Ретикулярная формация мозга: строение и функции

Сегодня речь пойдет об очень важной структуре центральной нервной системы. Она носит название «ретикулярная формация». Она расположена в древних отделах головного мозга, или его каудальной части. В статье, посвященной мозговому стволу, мы вкратце упомянули об этом загадочном образовании. Ствол мозга, который состоит из продолговатого мозга, моста и мезенцефалона, или среднего мозга, представляет собой место в центральной нервной системе, где на минимальном объеме сконцентрировано гигантское количество проводящих путей, различных ядер и прочих образований.

Но, тем не менее, природа распорядилась внедрить в ствол еще и диффузную структуру, когда, казалось бы, никакого свободного места для этого нет. Как устроена ретикулярная формация, какова ее роль? Пришло время познакомиться с ним поближе, но вначале – немного сведений из истории.

От древности до наших дней

Мозг человека долгое время был самым загадочным образованием. Так, отец медицины Гиппократ запрещал сморкаться, поскольку считал, что во время насморка человек теряет вещество мозга, а он сам нужен для охлаждения «жизненной силы». Вскрытия трупов в античные времена были запрещены, но даже в эпоху возрождения, и в новое время исследователи немногое смогли узнать о структурной организации голоного мозга. Ведь было заметно, что в мозге есть серое и белое вещество, и на его срезах были видны черные и розоватые пятна. Смутно угадывались какие-то волокна, но разобрать, что это, не было никакой возможности, даже применяя микроскоп.

Колоссальный рывок в этом направлении был сделан в 19 столетии, благодаря успехам как общей, так и органической химии. Появились красители, которые избирательно окрашивали нервную ткань. После появления таких красителей, как судан, азур 2, эозин, гематоксилин, после возможности импрегнировать нейроны серебром, и особенно после изобретения известным ученым Камилло Гольджи особого способа окраски нейронов, появилась наука нейроанатомия.

Блестящим представителем нейроанатомии, имеющим особый талант, стал испанский ученый Сантьяго Рамон-и-Кахаль. Благодаря его исследованиям, а также колоссальному труду других нейроанатомов, были выполнены многочисленные описательные исследования. Были открыты нейронные слои коры головного мозга, в мозжечке открыли клетки Пуркинье, появились такие понятия, как топография и цитоархитектоника коры головного мозга. Были описаны многочисленные проводящие пути, ядра, и, наконец, была найдена таинственная структура, которая получила название «ретикулярная формация», или «ретикулярная система». В переводе с латинского языка, «ретикулярный» означает «сетчатый».

После нейроанатомов, которые описывают статичные конструкции, обычно за дело берутся нейробиологи, которые на основе анатомии изучают функциональное состояние той или иной структуры. Во время второй мировой войны все исследования, по понятным причинам были свёрнуты, но после ее окончания ученые взялись за изучение структур головного мозга с новой силой.

Появление интереса к структуре

Было известно, что на поперечных срезах, сделанных через ствол мозга, существуют диффузно разбросанные нейроны, которые, очевидно, выполняли какие-то задачи. Связь между ними позволяла предположить, что эти задачи не сводятся к конкретной работе, как, например, у проводящих путей, или ядер черепных нервов. Выдвигались различные гипотезы и теории, но значение и функции ретикулярной формации оставались неизвестными.

Было известно, что ретикулярная формация спускается вниз, и в составе спинного мозга представлена группой клеток между задними и боковыми рогами.

В структурах продолговатого, среднего мозга и моста клетки сетчатой структуры лежат в медиальных, центральных частях каждой половины покрышки. Она пронизывает всю покрышку на всей длине ствола, заполняет все пространство между ядрами черепно-мозговых нервов. Она находится между телами олив, между моторными (нисходящими) и сенсорными путями.

Нейроны ретикулярной формации очень плотно взаимодействуют с остальными структурными образованиями и центрами нервной системы. Она получает импульсы от спинного мозга, от ядер черепных нервов, от мозжечка и конвекса, то есть больших полушарий.

Физиология ретикулярной формации стала проясняться только с конца 1940-х, годов, когда исследователи применили комбинированные методы исследования. У подопытных животных, которые находились под наркозом, снимали показания ЭЭГ, или биоэлектрической активности коры головного мозга. Одновременно с этим исследователи раздражали током центры этой непонятной сетчатой структуры. В результате ретикулярная формация ствола головного мозга действовала активирующим образом на весь мозг, и в результате на ЭЭГ появлялись корковые сигналы, которые свидетельствовали о смене сна на бодрствование. Если не наркотизировать животных, а исследовать ее работу во время физиологического сна, то активация ее структур приводила к пробуждению. После этого функции ретикулярной формации стали понемногу проясняться.

Связи и функции сетчатой структуры

Влияние и роль этой структуры весьма велико. Одни группы нейронов формации оказывают влияние на двигательный потенциал и вегетативные структуры спинного мозга, реализуя это влияние через нисходящие пути.

Другие ядра, особенно те, которые находятся в области мезенцефалона, или среднего мозга, имеют проекции в thalamus, а также «имеют свои представительства» на уровне субталамических ядер,systemnuclei subthalamici. Эти структуры таламуса имеют мощные коллатеральные волокна от разных волокон, которые являются восходящими. Например, ретикулярная формация таламуса тесно связана со спинномозговым путем тройничного нерва, спинно-бугорным пучком, с nucleus tracti solitarii, или ядром одиночного пути. В промежуточном мозге ретикулярная формация также формирует пути связи с зрительной, обонятельной системой, а также с вестибулярными и улитковыми ядрами.

Такая анатомия, в принципе, дает ответ на вопрос, почему наш сон прекращается при появлении яркого солнца, или звоне будильника. Активирующая роль сети резко возрастает при получении специфической информации.

В настоящее время принято считать, что функции ретикулярной формации состоят в следующем:

• она поддерживает определенный уровень сознания и внимания;

• уровень внимания может регулироваться, вплоть до настороженности;

• регулирует уровни сна и бодрствования.

Несмотря на то, что строение ретикулярной формации «рассыпное», при поражении ее какой-либо области, например, при нарушении мозгового кровообращения в области ствола, часто наблюдаются различные нарушения сознания, вплоть до развития коматозного состояния.

Нисходящие пути ретикулярной сети – это латеральный и вентральный ретикулоспинальные пучки – оказывают разное влияние на мотонейроны спинного мозга. Информация, исходящая от этой структуры, может быть, как активирующей, так и ингибирующей.

Такая сложная организация возможна потому, что на саму ретикулярную формацию оказывает большое влияние кора. Роль коры очень велика, особенно в таких участках, как лобные зоны коры, мозжечок и базальные ганглии. Анатомия этих структур такова, что организация связей с формацией в этих участках самая плотная.

Латеральная (боковая часть) сетчатой структуры, которая находится в варолиевом мосту и средней части мозга, оказывает активизирующую деятельность, соответственно по ретикуло-спинномозговым и вестибуло-спинномозговым путям.

Кроме регуляции внимания и бодрствования, формация играет значительную роль в поддержании автоматического (бессознательного) мышечного тонуса, который необходим для стояния, ходьбы. Его нарушение приводит к невозможности перемещаться. Если разрушена анатомия поддержания равновесия спинномозговых рефлекторных дуг, тогда отдельные части рефлексов будут преобладать над другими, что вызовет общую дискоординацию движения.

Вегетативный отдел

Заслуживает особого внимания и та часть ретикулярной формации, которая поддерживает многие функции «растительной» жизни. Эти нейроны рассеяны по всему продолговатому мозгу и мосту, и функционально они тесно взаимосвязаны с вегетативными ядрами некоторых черепно-мозговых нервов.

Эти нейроны ретикулярной структуры получают импульсы из таламуса и вышележащих отделов. Многие из этих нейронов находятся в гипоталамусе. Такое обилие источников импульсов из таламуса объясняется тем, что именно гипоталамус является высшим центром вегетативной регуляции.

Так, саливация, или слюноотделение, в норме контролируется двумя ядрами: верхним и нижним слюноотделительными. При виде пищи, ее запахе и вкусе, а также при виде накрытого стола человек обостряет свое внимание к пище, и происходит рефлекторная наработка слюны. Но если голова человека «занята» сильными эмоциями, он находится в состоянии нервного стресса, то у него возникает сухость во рту. Точно так же, если человек спит, то даже если он спит на кухне, то слюна у него не вырабатывается.

Это показывает контролирующую работу ретикулярной формации в отношении вегетативных отделов.

Другие нейроны контролируют работу сердечно-сосудистой системы. Так, есть опосредованная регуляция кровяного давления через ретикулярную формацию. Эту связь можно проследить в виде схемы:

• сонный гломус, или каротидный синус, расположенный в области бифуркации сонных артерий, находит, что в крови снизилось содержание кислорода;

• восходящие импульсы об этом идут в составе блуждающего и языкоглоточного нерва в вегетативные ядра продолговатого мозга;

• окружающие нейроны ретикулярной формации посылают ингибирующее влияние в спинной мозг, которые предупреждают вазодилатацию, то есть расширение сосудов, и блокируют работу ядер вагуса.

• в результате работа сердца увеличивается, поскольку парасимпатические влияния вагуса (десятой пары черепно-мозговых нервов) тормозятся, то сердце попадает под влияние антагонистов – симпатических нервов. Это повышает давление, силу и частоту сердечных сокращений, и увеличивает фракцию выброса.

Также ядра ретикулярной формации контролируют дыхание, точнее, центры вдоха и выдоха, которые находятся дорзальнее (сзади) нижних олив. Есть ядра, отвечающие за глотание. Ведь глотание – это очень сложный процесс, и все мышцы, от полости рта и до желудка должны участвовать в акте глотания синхронно, но каждая в своё время. Поэтому центр глотания, как и рвотный центр, также контролируется ретикулярной формацией.

Никогда не бывает, что человек испытывает рвоту во сне. Он обязательно проснется, а потом его вырвет. Этот механизм предусмотрен природой, как профилактика от захлёбывания рвотными массами. Рвота может возникнуть в бессознательном состоянии, у пациентов с тяжелым инсультом, или у алкоголиков, но в норме ретикулярная формация обязательно «разбудит» человека, получив импульс о приближении рвоты и тошноты.

В заключение нужно сказать, что ретикулярная формация связана с таким большим количеством структур, что главные факты о ее роли в работе центральной нервной системы, по всей видимости, еще впереди. Имеются данные о связи этой структуры с эмоциями, и даже с процессами абстрактного (математического) мышления. Некоторые «горячие головы» даже утверждают, что именно благодаря этой структуре, которая, несомненно, имеет внеземное происхождение, у человека и появилась возможность к самопознанию. Ну что же, время покажет.

Читайте также

Рекомендуем

Как развивать абстрактное мышление?

Мост головного мозга

Ядра таламуса