредством стволовых образований, с которыми связаны базальные ганглии, центробежные импульсы следуют к сегментарным двигательным аппаратам и мускулатуре по нисходящим проводникам.

— от красных ядер — по руброспинальному тракту;

— от ядра Даркшевича – по заднему продольному пучку к ядрам 3, 4,6 нервов и через его посредство к ядру вестибулярного нерва;

— от ядра вестибулярного нерва – по вестибулоспинальному тракту;

— от четверохолмия — по тектоспинальному тракту;

— от ретикулярной формации — по ретикулоспинальному тракту.

Таким образом, базальные ганглии играют, главным образом, роль промежуточного звена в цепи, связываемой двигательные области коры со всеми остальными ее областями.

Симптомы поражения базальных ганглиев.

Повреждение базальных ганглиев сопровождается самыми различными нарушениями движений. Из всех этих нарушений наиболее известен синдром Паркинсона.

Походка — осторожная, мелкими шажками, замедленная, напоминает старческую походку. Нарушена инициация движения: двинутся вперед удается не сразу. Но в дальнейшем больной не может сразу остановиться: его все еще продолжает тянуть вперед.

Мимика – крайне бедна, лицо принимает застывшее маскообразное выражение. Улыбка, гримаса плача при эмоциях с запозданием возникают и так же медленно исчезают.

Обычная поза — спина согнута, голова наклонена к груди, руки согнуты в локтевых, в лучезапястных, ноги – в коленных суставах (поза просителя).

Речь — тихая, монотонная, глухая, без достаточных модуляций и звучности.

Акинезия — (гипокинезия) – большие трудности в проявлении и двигательной инициации: затруднение при начале и завершения движения.

Ригидность мышц — постоянное увеличение мышечного тонуса, независящее от положения суставов и движений. Больной, приняв определенную позу, долгое время сохраняет ее, хотя бы она и была не удобной. «Застывает» в принятом положении — пластическая или восковая ригидность. При пассивных движениях мышцы расслабляются не постепенно, а прерывисто, как бы ступенчато.

Тремор покоя — дрожание, которое наблюдается в покое, выражено в дистальных отделах конечностей, иногда в нижней челюсти и отличается малой амплитудой, частотой и ритмичностью. Тремор исчезает во время целенаправленных движений и возобновляется после их окончания (отличие от мозжечкового тремора, появляющегося при движении и исчезающего в покое).

Синдром Паркинсона связан с разрушением пути (тормозного), идущего от черной субстанции к полосатому телу. В области полосатого тела из волокон этого пути выделяется медиатор дофамин. Проявление паркинсонизма и, в частности, акинезия успешно лечатся введением предшественника дофамина — дофа. Наоборот, разрушение областей бледного шара и таламуса (вентролатерального ядра), при котором прерываются пути к двигательной коре, приводит к подавлению непроизвольных движений, но не снимает акинезии.

При поражении хвостатого ядра развивается атетоз — в дистальных отделах конечностей наблюдаются медленные, червеобразные, извивающиеся движения с некоторыми интервалами, во время которых конечность принимает неестественные положения. Атетоз может быть ограниченным и распространенным.

При поражении скорлупы развивается хорея — отличается от атетоза быстротой подергиваний и наблюдаются в проксимальных отделах конечностей и на лице. Характерна быстрая сменяемость локализации судорог, то подергиваются мимические мышцы, то мускулатура ноги, одновременно глазные мышцы и рука и т. д. В выраженных случаях больной становится похожим на паяца. Часто наблюдается гримасничанье, причмокивание, расстраивается речь. Движения становятся размашистыми, избыточными, походка танцующей.