Значение черной субстанции. Работы Хасслера по морфологии паркинсонизма. Черная субстанция и голубое ядро при паркинсонизме. Результаты и обсуждение

Болезнь Паркинсона (БП) является вторым по частоте нейродегенеративным заболеванием человека, которое встречается с частотой 150-250 случаев на 100 тыс. населения, или в 2—4% среди лиц старше 65 лет. Согласно данным ВОЗ, общее число больных болезнью Паркинсона в мире составляет около 3,7 млн., ежегодно регистрируется свыше 300 тыс. новых случаев болезни . Предполагается, что в ближайшие 25 лет число людей, страдающих БП, может удвоиться и привести к значительному увеличению экономических затрат национальных систем здравоохранения и семей пациентов. Это ставит БП в разряд не только медицинских, но и социально-экономических проблем .

Сложность дифференциальной диагностики БП (особенно в дебюте болезни), а также необходимость диагностики доклинических стадий требуют поиска информативных инструментальных методов исследования. В последние годы в этой связи все больше внимания уделяется ультразвуковому исследованию (УЗ) структур головного мозга — транскраниальной сонографии (ТКС).

В 1995 г. G. Becker et al. было опубликовано первое описание применения ТКС у пациентов с БП . В работе был выявлен характерный для БП феномен — гиперэхогенность черной субстанции (ГЧС). Это сообщение поначалу встретило значительный скептицизм в научном обществе, так как метод считается достаточно субъективным и, кроме того, на тот момент другие нейровизуализационные методы не находили каких-либо применений при БП . Однако практика последнего десятилетия не только показала, что феномен ГЧС является основным, наиболее надежным и воспроизводимым, УЗ-биомарке-ром БП на всех стадиях заболевания, но и убедительно продемонстрировала расширение сферы диагностического применения ТКС при других экстрапирамидных расстройствах, что помогло раскрыть новые аспекты их патогенеза .

Физические принципы ТКС, основанные на отражении УЗ-волн от неоднородных структур, обладающих различным акустическим сопротивлением (В-режим), позволяют выявлять характерные изменения черной субстанции, шва мозга, базальных ганглиев, ядер мозжечка, которые невозможно определить иными нейровизуализационными методами с другими физическими принципами получения изображения .

Преимуществами метода ТКС являются неинвазивность, широкая доступность в клинической практике, короткое время и относительно невысокая стоимость исследования, возможность проведения неограниченного количества исследований без риска для здоровья пациента. Кроме того, ТКС не зависит от двигательной активности пациентов, что особенно важно для больных с экстрапирамидными расстройствами и с гиперкинетической активностью . В связи с этим ТКС представляется перспективным инструментальным методом для скрининга и рутинной диагностики заболеваний.

Однако методика имеет определенные ограничения, основным из которых является зависимость от качества височного УЗ-окна: у некоторых обследуемых по причине ограничения проникновения УЗ-лучей через костный барьер получаемые изображения не позволяют с уверенностью оценить структуры головного мозга. Так у 5—10% людей европеоидной расы невозможна оценка структур среднего мозга, а в 10-20% — базальных ганглиев; у людей азиатского происхождения акустическое окно отсутствует в 15—60% случаев . Факторами, ассоциированными с отсутствием височных ультразвуковых окон, являются пожилой возраст и женский пол, что, возможно, связано с процессами гиперостоза и остеопороза, изменяющими акустическую характеристику костей черепа .

Качество получаемых изображений также напрямую зависит от класса УЗ-прибора. Для детальной визуализации небольших структур головного мозга необходимы системы последнего поколения (экспертного класса), позволяющие получать серошкальные изображения высокого разрешения. Кроме того, методика проведения ТКС и интерпретация результатов зависят от квалификации специалиста, проводящего исследование .

Методика ТКС

Для качественной и количественной оценки структур головного мозга используется В-режим. В некоторых случаях для улучшения контрастности, разрешения изображения и сокращения время поиска исследуемых структур используется режим второй тканевой гармоники (с подавлением основного эхосигнала и усилением амплитуды второго отраженного эхосигнала). Однако идентифицированные структуры оцениваются только в В-режиме .

Исследование выполняется через транстемпоральный доступ при расположении датчика в преаурикулярной области. Структуры ствола мозга, базальные ганглии и желудочки визуализируются в трех стандартизированных плоскостях сканирования. Для этих плоскостей разработаны четкие УЗ-ориентиры и определены углы наклона датчика (рис. 1-3). Для визуализации структур мозга используется фазированный датчик с частотой 2,5 МГц. Устанавливается глубина 140-160 мм, динамический диапазон 45-50 dB. Яркость и контрастность выставляются индивидуально для каждого конкретного случая .



Рис. 1: Плоскость сканирования на уровне среднего мозга: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Кругом отмечена область среднего мозга - ножки мозга визуализируются в виде характерной «бабочки». Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования
Рис. 2: Уровень плоскости сканирования на уровне таламуса: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Треугольником выделена область визуализации лентикулярного ядра, параллельными линиями показан III желудочек. Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования

Рис. 3: Уровень плоскости сканирования на уровне центральной части бокового
желудочка: 1 - МРТ-снимок (аксиальная проекция); 2 - В-режим при ТКС в аналогичной плоскости и области исследования; 3 - МРТ-снимок (фронтальная проекция). Параллельными линиями показана центральная часть контрлатерального бокового желудочка. Пунктирной линией показана плоскость УЗ-сканирования

Обследование обычно начинают с аксиальной плоскости, параллельной орбитомеатальной линии (линия от наруж-ного края глаза до наружного слухового отверстия). В этой плоскости средний мозг визуализируется в виде «бабочки», окруженной эхогенными базальными цистернами. В плос-кости сканирования среднего мозга оцениваются ипсилатеральная область черной субстанции, красное ядро и шов мозга (рис. 1). Особенно тщательно должна быть исследо-вана область черной субстанции в проекции ножек средне-го мозга на предмет гиперэхогенности, которая может быть представлена в виде пятна или полосы. Черная субстанция обычно имеет низкую эхогенность и не отличается по УЗ-параметрам от окружающего ее вещества мозга. На настоя-щий момент считается, что количественная оценка площа-ди ГЧС предпочтительней, нежели качественная оценка интенсивности эхосигнала, так как последняя зависит от ряда изменяемых параметров . При выявле-нии ГЧС эту область обводят курсором вручную, при этом площадь рассчитывается автоматически. Для более точной оценки площади рекомендуется увеличение исходного изображения в два-три раза (рис. 4).

Рис. 4: Транскраниальная сонография в плоскости сканирования среднего мозга: I - гиперэхогенность черной субстанции отсутствует; 2 - двусторонняя гиперэхогенность черной субстанции; 3 - увеличенное изображение среднего мозга с планиметрическим измерением площади гиперэхогенного сигнала

Рис. 5: Транскраниальная сонография с визуализацией гиперэхогенности лентикулярного ядра и расширенных желудочков: 1 - плоскость сканирования таламусов: маркерами отмечен расширенный третий желудочек (ширина 8,7 мм), стрелкой показана гиперэхогенность в области лентикулярного ядра; 2 - плоскость сканирования центральной части бокового желудочка: маркером отмечен расширенный боковой желудочек (ширина 24,6 мм)

Для единообразия использования терминов в разработан-ных рекомендациях дано определение понятия гиперэхо-генности. Структура описывается как гиперэхогенная в случае, если интенсивность УЗ-сигнала превышает тако-вую от окружающих областей. Термин «гиперэхогенность» применяется также, когда измеренная площадь гиперэхо-генной структуры превышает нормальные значенмя, полу-ченные в популяционных исследованиях .

По значению площади черной субстанции в большинстве исследований принято бинарное деление ее гиперэхогенно-сти с пороговым значением 20 мм 2: эхогенность черной суб-станции считается повышенной, если площадь ее гиперэхо-генного сигнала превышает 20 мм 2 (5, 17, 34, 48|. Иногда выделяют три категории: нормальная гиперэхогенность (при значениях меньше 20 мм 2), значительная гиперэхоген-ность (при значениях равных или превышающих 25 мм;) и средняя гиперэхогенность (при значениях от 20 до 25 мм 2) .

При сканировании в плоскости среднего мозга необходи-мо помнить об артефактах, которые не должны быть включены в область измерения. К их числу относят пенет-рирующие артерии, имеющие гиперэхогенный сигнал, а также реверберации эха от базальных цистерн, окружаю-щих средний мозг |11, 12, 50].

Красные ядра обычно визуализируются в виде небольших белых округлых структур, расположенных около средней линии среднего мозга, дорзальнее черной субстанции, и сравнимых по эхогенности с базальными цистернами. В редких случаях бывает сложно разграничить черную суб-станцию и красные ядра. Полуколичественной оценки эхогенности красных ядер не разработано, и до настояще-го времени гипоэхогенность красных ядер не рассматрива-ется как явление патологическое.

Эхогенность шва мозга оценивается в сравнении с гипер-эхогенными красными ядрами или с базальными цистернами. Его проекцию следует исследовать с обеих сторон. Обычно эхогенность шва идентична эхогенности красных ядер и представлена относительно ровной линией. Эхогенность шва мозга признается низкой, если линия прерывается или не определяется вовсе .

Визуализация плоскости таламусов достигается путем наклона датчика вверх под углом в 10° к плоскости среднего мозга (рис. 2). В плоскости таламусов оценивают наибольший поперечный размер третьего желудочка и переднего рога контралатерального бокового желудочка. Для более точной и воспроизводимой оценки его ширины измерение производят от ипсилатеральной к контралатеральной стенке по внутреннему краю гиперэхогенной эпендимы. Предложена возраст-зависимая оценка ширины третьего желудочка: при возрасте от 20 до 60 лет нормальными считаются значения, не превышающие 7 мм, при возрасте 60 лет и — не превышающие 10 мм. В ряде исследований возрастное деление не проводилось .

Плученные при ТКС размеры третьего желудочка сопоставимы с размерами, полученными с помощью КТ и МРТ. Кроме третьего желудочка на данном уровне оценивается эхогенность контралатерального лентикулярного и хвостатого ядер. Обычно эти структуры той же эхогенности, что и окружающие их области, иногда лентикулярное ядро может визуализироваться, как точкообразное или размытое гиперэхогенное образование (рис. 5). Возможна количественная оценка площади этих структур, подобно той, которая применяется для черной субстанции, главным образом, это актуально для лентикулярных ядер .

Третья плоскость сканирования — центральная часть контрлатерального бокового желудочка, которая достигается наклоном датчика вверх под углом в 25° к плоскости сканирования среднего мозга (рис. 3). Ширина бокового желудочка также оценивается количественно. Желудочек считается расширенным, если его ширина превышают 19 мм в возрасте от 20 до 60 лет и 22 мм — в возрасте 60 лет и старше.

Кроме перечисленных трех плоскостей сканирования при ТКС исследуются структуры задней черепной ямки в так называемой плоскости мозжечка. Структуры визуализируются путем поворота датчика на 45° (обращенная вперед сторона датчика поворачивается вверх) и наклоном его вверх на 10-15°, при этом настройки изображения сохраняются прежними. Паренхима мозжечка и его борозды могут определяться у здоровых лиц. У пациентов же со спи-ноцеребеллярой атаксией белое вещество мозжечка и зубчатые ядра выглядят более гиперэхогенными. В этой плоскости может визуализировать четвертый желудочек: у здоровых лиц в виде небольшой запятой, а при атрофических изменениях — в виде круглой гипо- или анэхогенной структуры. Гиперэхогенные зубчатые ядра, если они визу-лизируются, локализованы билатерально по отношению к гипоэхогенному четвертому желудочку .

ТКС при БП

ТКС состоялась как метод, главным образом, за счет выявления характерной для БП гиперэхогенности в области черной субстанции. Многочисленные независимые исследования, в том числе с дизайном слепых исследований, показали, что ГЧС выявляется более чем в 90% случаев при БП, тогда как в контрольной группе гиперэхоген-ность наблюдается достаточно редко — около 10% случаев .

Известно, что БП, проявляясь гипокинезией, ригидностью, тремором покоя и постуральной неустойчивостью, связана с постепенной нейродегенерацией нейронов черной субстанции . При этом манифестация моторных нарушений БП знаменует собой гибель более 70% ниграль-ных нейронов и снижение уровня дофамина в стриатуме более чем на 80% . Показано, что на стадии манифестации БП ГЧС не связана с длительностью и тяжестью клинической картины, а также не зависит от формы заболевания. Гиперэхогенность не коррелирует с состоянием пресинаптических окончаний в стриатуме по данным ПЭТ и ОФЭКТ . По данным пятилетнего проспективного исследования ГЧС не отражает прогресси-рования и не меняется в процессе заболевания . На основании этих клинико-ультразвуковых сопоставлений можно сделать вывод: ГЧС не столько отражает продолжающийся нейродегенеративный процесс при БП, сколько является универсальным и стабильным маркером определенного «нигрального неблагополучия» — особого физико-химического состояния черной субстанции среднего мозга .

Причины гиперэхогенности черной субстанции окончательно не известны. Считается, что ГЧС отражает повышенное содержание железа, что подтверждается экспериментальными работами на животных, посмертными исследованиями человека, а также данными специального режима МРТ, способного к детекции железа . Кроме того, ряд исследований выявил взаимосвязь ГЧС с уровнем ферритина и обратную взаимосвязь с уровнем нейромеланина в черной субстанции . У единичных пациентов с БП и ГЧС выявлены полиморфизмы в генах, участвующих в метаболизме железа, однако ни один из известных на сегодняшний день генов, ассоциированных с БП, напрямую не участвует в метаболизме железа .

Железо — самый распространенный металл переменной валентности в организме, что отражает важность данного элемента в метаболизме и функционировании клеток и одновременно является фактором, усугубляющим патологические процессы. Содержание железа в физиологических условиях в черной субстанции и в базальных ганглиях выше, чем в других областях головного мозга, и даже превышает таковое в печени — главном депо железа. В условиях БП концентрация железа в черной субстанции возрастает дополнительно на 35%, при этом изменяется соотношение Fe3+ : Fe2+ с 2: 1 до 1: 2. В свою очередь повышение уровня Fe2+ приводит к увеличению продукции свободных радикалов через реакцию Фентона, а, следовательно, к окислительному стрессу и нарушению нормального функционирования нигральных нейронов .

Пока еще не вполне понятно, на каком этапе патологического каскада происходит накопление железа. Однако показано, что присутствие железа, катализирующего свободнорадикальные реакции в клетке, способствует олигомеризации α-синуклеина и образованию из него протофибрилл, которые признаются основным эффектором патогенеза и главным компонентом телец Леви, патогно-моничных для этой нозологии. Железо может способствовать агрегации и инактивации паркина — мультифункцио-нального нейропротектора нейронов . Кроме того, повышенный уровень железа нарушает баланс антиоксидантных и прооксидантных свойств нейромеланина — одного из нейрональных депо железа . Несмотря на кажущуюся очевидность и простоту объяснения патогенеза БП с помощью «сидероза» черной субстанции, до сегодняшнего дня нет доказательств того, что именно нарушение метаболизма железа является первопричиной нейродегенерации .

БП является мультифакторным заболеванием, в этиологию которого вносят вклад несколько составляющих, среди них генетическая предрасположенность, факторы окружающей среды и возрастные изменения . На сегодняшний день идентифицировано 16 генетических локусов, ассоциированных с развитием так называемых моногенных форм паркинсонизма и обозначаемых акронимом PARK . Моногенные формы являются патогенетически более гомогенными группами по сравнению с идиопа-тической БП, что позволяет проводить сопоставления определенных патогенетических механизмов с паттернами нейровизуализационных изменений. Кроме того, исследование асимптомных носителей мутаций, представляющих группу риска развития БП и определенную модель доклинических стадий заболевания, позволяет оценивать прогностические способности метода. Выявление группы риска является первоочередной задачей при изучении эффективности нейропротективных вмешательств при БП .

В проведенных работах практически у всех симптомных носителей мутаций моногенных форм паркинсонизма при ТКС выявлялся феномен ГЧС, однако гиперэхогенность по значениям площади несколько уступала ГЧС при идио-патической БП. Возможно, что при идиопатической БП железо-опосредованные нарушения играют в патогенезе более значимую роль, чем при моногенном паркинсонизме, при котором нарушение метаболизма железа выступает в качестве вторичного феномена по отношению к генетическому дефекту и усугубляет патологическое процессы через свободнорадикальное окисление .

В работе по исследованию РАЯК2-формы паркинсонизма у асимптомных носителей только в части случаев выявлялась ГЧС, и именно у них при ПЭТ регистрировался дофа-минергический дефицит, тогда как у асимптомных носителей без ГЧС данные ПЭТ были в пределах нормальных значений . Полученные данные дают основания предполагать, что ГЧС может использоваться в качестве доклинического маркера заболевания.

Существуют и другие доказательства того, что ГЧС может выступать как биомаркер предрасположенности к БП. Так, в группе риска с отягощенным семейным анамнезом среди клинически здоровых родственников больных БП ГЧС выявлялась значительно чаще, чем в группе без подобного семейного анамнеза . У клинически здоровых лиц с ГЧС значительно чаще выявлялись определенные стигмы, свидетельствующие о предрасположенности к развитию БП: функциональная несостоятельность нигростриарной системы по данным ПЭТ и ОФЭКТ; признаки замедленности моторики, усиливающиеся с возрастом; более высокий риск появления экстрапирамидных нарушений при приеме нейролептиков; гипосмия; депрессия и др. . Однако для окончательного утверждения ГЧС в качестве фактора риска БП необходимы длительные проспективные исследования, которые на сегодняшний день только начинают проводить .

ТКС при других экстрапирамидных заболеваниях

Растущий интерес к ТКС связан также с возможностями этого метода в дифференциальной диагностике БП с фенотипически сходными нозологическими формами . Постановка диагноза «БП» отнюдь не простая задача, для этого должны быть исключены атипичные синдромы паркинсонизма, вторичный паркинсонизм, эссенциальный тремор, ряд других заболеваний.

С помощью ТКС можно выявить расширение желудочковой системы, а, следовательно, диагностировать нормотензивную гидроцефалию, в клиническую картину которой входит синдром паркинсонизма . Патологическая гиперэхогенность базальных ганглиев в результате кальцификации или аккумуляции тяжелых металлов особенно важна для диагностики таких заболеваний, как болезнь Вильсона-Коновалова, болезнь Фара, марганцевый паркинсонизм . При этих заболеваниях ТКС считается даже более значимым методом, чем КТ или МРТ, так как позволяет раньше визуализировать кальцификацию и отложения металлов. ТКС не способна распознать небольшие сосудистые очаги и посттравматические изменения, однако при сосудистом и посттравматическом паркинсонизме обычно не выявляется феномен ГЧС, что может помочь в постановке правильного диагноза .

Клинические проявления атипичных синдромов паркинсонизма, особенно на начальных стадиях, не позволяют с уверенностью отличать эти случаи от БП . В нескольких работах исследовались возможности ТКС в диагностике наиболее распространенных атипичных синдромов паркинсонизма — мультисистемной атрофии (МСА) и прогрессирующего надъядерного паралича (ПНП) . Было показано, что ГЧС достаточно редко выявляется при МСА, а при ПНП — только в трети случаев. Кроме того, гиперэхогенность лентикулярных ядер также может помочь в постановке диагноза МСА и ПНП, тогда как для БП гиперэхогенность лентикулярных ядер не характерна . Так, комбинация нормальной эхогенности черной субстанции с гиперэхогенностью лентикулярных ядер с высокой чувствительностью и специфичностью может дифференцировать МСА и ПНП от БП (прогностическая ценность положительного результата составляет 0,96) . В литературе описаны единичные случаи применения ТКС при кортикобазальной дегенерации и деменции с тельцами Леви, которые пока не позволяют сделать однозначных выводов касательно этих нозологии .

Как уже было отмечено, БП очень часто приходится дифференцировать с другим наиболее распространенным возраст-зависимым экстрапирамидным заболеванием — эссенциальным тремором. Результаты ТКС, а именно отсутствие феномена ГЧС, позволяют дифференцировать эссенциальный тремор и БП приблизительно в 85-90% случаях .

Описан опыт применения ТКС в диагностике депрессии, при которой в 50-70% случаев выявляется гипоэхогенность шва мозга. У пациентов с БП и с депрессией гипоэ-хогеность шва выявляется в 40-60% . Также гипоэхогенность шва ассоциируется с другим немоторным проявлением БП — нарушением мочеиспускания . Гиперэхогенность хвостатого ядра ассоциирована с психическими нарушениями при БП, дилятация переднего рога бокового желудочка более 20 мм — с деменцией .

Ряд сообщений посвящен применению ТКС при других экстрапирамидных заболеваниях . При идио-патической цервикальной дистонии гиперэхогенность лентикулярных ядер выявляется более чем в 75% случаев . При болезни Вильсона-Коновалова степень гипер-эхогенности лентикулярных ядер коррелирует с тяжестью неврологической симптоматики . Отдельные сообщения посвящены применению ТКС в диагностике хореи Гентингтона: у этих больных ширина третьего желудочка коррелирует со степенью когнитивных нарушений, присутствие ГЧС — с количеством тандемных CAG-повторов . При СЦА 2-го, 3-го и 17-го типов часто выявляется ГЧС как отражение вовлечения в патологический процесс черной субстанции, а для СЦАЗ характерен расширенный четвертый желудочек и гиперэхогенность зубчатых ядер .

Таким образом, за последние 10-15 лет технология ТКС стала одной из наиболее перспективных и востребованных в диагностике различных экстрапирамидных заболеваний, однако сфера ее применения и диагностические алгоритмы требуют дальнейших исследований и уточнений. Нами накоплен собственный, в настоящий момент самый значительный в России, опыт использования ТКС в диагностике БП.

В работе рассмотрены основные значимые УЗ-маркеры, вычислены их референсные значения и предложены УЗ-критерии дифференциальной диагностики БП с фенотипически сходными заболеваниями.

Результаты и обсуждение

Всего с помощью транскраниальной сонографии нами было обследовано четыре группы пациентов: группу 1 составили пациенты с БП, группу 2 — с атипичным паркинсонизмом, группу 3 — с эссенциальным тремором и группу 4 (контрольную) — неврологически здоровые лица.

В основную группу вошли 100 пациентов с БП (диагноз установлен согласно общепринятым критериям ). Возраст на момент обследования составил 56 + 11,7 лет, соотношение мужчин и женщин — 40: 60, длительность заболевания — 7,1 ±5,1 лет. Тяжесть состояния, оцениваемая в «оff»-периоде по унифицированной рейтинговой шкале Bn(UPDRS) — 41,3 ± 18 баллов.

В группу пациентов с атипичным паркинсонизмом вошли 14 больных: десять с мультисистемной атрофией и четыре — с прогрессирующим надъядерным параличем. Соотношение мужчин и женщин в группе составило 5: 9; средней возраст — 61,4 + 7,6 лет.

Группу больных с эссенциальным тремором составили 39 пациентов; соотношение мужчин и женщин в этой группы было 13: 26, средний возраст — 56,3 + 17,4 лет.

В контрольную группу вошли 56 человек, не страдающих экстрапирамидными заболеваниями и с удовлетворительными УЗ-окнами для проведения ТКС; соотношение мужчин и женщин — 32: 24, средний возраст — 55,1 ±9,1 лет.

Сформированные группы сравнения были сопоставимы по полу и возрасту с основной группой БП.

ТКС выполняли на ультразвуковом сканере «Logiq 9» фирмы «GE» (США) с использованием фазированного секторного датчика с частотой 2,5 МГц по стандартной методике, описанной выше. При этом в каждом случае оценивалась площадь ГЧС (из двух значений справа-слева выбирали максимальное), наличие гиперэхогенности лен-тикулярных ядер (достаточным считалось одностороннее обнаружение), ширина третьего желудочка, а также ширина тела бокового желудочка (из двух значений справа-слева выбиралось максимальное).

Обработка данных проводилась в пакете Statistica 6.0 с помощью статистических критериев Стьюдента, Краскела-Уоллиса, Манна-Уитни (с поправкой Бонферрони), х2 (с поправкой Йетса), Спирмена, Лиллиефорса, а также в пакете MedCalc с помощью ROC-анализа и логистического регрессионного анализа. За уровень значимости принималось значение р <0,05. В случае ненормального распределения данные представлялись в виде медианы и квартилей, в случае нормального — в виде среднего и стандартного отклонений.

В основной группе (группа 1) из 100 обследованных у 12 больных (12%) не оказалось акустического височного окна, необходимого для визуализации интракраниальных структур. Таким образом, УЗ-данные были получены только для 88 больных с первичным паркинсонизмом.

Группа БП и контрольная группа статистически значимо отличались только по площади ГЧС и не отличалась ни по ширине третьего и боковых желудочков, ни по эхогенно-сти лентикулярных ядер (табл. 1).

Феномен — наличие ГЧС с площадью, превышающей 20 мм 2 . С помощью ROC-анализа из данных группы БП и контроля был вычислен оптимальный порог, «разграничивающий» нормальные и патологические значения площади ГЧС, который оказался равным 20 мм 2 (то есть при площади 20 мм 2 гиперэхогенность считалась патологически повышенной). На основании этого разграничения была ведена дополнительная бинарная характеристика — наличие или отсутствие феномена ГЧС. Наличие ГЧС позволяет диагностировать БП с 90,8%-ной чувствительностью и 87,5%-ной специфичностью. Из данных контрольной группы были рассчитаны пороговые значения (М + 2SD) для ширины третьего и бокового желудочков. Для третьего желудочка оно составило 8 мм, а для бокового желудочка — 20 мм (желудочки считались расширенными при значениях, равных или превышающих указанные величины).

Таблица 1. Ультразвуковые характеристики обследованных групп.

УЗ характеристики Группы
Болезнь
Паркинсона
(n = 88)

Контрольная
группа
(n = 56)

Атипичный
паркинсонизм
(n = 13)

Эссенциальный
тремор
(n = 37)
Площадь ГЧС, мм 2 26 0 * 0 * 0 *
Частота встречаемости феномена ГЧС, % 90,9 14,3* 23,1 10,8*
Ширина III желудочка, мм 4,9 + 1,5 4,4 ±1,4 7,3 ±1,6* 4,9 + 2
Ширина бокового желудочка, мм 16,9 ±1,8 16,6+1,6 21,7 + 3* 17,4 ±2,6
Частота встречаемости гиперэхогенности лентикулярных ядер, % 13,3 5,4 20 11,1

Примечание, n - число больных в группе с удовлетворительными акустическими окнами;
* - статистически значимое различие между группами (р <0,05)

В группе атипичного паркинсонизма у одного больного с мультисистемной атрофией не оказалось УЗ-окон для проведения ТКС. Группа статистически значимо отличалась от группы БП меньшей частотой встречаемости ГЧС, расширенным третьим и боковыми желудочками. Указанные группы не различались по частоте встречаемости гиперэхогенности лентикулярных ядер. При рассмотрении отдельных нозологических форм с помощью логистического регрессионного анализа оказалось, что мультисистемная атрофия отличалась от БП отсутствием феномена ГЧС и расширением боковых желудочков с чувствительностью 83,3% и специфичностью 90,7%. Прогрессирующий надъ-ядерный паралич отличался от БП расширенными боковыми желудочками с чувствительностью 75% и специфичностью 93%.

В группе эссенциального тремора невозможно было оценить интракраниальные структуры по причине неудовлетворительных УЗ-окон у двух пациентов. Эта группа не отличалась от БП по ширине третьего, бокового желудочков и по частоте встречаемости гиперэхогенности лентикулярных ядер. В то же время частота встречаемости ГЧС при эссенциальном треморе была статистически значимо ниже, по сравнению с БП. Отсутствие ГЧС позволяет дифференцировать эссенциальный тремор от БП с чувствительностью 89,2% и специфичностью 90,9%.

Полученные данные еще раз подтверждают значимость ГЧС в диагностике БП, которая в нашей работе выявлена в 91% случаев заболевания и только в 14% среди лиц контрольной группы. Вычисленные пороговые значения могут использоваться как ориентировочные при проведении ТКС: таким разграничительным значением для площади ГЧС является величина 20 мм2, для третьего желудочка — 8 мм и центральной части бокового желудочка — 20 мм. С помощью ТКС с высокой чувствительностью и специфичностью могут быть дифференцированы от БП синдромы атипичного паркинсонизма и эссенциальный тремор: МСА — на основании отсутствия ГЧС и расширенных боковых желудочков, ПНП — на основании расширенных боковых желудочков, эссенциальный тремор — на основании отсутствия ГЧС. Расширение желудочковой системы при синдромах атипичного паркинсонизма закономерно отражает более обширное мультиструктур-ное поражение по сравнению с достаточно локальным патологическим процессом при БП, а нормальная эхоген-ность черной субстанции указывает на отличные от БП патогенетические механизмы развития этих заболеваний.

Наши данные несколько расходятся с литературными по такому параметру, как встречаемость гиперэхогенности лентикулярных ядер. Это можно объяснить большей субъективностью в оценке данного УЗ-феномена (наличие или отсутствие гиперэхогенности), а также малочисленностью обследованных нозологических подгрупп, что связано с редкостью этих заболеваний.

Таким образом, анализ литературы и наш собственный опыт позволяют заключить, что ТКС по своим техническим преимуществам и диагностическому потенциалу представляется одним из наиболее перспективных методов исследования экстрапирамидных заболеваний.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Иллариошкин С.Н. Молекулярные основы болезни Паркинсона. В кн.: С.Н. Иллариошкин, Н.Н. Яхно (ред.) Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей. М., 2008: 8-17.
  2. Нечетким А.О. Транскраниальное ультразвуковое сканирование мозга при болезни Паркинсона. Визуализация в клинике 2000; 17:45-48.
  3. Чечеткин А.О., Реброва О.Ю. Отсутствие височных ультразвуковых окон — главное техническое ограничение для проведения транскраниального допплерографического исследования. Ультразвуковая и функциональная диагностика 2005; 3: 54-62.
  4. Экстрапирамидные расстройства: Руководство по диагностике и лечению (ред. В.Н. Шток, И.А. Иванова-Смоленская, О.С.Левин). М.: МЕДпресс-информ. 2002.
  5. Becker С, Berg D. Neuroimaging in basal ganglia disorders: Perspectives for transcranial ultrasound. Mov. Disord. 2001; 16: 23—32.
  6. Becker G., Seuferl J., Bogdahn U. et al. Degeneration of substantianigra in chronic Parkinson"s disease visualized by transcranial color-coded real-time sonography. Neurology 1995; 45: 182-184.
  7. Behnke S., Berg D., Becker G. Does ultrasound disclose a vulnerability factor for Parkinson"s disease? J. Neural. 2003; 250 (Suppl.l): 24-27.
  8. Behnke S., Berg D., Naumann M. et al. Differentiation of Parkinson"s disease and atypical parkinsonian syndromes by transcranial ultrasound. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2005; 76: 423-425.
  9. Berg D. Disturbance of iron metabolism as a contributing factor to SN hyperechogenicity in Parkinson"s disease: Implications for idiopathic and monogenetic forms. Neurochem. Res. 2007; 32:1646-1654.
  10. Berg D. Transcranial ultrasound as a risk marker for Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2009; 24 (Suppl.2): 677-683.
  11. Berg D., Behnke S., Walter U. Application of transcranial sonogram I phy in extrapyramidal disorders: updated recommendations. Ultraschall. Med. 2006; 27: 12-19.
  12. Berg D., Godau J., Walter U. Transcranial sonography in movement disorders. Lancet Neurol. 2008; 7: 1044-1055.
  13. Berg D., Hochstrasser H. Iron metabolism in parkinsonian syndromes. Mov. Disord. 2006; 21: 1299-1310.
  14. Berg D., Men В., Re"mers K. et al. Five-year follow-up study of hyperechogenicity of the substantia nigra in Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2005; 20: 383-385.
  15. Berg D., RoggendorfW., Schroeder U. et al. Echogenicity of the substantia nigra: Association with increased iron content and marker forsusceptibility to nigrostriatal injury. Arch. Neurol. 2002; 59: 999-1005.
  16. Berg D., Seppi K., Liepelt I. et al. Enlarged hyperechogenic substantia nigra is related to motor performance and olfaction in the elderly. Mov. Disord. 2010; 25: 1464-1469.
  17. BergD., SiefkerC, BeckerG. Echogenicity ofthe substantia nigra in Parkinson"s disease and its relation to clinical findings. J. Neurol. 2001; 248: 684-689.
  18. Berg D., Siejker C, Ruprecht-Du,rfler P. et al. Relationship of substantia nigra echogenicity and motor function in elderly subjects. Neurology. 2001; 56: 13-17.
  19. Dickson D.W., Braak H., DudaJ.E. et al. Neuropathological assessment of Parkinson"s disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 2009; 8: 1150-1157.
  20. Doepp F., Plotkin M., Siege! L. etal. Brain parenchyma sonography and 1231-FP-CIT SPECT in Parkinson"s disease and essential tremor. Mov. Disord. 2008; 23: 405-410.
  21. Ebentheuer J., Canelo M., Trautmann E. et al. Substantia nigra echogenicity in progressive supranuclear palsy. Mov. Disord. 2010; 25: 773-777.
  22. Fasano M., Bergamasco В., Lopiano L. Modifications of the iron-neuromelanin system in Parkinson"s disease. J. Neurochem. 2006:96:909-916.
  23. Gaenslen A., Unmuth В., Godau J. et al. The specificity and sensitiveity of transcranial ultrasound in the differential diagnosis of Parkinson"s disease: a prospective blinded study. Lancet Neurol. 2008; 7: 417-424.
  24. Gaeta A., Hider R.C. The crucial role of metal ions in neurodegeneration: the basis for a promising therapeutic strategy. Br. J. Pharmacol. 2005; 146: 1041-1059.
  25. GaigC, Tolosa E. When does Parkinson"s disease begin? Movement Disorders. 2009; 24 (Suppl.2): 656-664.
  26. Hagenah J.M., Koenig I.R., Becker B. et al. Substantia nigra hyper echogenicity correlates with clinical status and number of Parkin mutated alleles. J. Neurol. 2007; 254: 1407-1413.
  27. Jankovic J. Parkinson"s disease: clinical features and diagnosis. J.Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2008; 79: 368-376.
  28. Km A., Trottenberg Т., Kupsch A. Levodopa-responsive posttraumatic parkinsonism is not associated with changes of echogenicity of the substantia nigra. Mov. Disord. 2005; 20: 258-262.
  29. Krogias C, Eyding J., Postert T. Transcranial sonography in Huntington"s disease. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 237-257.
  30. Krogias C, Postert Т., Eyding J. Transcranial sonography in ataxia. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 217-235.
  31. Kwon D.-Y., Seo W.-K., Yoon H.-K. etal. Transcranial brain sonography in Parkinson"s disease with restless legs syndrome. Mov. Disord.2010; 25: 1373-1378.
  32. Lesage S., Brice A. Parkinson"s disease: from monogenic forms to genetic susceptibility factors. Hum. Mol. Genet. 2009; 18: 48-59.
  33. Litvan I. Atypical Parkinsonian Disorders: Clinical and research aspects. New Jersey: Humana Press Inc., 2005.
  34. Mehnert S., Reuter I., Schepp K. et al. Transcranial sonography for diagnosis of Parkinson"s disease. BMC Neurol. 2010; 10: 9.
  35. Mijqjlovic M., Dragasevic N., Stefanova E. etal. Transcranial sonography in spinocerebellar ataxia type 2. J. Neurol. 2008; 255:1164-1167.
  36. Postuma R.B., Montplaisir J. Predicting Parkinson"s disease — why, when and how? Parkinsonism Relat. Disord. 2009; 15 (Suppl.3): 105-109.
  37. Puts I., Berg D., Maeurer M. et al. Transcranial sonography of the brain parenchyma: Comparison of B-mode imaging and tissue harmonic imaging. Ultrasound. Med. Biol. 2000; 26: 189-194.
  38. Rhodes S.L., Ritz B. Genetics of iron regulation and the possible role of iron in Parkinson"s disease. Neurobiol. Dis. 2008; 32: 183-195.
  39. Ruprecht-Doerfler P., Berg D., Tucha O. et al. Echogenicity of the substantia nigra in relatives of patients with sporadic Parkinson"s disease. Neurolmage. 2003; 18: 416-422.
  40. SchweitzerK.J., Bruessel Т., LeitnerP. etal. Transcranial ultrasound in different monogenetic subtypes of Parkinson"s disease. J. Neurol. 2007; 254: 613-616.
  41. Schweitzer К J., Hilker R., Walter U. etal. Substantia nigra hypere-chogenicity as a marker of predisposition and slower progression in Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2006; 21: 94-98.
  42. Spiegel J., HellwigD., Moellers M.-O. etal. Transcranial sonography and FP-CIT SPECT disclose complementary aspects of Parkinson"s disease. Brain. 2006; 129: 1188-1193.
  43. Stephenson R., SiderowfA., Stern M.B. Premotor Parkinson"s disease: clinical features and detection strategies. Mov. Disord. 2009; 24 (Suppl.2): 665-670.
  44. Stockner H., Sojer M., Seppi K. et al. Midbrain sonography in patients with essential tremor. Mov. Disord. 2007; 22: 414-417.
  45. Stockner H., Wurster I. Transcranial sonography in essential tremor. Int. Rev. Neurobiol. 2010; 90: 189-197.
  46. Tolosa E., WenningG., Poewe W. The diagnosis of Parkinson"s disease. Lancet Neurol. 2006; 5: 75-86.
  47. TsaiC.-F., WuR.-M., Huang Y.-W. etal. Transcranial color-coded sonography helps differentiation between idiopathic Parkinson"s disease and vascular parkinsonism. J. Neurol. 2007; 254: 501-507.
  48. Vlaar A.M.M., Bouwmans A., Mess W.H. et al. Transcranial duplex in the differential diagnosis of parkinsonian syndromes. J. Neurol.2009; 256: 530-538.
  49. Vlaar A.M.M., de Nijs Т., van Kroonenburgh M.J.P.G. etal. The predictive value of transcranial duplex sonography for the clinical diagnosis in undiagnosed parkinsonian syndromes: comparison with SPECT scans. BMC Neurol. 2008; 8: 42.
  50. Walter U., Behnke S., EydingJ. et al. Transcranial brain parenchyma sonography in movement disorders: State of the art. Ultrasound. Med. Biol. 2007; 33: 15-25.
  51. Walter U., DressierD., Lindemann С etal. Transcranial sonography findings in welding-related parkinsonism in comparison to Parkinson"s disease. Mov. Disord. 2008; 23: 141-145.
  52. Walter U., DressierD., Probst T. etal. Transcranial brain sonography findings in discriminating between parkinsonism and idiopathic Parkinson disease. Arch. Neurol. 2007; 64: 1635-1640.
  53. Walter U., Dressier D., Wolters A. et al. Sonographic discrimination of corticobasal degeneration vs progressive supranuclear palsy. Neurology. 2004; 63: 504-509.
  54. Walter U., HoeppnerJ., Prudente-Morrissey L. etal. Parkinson"s disease-like midbrain sonography abnormalities are frequent in depressive disorders. Brain. 2007; 130: 1799-1807.
  55. Walter U., Klein C, Hilker R. et al. Brain parenchyma sonography detects preclinical parkinsonism. Mov. Disord. 2004; 19: 1445-1449.
  56. Walter U., Ibkoloudnk D., Berg D. Transcranial sonography findings related to non-motor features of Parkinson"s disease. J. Neurol. Sci.2010; 289: 123-127.
  57. Walter U., Wittstock M., Benecke R. et al. Substantia nigraechogenicity is normal in non-extrapyramidal cerebral disorders but increased in Parkinson"s disease. J. Neural. Transm. 2002; 109:191-196.
  58. Waters C.H. Diagnosis and management of Parkinson"s disease. Professional Communications, Inc., 2008.
  59. Zecca L., Berg D., Arzberger T. et al. In vivo detection of iron and neuromelanin by transcranial sonography: A new approach for early detection of substantia nigra damage. Mov. Disord. 2005; 20: 1278-1285.
  60. Zecca L., Tampellini D., Gerlach M. et al. Substantia nigra neuromelanin: structure, synthesis, and molecular behavior. J. Clin. Pathol.: Mol. Pathol. 2001; 54: 414-418.

Мозг человека – сложнейшая структура, орган человеческого тела, управляющий всеми процессами в организме. Средний мозг входит в его средний отдел, относится к древнейшему зрительному центру, в процессе эволюции приобрел новые функции, занял значимое место в жизнедеятельности организма человека.

Средний мозг – небольшой по величине (всего 2 см) отдел головного мозга, один из элементов мозгового ствола. Располагается между подкоркой и задним участком мозга, находится в самом центре органа. Представляет собой связующий сегмент между верхними и нижними структурами, так как через него проходят нервные мозговые тракты. Анатомически устроен не так сложно, как остальные отделы, но, чтобы разобраться в строении и функциях среднего мозга, его лучше рассматривать в поперечном разрезе. Тогда явно будут видны 3 его части.

Крыша

В заднем (дорсальном) участке находится пластинка четверохолмия, состоящая из двух пар полусферических холмиков. Она представляет собой крышу, размещается над водопроводом, а покрывают ее мозговые полушария. Сверху расположена пара зрительных холмиков. По размерам они крупнее, чем нижние возвышения. Те холмики, что залегают внизу, называются слуховыми. Система связывается с коленчатыми телами (элементами промежуточного мозга), верхние – с латеральными, нижние - с медиальными.

Покрышка

Участок следует за крышей, включает в себя восходящие пути нервных волокон, ретикулярную формацию, ядра черепных нервов, медиальную и латеральную (слуховую) петлю и специфические образования.

Ножки мозга

В вентральном участке лежат ножки мозга, представленные парой валиков. Основная их часть включает структуру нервных волокон, относящихся к пирамидной системе, которая расходится к мозговым полушариям. Ножки пересекают продольные медиальные пучки, в них входят корешки глазодвигательного нерва. В глубине располагается продырявленное вещество. В основании находится белое вещество, по нему тянутся нисходящие проводящие пути. В пространстве промеж ножек расположена ямка, куда проходят кровеносные сосуды.

Средний мозг – продолжение моста, волокна которого тянутся поперечно. Это дает возможность отчетливо увидеть границы отделов на базальной (основной) поверхности мозга. С дорсального участка ограничение происходит от слуховых холмов и перехода четвертого желудочка в водопровод.

Ядра среднего мозга

В среднем мозге серое вещество размещается в виде концентрации нервных клеток, формируя ядра нервов черепа:

  1. Ядра глазодвигательного нерва располагаются в покрышке, ближе к середине, вентральнее водопровода. Они формируют слоистую структуру, участвуют в возникновении рефлексов и зрительных реакций в ответ на сигналы. Также при образовании зрительных стимулов ядра управляют движением глаз, тела, головы и мимикой. В комплекс системы входит основное ядро, состоящее из крупных клеток, и мелкоклеточные ядра (центральное и наружное).
  2. Ядро блокового нерва представляет собой парные элементы, находится в сегменте покрышки в области нижних холмиков непосредственно под водопроводом. Представлено однородной массой крупных изодиаметрических клеток. Нейроны отвечают за слух и сложные рефлексы, с их помощью человек реагирует на звуковые раздражители.
  3. Ретикулярная формация представлена скоплением ретикулярных ядер и сетью нейронов, размещена в толще серого вещества. Помимо среднего центра, захватывает промежуточный и продолговатый мозг, образование связано со всеми отделами ЦНС. Оказывает влияние на двигательную активность, эндокринные процессы, воздействует на поведение, внимание, память, торможение.

Специфические образования

В строение среднего мозга входят важные структурные образования. К центрам экстрапирамидной системы подкорки (совокупности структур, отвечающих за движение, положение тела и мышечную активность) относятся:

Красные ядра

В покрышке, вентральнее серого вещества и дорсальнее черной субстанции, размещаются красные ядра. Их цвет обеспечивает железо, которое выступает в форме ферритина и гемоглобина. Конусовидные элементы тянутся от уровня нижних холмиков до гипоталамуса. Они связаны нервными волокнами с корой мозга, мозжечком, ядрами подкорки. Получив информацию от этих структур о положении тела, конусовидные элементы посылают сигнал в спинной мозг и корректируют тонус мышц, готовят тело к предстоящему движению.

Если связь с ретикулярной формацией нарушается, развивается децеребрационная ригидность. Для нее характерно сильное напряжение разгибательных мышц спины, шеи и конечностей.

Черное вещество

Если рассматривать анатомию среднего мозга в разрезе, от моста до промежуточного мозга в ножке отчетливо видны две непрерывные полосы черного вещества. Это обильно снабжаемые кровью скопления нейронов. Темный цвет обеспечивает пигмент меланин. Степень пигментации напрямую связана с развитием функций структуры. Появляется она у человека к 6 месяцам жизни, максимальной концентрации достигает к 16 годам. Черная субстанция разделяет ножку на отделы:

  • дорсальный - это покрышка;
  • вентральный участок – основание ножки.

Вещество разделено на 2 части, одна из которых – pars compacta - принимает сигналы в цепи базальных ганглиев, доставляя гормон дофамин в конечный мозг к полосатому телу. Вторая – pars reticulata - передает сигналы к другим отделам мозга. В черной субстанции берет свое начало нигростриарный тракт, который относится к одному из основных нервных путей мозга, инициирующих двигательную активность. Данный участок в основном осуществляет проводниковые функции.

При повреждении черной субстанции у человека появляются непроизвольные движения конечностей и головы, затрудненность в ходьбе. При гибели дофаминовых нейронов происходит снижение активности данного проводящего пути, развивается болезнь Паркинсона. Существует мнение, что при увеличении выработки дофамина развивается шизофрения.

Полость среднего мозга – сальвиев водопровод, длина которого примерно полтора сантиметра. Узкий канал проходит вентральнее от четыреххолмия, окружен серым веществом. Этот остаток первичного мозгового пузыря соединяет полости третьего и четвертого желудочков. В нем находится цереброспинальная жидкость.

Функции

Все участки мозга работают взаимосвязано, вместе создавая неповторимую систему обеспечения жизнедеятельности человека. Основные функции среднего мозга призваны выполнять следующую роль:

  • Сенсорные функции. Нагрузку за сенсорные ощущения несут нейроны ядер четыреххолмия. К ним по проводящим путям поступают сигналы из органов зрения и слуха, коры полушарий, таламуса и из других мозговых структур. Они обеспечивают аккомодацию зрения к степени освещенности, изменяя размер зрачка; его движение и повороты головы в сторону раздражающего фактора.
  • Проводниковые. Средний мозг играет роль проводника. В основном за данную функцию отвечают основание ножек, ядра и черное вещество. Их нервные волокна соединены с корой и ниже лежащими мозговыми отделами.
  • Интегративные и моторные. Получая команды из сенсорных систем, ядра преобразовывают сигналы в активные действия. Двигательные команды дает стволовой генератор. Они поступают в спинной мозг, благодаря чему возможно не только сокращение мышц, но и формирование позы тела. Человек способен поддерживать равновесие при различных положениях. Также совершаются рефлекторные движения при перемещении тела в пространстве, помогающие приспособиться, чтобы не потерять ориентиры.

В среднем мозге находится центр, регулирующий степень болевых ощущений. Получая сигнал от мозговой коры и нервных волокон, серое вещество начинает вырабатывать эндогенные опиаты, которые определяют болевой порог, повышая или понижая его.

Рефлекторные функции

Средний мозг осуществляет свои функции посредством рефлексов. С помощью продолговатого мозга совершаются сложные движения глаз, головы, туловища, пальцев. Рефлексы подразделяются на:

  • зрительные;
  • слуховые;
  • сторожевые (ориентировочные, отвечающие на вопрос «что такое?»).

Еще они обеспечивают перераспределение тонуса мышц скелета. Выделяют следующие типы реакций:

  • Статические включают в себя две группы - рефлексы позотонические, что отвечают за сохранение позы человека, и выпрямительные, которые помогают возвратиться в обычное положение, если оно было нарушено. Этот тип рефлексов регулирует продолговатый и спинной мозг, считывая данные с вестибулярного аппарата, при напряжении шейных мышц, органов зрения, рецепторов кожи.
  • Статокинетические. Их цель – сохранение равновесия и ориентировки в пространстве во время движения. Яркий пример: кошка, падающая с высоты, в любом случае приземлится на лапы.

Статокинетическая группа рефлексов тоже разделяется на виды.

  • При линейном ускорении проявляется лифтовой рефлекс. Когда человек быстро поднимается вверх, напрягаются мышцы-сгибатели, при снижении увеличивается тонус разгибательных мышц.
  • Во время углового ускорения, к примеру, при вращении для сохранения зрительной ориентации происходит нистагм глаз и головы: они обращены в противоположную сторону.

Все рефлексы среднего мозга относят к врожденным, то есть безусловным видам. Немаловажная роль в процессах интеграции отведена красному ядру. Его нервные клетки активизируют мышцы скелета, помогают сохранить привычное положение тела и принять позу для выполнения каких-либо манипуляций.

Черная субстанция – участник управления мышечным тонусом и восстановления нормальной позы. Структура отвечает за последовательность актов жевания и глотания, от нее зависят работа мелкой моторики рук и движения глаз. Вещество – фигурант работы вегетативной системы: регулирует тонус кровеносных сосудов, сердечный ритм, дыхание.

Возрастные особенности и профилактика

Головной мозг – сложнейшая структура. Он функционирует при тесном взаимодействии всех сегментов. Центром, управляющим средним отделом, является кора мозга. С возрастом связи становятся слабее, активность рефлексов ослабевает. Поскольку участок отвечает за двигательную функцию, даже незначительные сбои в этом крошечном сегменте ведут к утрате этой важной способности. Человеку сложнее двигаться, а серьезные нарушения ведут к заболеваниям нервной системы и полному параличу. Как же предотвратить нарушения в работе мозгового отдела, чтобы до глубокой старости оставаться здоровым?

Прежде всего, следует избегать ударов головой. Если же это произошло, необходимо начинать лечение сразу же после травмы. Сохранить функции среднего мозга и всего органа возможно до преклонного возраста, если тренировать его регулярными упражнениями:

  1. Для физического и умственного здоровья важно, какой образ жизни ведет человек. Прием алкоголя и курение уничтожают нейроны, что постепенно приводит к снижению умственной и рефлекторной активности. Поэтому от вредных привычек следует отказаться, и чем раньше сделать это, тем лучше.
  2. Умеренные физические нагрузки, прогулки на природе снабжают мозг кислородом, что благотворно сказывается на его деятельности.
  3. Не стоит отказываться от чтения, разгадывания шарад и головоломок: интеллектуальная деятельность сохраняет активность мозга.
  4. Немаловажный аспект функционирования мозговых структур – питание: клетчатка, белок, зелень должны присутствовать в рационе обязательно. Средний мозг положительно отзывается на потребление антиоксидантов и витамина С.
  5. Необходимо контролировать артериальное давление: здоровье сосудистой системы влияет на общее состояние человека.

Мозг – система гибкая, успешно поддающаяся развитию. Поэтому, постоянно занимаясь совершенствованием своего ума и тела, можно до глубокой старости сохранить четкость мыслей и двигательную активность.

Средний мозг, его строение и функции обусловлены местоположением структуры, обеспечивают движение, слуховые и зрительные реакции. Если появились сложности с сохранением равновесия, заторможенность, следует обратиться к врачу и пройти обследование, чтобы обнаружить причину нарушений и устранить проблему.

  • 1. Морфофункциональная организация спинного мозга. Нейронная организация сегментов спинного мозга. Функции задних и передних корешков сегментов спинного мозга. Закон Белла-Мажанди.
  • 1. Морфофункциональная организация спинного мозга.
  • 2. Альфа- и гамма-мотонейроны спинного мозга, их функции. Нейроны боковых рогов сегментов спинного мозга, их функции.
  • 4. Классификация спинномозговых рефлексов, их характеристика.
  • 5. Нервные центры продолговатого мозга, их функции. Роль продолговатого мозга в рефлексах регуляции позы. Нервные центры и ядра варолиевого моста, их функции.
  • 6. Функции ядер нижнего и верхнего двухолмия. Функции красного ядра и черной субстанции среднего мозга.
  • 7. Функции ретикулярной формации ствола мозга, их характеристика. Восходящие и нисходящие влияния ретикулярной формации на другие структуры головного и спинного мозга.
  • 8. Морфофункциональная организация таламуса. Классификация и функции ядер таламуса.
  • 9. Мозжечковый контроль двигательной активности. Роль мозжечка в регуляции мышечного тонуса.
  • 12. Морфофункциональная организация лимбической системы мозга. Лимбические круги. Гиппокамп, его функции. Миндалевидное тело, его функции.
  • 14. Морфофункциональная организация коры большого мозга. Сенсорные, ассоциативные и моторная области коры большого мозга. Биоэлектрическая активность головного мозга. Ритмы ээг.
  • 15. Межполушарные взаимоотношения. Функциональная межполушарная асимметрия.
  • 18. Синаптический процесс в симпатических и парасимпатических ганглиях.
  • 19. Синаптическое взаимодействие постганглионарных волокон с клетками органов в симпатической нервной системе.
  • 20. Синаптическое взаимодействие постганглионарных волокон с клетками органов в парасимпатической нервной системе.
  • 23. Особенности биосинтеза, секреции и транспорта гормонов разной химической природы.
  • 24. Виды и пути действия гормонов на клетки-мишени.
  • 25. Молекулярные механизмы действия гормонов разной химической природы на клетки-мишени.
  • 26. Нейросекреторная функция гипоталамуса. Рилизинг-факторы, их характеристика. Гипоталамо-гипофизарные связи.
  • 27. Гормоны нейрогипофиза, их функции. Гормоны аденогипофиза, их функции.
  • 28. Эндокринная деятельность щитовидной железы. Гипоталамо-гипофизарная система регуляции эндокринной деятельности щитовидной железы.
  • 29. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы, биосинтез и физиологическое действие йодсодержащих гормонов щитовидной железы.
  • 30. Кальцитонин, паратирин, кальцитриол как компоненты системы гормональной регуляции кальциевого гомеостаза.
  • 31. Гормоны клубочковой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
  • 32. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система, ее физиологические функции.
  • 33. Атриопептид и его роль в системе гормональной регуляции натриевого гомеостаза.
  • 34. Гормоны пучковой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
  • 35. Гипоталамо-гипофизарная система регуляции эндокринной деятельности пучковой зоны коры надпочечников.
  • 36. Гормоны сетчатой зоны коры надпочечников, их физиологическое действие.
  • 37. Гормоны мозгового вещества надпочечников, их физиологическое действие. Гипоталамо-симпато-адреналовая система.
  • 38. Механизм гипергликемического действия глюкагона. Механизм гипогликемического действия инсулина.
  • 39. Гипоталамо-гипофизарная система регуляции половых желез. Гормоны яичников, их функции. Гормоны семенников, их функции.
  • 40. Эндотелий кровеносных сосудов как эндокринная ткань. Физиологические эффекты биологически активных веществ, синтезируемых эндотелиальными клетками.
  • 6. Функции ядер нижнего и верхнего двухолмия. Функции красного ядра и черной субстанции среднего мозга.

    Верхние бугры четверохолмия являются первичными зрительными центрами. К ним подходят пути от нейронов сетчатки глаза. От них сигналы идут к таламусу, а по нисходящему тектоспинальному пути – к мотонейронам спинного мозга. В верхнем двухолмии происходит первичный анализ зрительной информации. Например, определение положения источника света, направление его движения. В них также формируются зрительные ориентировочные рефлексы (поворот головы в сторону источника света).

    Нижние бугры четверохолмия являются первичными слуховыми центрами. К ним идут сигналы от фонорецепторов уха, а от них – к таламусу. От них к мотонейронам также идут пути в составе тектоспинального тракта. В нижних буграх осуществляется первичный анализ слуховых сигналов, а за счет связей с мотонейронами формируются ориентировочные рефлексы на звуковые раздражители.

    Функции красного ядра и черной субстанции среднего мозга.

    Расположены в верхней части ножки мозга. К нему идут нервные пути от коры полушарий, подкорковых ядер, мозжечка. От него идет руброспинальный тракт к мотонейронам сгибателей спинного и ретикулярной формации продолговатого мозга. В связи с различным функциональным значением ядра Дейтерса и красного ядра, при перерезке ствола между средним и продолговатым мозгом у животных возникает децеребрационная ригидность (резкое повышение тонуса всех мышц разгибателей): голова животного

    запрокидывается, спина выгибается, конечности вытягиваются (красное ядро, активируя мотонейроны сгибателей, через вставочные тормозные нейроны тормозит мотонейроны разгибателей, одновременно исключается тормозящее влияние красного ядра на ретикулярную формацию продолговатого мозга, возле ядра Дейтерса, в отсутствии влияния красного ядра преобладает возбуждающее действие ядра Дейтерса на мотонейроны разгибателей).

    Располагается в ножках мозга, участвует в регуляции актов жевания, глотания и их последовательности, а также в координации мелких и точных движений пальцев рук. Нейроны этого ядра синтезируют дофамин, поставляемый к базальным ядрам головного мозга. Он играет важную роль в контроле сложных двигательных актов. Поражение черного вещества приводит к дегенерации дофаминергечиских волокон, проецирующихся в полосатое тело, нарушению тонких движений пальцев рук, развитию мышечной ригидности и тремору (болезнь Паркинсона). Принимает участие в пищевом поведении, регулирует пластический тонус, эмоциональное поведение.

    7. Функции ретикулярной формации ствола мозга, их характеристика. Восходящие и нисходящие влияния ретикулярной формации на другие структуры головного и спинного мозга.

    1. Соматодвигательный контроль (активация скелетной мускулатуры), может быть прямым через ретикулоспинальный путь и непрямым через мозжечок, оливы, бугорки четверохолмия, красное ядро, черное вещество, полосатое тело, ядра таламуса и соматомоторные зоны коры. 2. Соматочувствительный контроль, т.е. снижение уровней соматосенсорной информации - «медленная боль», модификация восприятия различных видов сенсорной чувствительности (слуха, зрения, вестибуляции, обоняния).

    3. Висцеромоторный контроль состояния сердечно-сосудистой, дыхательной систем, активности гладкой мускулатуры различных внутренних органов.

    4. Нейроэндокринная трансдукция через влияние на нейромедиаторы, центры гипоталамуса и далее гипофиз.

    5. Биоритмы через связи с гипоталамусом и шишковидной железой.

    6. Различные функциональные состояния организма (сон, пробуждение, состояние сознания, поведение) осуществляются посредством многочисленных связей ядер ретикулярной формации со всеми частями ЦНС.

    7. Координация работы разных центров ствола мозга, обеспечивающих сложные висцеральные рефлекторные ответы (чихание, кашель, рвота, зевота, жевание, сосание, глотание и др.).

    Восходящие и нисходящие влияния ретикулярной формации на другие структуры головного и спинного мозга.

    При восходящем влияние ретикулярной формации, повышается активность аналитико-синтетической деятельности, увеличивается скорость рефлексов, организм подготавливается к реакции на неожиданную ситуацию. Поэтому ретикулярная формация участвует в организации оборонительного, полового, пищеварительного поведения. С другой стороны, она может избирательно активировать или тормозить определенные системы мозга. В свою очередь кора больших полушарий, через нисходящие пути, может оказывать возбуждающее действие на ретикулярную формацию.

    Нисходящие ретикулоспинальные пути идут от ретикулярной формации к нейронам спинного мозга. Поэтому она может оказывать нисходящие возбуждающие и тормозящие влияния на его нейроны. Например, ее гипоталамические и мезэнцефальные отделы повышают активность альфа-мотонейронов спинного мозга. В результате этого растет тонус скелетных мышц, усиливаются двигательные рефлексы. Тормозящее влияние ретикулярной формации на спинальные двигательные центры осуществляется через тормозные нейроны Реншоу. Это приводит к торможению спинальных рефлексов.

    "

    Черная субстанция (SN ) представляет собой базальные ганглии структура расположен в мозге , который играет важную роль в награде и движении . Черная субстанция является латынь для «черного вещества», что отражает тот факт, что части черной субстанции появляются темнее, чем в соседних районах, в связи с высоким уровнем нейромеланина в дофаминергических нейронах . Он был обнаружен в 1784 году Вик-д"Азир и Самуэль Томас Зёммеринг ссылались на эту структуру в 1791 Болезнь Паркинсона характеризуется потерей дофаминергических нейронов в черной субстанции Парс компактов .

    Хотя черная субстанция появляется в виде непрерывной полосы в срезах мозга, анатомические исследования показали, что это на самом деле состоит из двух частей с очень различными соединениями и функцией: Парс компактами (SNPC) и Парс геисиЫа (SNpr). Эта классификация была впервые предложена в 1910 году Sano Рагз компакты служит в основном в качестве выходного сигнала к базовой цепи ганглиев, подача полосатого тела с дофамин. Рагз геисиЫо, хотя, служит в основном в качестве входных данных, передавая сигналы от базальных ганглиев на множество других структур головного мозга.

    Состав

    Схема основных компонентов базальных ганглиев и их взаимосвязь

    Pars геисиЫа

    Рагз геисиЫо имеет сильное структурное и функциональное сходство с внутренней частью бледного шара. Два иногда считаются частью одной и той же структуры, разделенные белого вещества внутренней капсулы. Как и у бледного шара, нейроны в Парс геисиЫа в основном ГАМК .

    Афферентные связи

    Основной вклад в SNpr происходит от стриатума . Он поставляется по двум маршрутам, известных как прямые и косвенные пути . Прямой путь состоит из аксонов из колючих клеток среднего в стриатуме, которые проецируют непосредственно Парс геисиЫа. Непрямой путь состоит из трех звеньев: проекция из полосатых среды шиповатых клеток к внешней части бледного шара ; ГАМКергическая проекция из бледного шара к гипоталамическому ядру и глутаматергическая проекция из субталамического ядра в геисиЫа Парса. Таким образом, активность в полосатом теле с помощью прямого пути оказывает ингибирующее действие на нейронах в (SNpr) , но возбуждающий эффект с помощью косвенного пути. Прямые и косвенные пути происходят из разных подмножеств стриатальных медиальных шиповатых клеток: они плотно переплетены, но выражают различные типы дофаминовых рецепторов, а также показывает другие нейрохимические различия.

    Эфферентные связи

    Значительные проекции происходят в таламус (вентральные боковые и передние вентральные ядра), двухолмия и других каудальных ядер от геисиЫа Парс (The nigrothalamic путь), которые используют ГАМК как их нейротрансмиттера. Кроме того, эти нейроны образуют до пяти коллатералей, что филиал в обоих рагз компактов и Парс геисиЫа, вероятно, модулирующих активность дофаминергической в ​​Парс компактов.

    функция

    Черная субстанция является важным игроком в функции мозга, в частности, в движении глаз , планировании двигателя , награды ищущих , обучение и наркомании . Многие из эффектов черной субстанции в опосредуется через стриатуме . Черная субстанция дофаминергический вводится в стриатум через нигростриарный путь тесно связан с функцией стриатума в. Со-зависимость между стриатумом и черной субстанцией можно увидеть следующим образом: при черной субстанции электрический стимулированное, не происходит никакого движения; однако, симптомы нигральной дегенерации в связи с болезнью Паркинсона является горьким примером влияния черной субстанции на движении. В дополнении к стриатуму-опосредованным функциям, черная субстанция также служит в качестве основного источника ГАМКергического торможения в различные мишени головного мозга.

    Pars геисиЫа

    Парс компактов

    Наиболее видным функция Парс компактов управления двигателем , хотя роль черной субстанции в управлении двигателем является косвенной; электрическая стимуляция черной субстанции не приводит к движению, из - за посредничество стриатума в нигральных влияния движения. Рагз компакты посылает возбуждающий вход к стриатуме через D1 путь, который возбуждает и активизирует стриатума, в результате высвобождения ГАМК на бледного шара, чтобы ингибировать его ингибирующее действие на ядра таламуса. Это приводит к тому, что таламокортикальные путям возбуждаться и передает сигналы двигательных нейронов в коре головного мозга, чтобы позволить инициирование движения, который отсутствует при болезни Паркинсона. Однако отсутствие Парс компактов нейронов имеет большое влияние на движение, о чем свидетельствуют симптомы болезни Паркинсона. Двигатель роль Парс компактов может включать в себя точный контроль двигателя, как это было подтверждено в моделях животных с поражением в этой области.

    Рагз компакты активно участвуют в рефлексах на раздражители. У приматов, дофаминергические нейроны повышается активность в нигростриатном пути, когда новый стимул представлен. Дофаминергическая активность снижается при повторной презентации стимула. Тем не менее, поведенчески значимый стимул презентации (то есть награды) продолжает активировать дофаминергических нейронов в черной субстанции Парс компактов. Допаминергические проекции из вентральной области покрышки (нижняя часть «среднего мозга» или средний мозг) к префронтальной коры (мезокортикальных пути) и в прилежащем ядре (мезолимбическом пути - «мезо» со ссылкой на «из мезенцефалона» ... в частности, вентральная область покрышки) вовлекаются в награду, удовольствие и аддиктивного поведения. Парс компакты также имеет важное значение в пространственном обучении, наблюдение о своей окружающей среде и местоположении в пространстве. Поражения в Парс компактов приводят к обучению дефициты в повторении одинаковых движений, а некоторые исследования указывают на его причастность к спинной полосатого-зависимого отклика системы на основе памяти, которая функционирует относительно независимо от гиппокампа , который традиционно считается содействовать пространственной или эпизодическое -как памяти функции.

    Рагз компакты также играет определенную роль в временных обработках и активируются во время воспроизведения времени. Поражения в Парс компактах приводят к временному дефициту. В последнее время, Рагз компакты подозревался в регуляции цикла сон-бодрствование, что согласуется с такими симптомами, как бессонница и парадоксального сна нарушений, о которых сообщается у пациентов с болезнью Паркинсона . Тем не менее, частичный дефицит дофамина, которые не влияют на управление двигателем может привести к нарушению цикла сна и бодрствования, особенно REM-подобные паттерны нейронной активности во время бодрствования, особенно в гиппокампе .

    Клиническое значение

    Черной субстанции имеет решающее значение в развитии многих заболеваний и синдромов, в том числе паркинсонизм и болезнь Паркинсона .

    болезнь Паркинсона

    Болезнь Паркинсона является нейродегенеративным заболеванием , характеризуется, в частности, в связи со смертью дофаминергических нейронов в SNPC. Основные симптомы болезни Паркинсона включают тремор , акинезию , брадикинезию и жесткость. Другие симптомы включают нарушения в осанку, усталость , нарушения сна , и подавленное настроение .

    Причина смерти дофаминергических нейронов в SNPC неизвестно. Тем не менее, некоторые вклады в особую чувствительность дофаминергических нейронов в Парс компактов были идентифицированы. С одной стороны, дофаминергические нейроны показывают отклонения в митохондриальном комплексе 1 , вызывая агрегацию альфа-синуклеин ; это может привести к некорректному обращению белка и смерти нейронов. Во- вторых, дофаминергические нейроны в Рагз компакты содержат меньше кальбиндин , чем другие дофаминергических нейронов. Кальбиндин представляет собой белок участвует в кальция транспорта ионов внутри клеток, а избыток кальция в клетках является токсичным. Кальбиндин теория объясняет высокую цитотоксичность Паркинсона в черной субстанции по сравнению с вентральной области покрышки. Независимо от причины гибели нейронов, пластичность Парс компактов очень надежна; Паркинсонизма симптомы не появляются до тех пор, вплоть до 50-80% Парс компактов дофаминергических нейронов не умер. Большая часть этой пластичности происходит на уровне нейрохимических; допамин транспортных системы замедляются, позволяя допамин задерживаться в течение более длительных периодов времени в химических синапсах в стриатуме.

    Menke, Jbabdi, Миллер, Matthews и Заря (2010) использовали тензор диффузии, а также отображение T1 для оценки объемных различий в SNPC и SNpr, у участников с болезнью Паркинсона по сравнению со здоровыми лицами. Эти исследователи обнаружили, что участники с болезнью Паркинсона последовательно имели меньшую черную субстанцию, в частности, в SNpr. Поскольку SNpr подключен к заднему таламуса, вентральной таламуса и, в частности, в моторной коре, а также потому, что участники с докладом болезни Паркинсона, имеющей меньшую SNprs (Menke, Jbabdi, Миллер, Matthews и зари, 2010), небольшой объем этого региона может нести ответственность за двигательные нарушения, обнаруженных у пациентов с болезнью Паркинсона. Этот небольшой объем может нести ответственность за слабые и / или менее контролируемые перемещения двигателя, что может привести к тремору часто испытывали те с болезнью Паркинсона.

    Шизофрения

    Повышенные уровни допамина уже давно участвуют в развитии шизофрении . Тем не менее, большая дискуссия продолжается и по сей день вокруг этой допамина гипотеза шизофрении . Несмотря на споры, антагонисты допамина остаются стандартным и успешное лечение шизофрении. Эти антагонисты включают поколение (типичные) нейролептики первые такие как бутирофеноны , фенотиазины и тиоксантены . Эти препараты были в значительной степени были заменены второго поколения (атипичных антипсихотиков) , такие как клозапин и палиперидона . Следует отметить, что, в общем, эти препараты не действуют на дофамин-продуцирующих нейронов сами по себе, но на рецепторы на постсинаптической нейрон.

    Другое, нефармакологическим доказательство в пользу гипотезы дофамина, относящейся к черной субстанции включает структурные изменения в Рагзе компактах, такие как снижение синаптического терминала размера. Другие изменения в черной субстанции включают повышенную экспрессию рецепторов NMDA в черной субстанции, а также снижение Дисбиндина выражения. Увеличение NMDA рецепторы могут указывать на причастность глутамата - допамин взаимодействий при шизофрении. Дисбиндин, который был (спорно) , связанных с шизофренией, может регулировать высвобождение допамина, и низкое выражение Дисбиндин в черной субстанции могут играть важную роль в этиологии шизофрении. Из - за изменения в черной субстанцию в шизофреническом мозге, он может в конечном счете, можно использовать специальные методы визуализации (например, изображений нейромеланина-специфический) , чтобы обнаружить физиологические признаки шизофрении в черной субстанции.

    Синдром Деревянный сундук

    Вскоре после этого, МПТП был протестирован на животных моделях для его эффективности в индукции болезни Паркинсона (с успехом). МРТР индуцированного акинеза, жесткость, и тремор у приматов, и его нейротоксичность была установлена, что очень специфичен для черной субстанции Парс компактов. У других животных, такие как грызуны, индукция Паркинсона, МРТР является неполной или требует гораздо более высоких и частых доз, чем у приматов. Сегодня МПТП остается самым любимым способом, чтобы вызвать болезнь Паркинсона в животных моделях .

    история

    Дополнительные изображения

    . Pars reticulata служит в основном в качестве трансмиттера (передатчика), передавая сигналы от базальных ганглиев к другим многочисленным структурам головного мозга.

    Представляет собой скопление нервных клеток. Расположена в дорсальной части ножки на границе с базальной частью среднего мозга. Substantia nigra простирается на всём протяжении ножки мозга от моста до промежуточного мозга . Люди имеют две Substantiae nigrae , по одной, на каждую сторону (левую и правую) от средней линии мозга.

    Клетки этой субстанции богаты одной из форм природного пигмента меланина - нейромеланином , который и придаёт ей характерный тёмный цвет. В чёрной субстанции различают дорсально расположенный компактный слой (pars compacta ) и вентральный (pars reticulata ) - сетчатый слой . Pars compacta лежит медиальнее pars reticulata . Иногда упоминается и третий латеральный слой - pars lateralis , хотя его обычно классифицируют как часть pars reticulata . Pars reticulata и внутренняя часть бледного шара разделяются внутренней капсулой .

    Pars reticulata имеет сильное сходство, как структурное, так и функциональное, с внутренней частью бледного шара. Нейроны бледного шара, как и в pars reticulata в основном ГАМКергические.

    Pars compacta чёрной субстанции состоит из дофаминергических нейронов. Эти нейроны афферентные и связываются с другими структурами мозга: хвостатым ядром и скорлупой, которые входят в группу под названием полосатое тело . Это позволяет высвобождать дофамин в этих структурах.

    Чёрная субстанция играет важную роль, благодаря ей осуществляются функции: движения глаз, она регулирует и координирует мелкие и точные движения, в частности пальцев; координирует процессы жевания и глотания . Имеются данные о роли чёрной субстанции в регуляции многих вегетативных функций: дыхания , сердечной деятельности , тонуса кровеносных сосудов. Электростимуляция чёрной субстанции вызывает увеличение артериального давления , частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений.

    Чёрная субстанция является важнейшей составной частью дофаминергической системы награды. Она также играет очень большую роль в мотивации и эмоциональной регуляции материнского поведения .

    Pars reticulata чёрной субстанции является важным процессовым центром в базальных ганглиях. ГАМКергические нейроны в Pars reticulata передают окончательные обработанные сигналы базальных ганглиев в таламус и четверохолмие. Кроме того, Pars reticulata ингибирует дофаминергическую активность в Pars compacta через коллатерали аксонов , хотя и функциональная организация этих связей остается неясной.

    Наиболее известная функции Pars compacta является - управление движениями , однако роль чёрной субстанции в управлении движениями тела является косвенной; электрическая стимуляция этой области чёрной субстанции не приводит к возникновению движений тела. Также, это ядро отвечает за обеспечение синтеза дофамина , который поставляется другим структурам головного мозга , посредством дофаминергических нейронов. Функция дофаминовых нейронов в Pars compacta чёрной субстанции является сложной.

    Чёрная субстанция играет весьма значимую роль в развитии многих заболеваний, включая болезнь Паркинсона . В чёрной субстанции расположены тела нейронов, аксоны которых, составляющие нигростриарный путь , проходят через ножки мозга , внутреннюю капсулу и оканчиваются в неостриатуме в виде широкого сплетения терминальных микровезикул с высоким содержанием дофамина . Именно этот путь является тем местом в мозге, поражение которого приводит к формированию синдрома паркинсонизма .

    Болезнь Паркинсона является нейродегенеративным заболеванием, характеризующееся гибелью дофаминергических нейронов в pars compacta чёрной субстанции, причины, которой до сих пор неизвестны. Для болезни Паркинсона характерны двигательные нарушения: тремор , гипокинезия , мышечная ригидность , постуральная неустойчивость , а также вегетативные и психические расстройства - результат снижения тормозящего влияния бледного шара (globus pallidus ), расположенного в переднем отделе головного мозга, на полосатое тело (striatum ). Повреждение нейронов паллидума приводит к «торможению торможения» периферических двигательных нейронов (мотонейронов спинного мозга). На данный момент болезнь неизлечима, однако существующие методы консервативного и оперативного лечения позволяют значительно улучшить качество жизни больных . С помощью позитронно-эмиссионной томографии доказано, что темпы дегенерации нейронов чёрной субстанции при болезни Паркинсона намного выше, чем при нормальном старении .

    Известно, что повышение уровня дофамина участвует в развитии шизофрении. Однако большая дискуссия продолжается и по сей день вокруг этой теории, которая широко известна как «дофаминовая теория шизофрении ». Несмотря на разногласия, антагонисты дофамина остаются стандартными средствами лечения шизофрении. Эти антагонисты включают препараты первого поколения (типичные) антипсихотики , такие как производные бутирофенона , фенотиазина и тиоксантена . Эти препараты были в значительной степени заменены препаратами второго поколения (атипичными нейролептиками), такими как клозапин и рисперидон . Следует отметить, что эти препараты вообще не действуют на дофамин-продуцирующие нейроны, также и на рецепторы постсинаптических нейронов.

    Другие, немедикаментозные доказательства в поддержку гипотезы дофамина , связанные с чёрной субстанцией, включают структурные изменения в pars compacta, такие как сокращение размеров синаптических окончаний. Другие изменения в чёрной субстанции включают повышенную экспрессию NMDA-рецепторов в структуре и снижение экспрессии дисбиндина . Дисбиндин, который был (спорно) связан с шизофренией, может регулировать высвобождение дофамина, и показатель низкой экспрессией дисбиндина в чёрной субстанции может иметь важное значение в этиологии шизофрении.

    С угнетением дофаминергической передачи в нигростриарной системе (блокадой дофаминовых Д2-рецепторов ) при использовании нейролептиков связывают развитие экстрапирамидных побочных эффектов : паркинсонизма , дистонии , акатизии , поздней дискинезии и др.

    Различные независимые исследования показали, что многие лица, страдающие шизофренией, имеют повышенный поток дофамина и серотонина , поступающего в постсинаптические нейроны мозга. Эти нейромедиаторы являются частью так называемой «системы вознаграждения » и вырабатываются в больших количествах во время позитивного по представлению пациента опыта типа секса, наркотиков, алкоголя, вкусной еды, а также стимуляторов ассоцированных с ними. Нейробиологические эксперименты показали, что даже воспоминания о позитивном опыте могут увеличить уровень дофамина , поэтому данный нейромедиатор используется мозгом для оценки и мотивации, закрепляя важные для выживания и продолжения рода действия. Например, мозг лабораторных мышей вырабатывал дофамин уже даже во время предвкушения ожидаемого удовольствия. Однако некоторые пациенты умышленно перенапрягают эту систему вознаграждения, искусственно вызывая приятные для них воспоминания и мысли снова и снова, поскольку таким образом натурально производятся нейромедиаторы хорошего настроения, теряя при этом самоконтроль. Это похоже на наркотическую зависимость, ведь практически все наркотики прямо или косвенно нацелены на систему вознаграждения мозга и насыщают его структуры дофамином . Если пациент продолжает перестимулировать свою систему вознаграждения, то постепенно мозг адаптируется к чрезмерному потоку дофамина , производя меньше гормона и уменьшая количество рецепторов в системе вознаграждения . В результате химическое воздействие на мозг уменьшается, понижая способность пациента наслаждаться вещами, от которых он раньше получал удовольствие . Это понижение заставляет пациента, зависимого от дофамина , усиливать свою «мыслительную деятельность» пытаясь привести уровень нейромедиаторов в нормальное для него состояние - этот эффект известен в фармакологии как толерантность . Дальнейшее привыкание может постепенно привести к очень тяжелым изменениям в нейронах и других структурах мозга, и потенциально может в долговременной перспективе нанести серьёзный ущерб здоровью мозга . Современные антипсихотические препараты нацелены на блокировку функций дофамина . Но, к сожалению, эта блокировка иногда также вызывает и приступы депрессии, что может усилить зависимое поведение пациента . Когнитивно-поведенческая психотерапия (КПТ), проводимая профессиональным психологом, также может помочь пациентам эффективно контролировать свои настойчивые мысли, поднять самооценку, понять причины депрессии и объяснить им долговременные негативные последствия дофаминовой зависимости . «Дофаминовая теория» шизофрении стала очень популярной в психиатрии в связи с эффективностью атипичных антипсихотиков, блокирующих нейромедиаторы , однако многие психологи не поддерживают эту теорию, считая её «упрощенной», также существует несколько различных течений внутри сторонников теории .

    Так при перерезке билатеральных путей, идущих из чёрной субстанции в стриатум , вызывают у животных неподвижность, отказ от еды и питья, отсутствие ответов на раздражение из внешнего мира. Повреждение чёрной субстанции человека, приводит к произвольным движениям головы и рук, когда больной сидит спокойно (болезнь Паркинсона) , а также многие другие препараты оказывают влияние на substantia nigra .

    Чёрная субстанция является главной целью химической терапии при лечении болезни Паркинсона . Леводопа (L-ДОФА), предшественник дофамина, является наиболее часто назначаемым противопаркинсоничесим препаратом. Особенно эффективна леводопа в лечении пациентов на ранних стадиях болезни Паркинсона, хотя препарат не теряет своей эффективности с течением времени . Благодаря прохождению через ГЭБ , леводопа повышает уровень необходимого дофамина в чёрной субстанции, таким образом, облегчая симптомы болезни Паркинсона. Недостатком лечения леводопы является то, что она устраняет симптомы болезни Паркинсона, при котором регистрируется низкий уровень дофамина, а не причину - смерть дофаминергических нейронов чёрной субстанции.