Mozkový kmen

Mozkový kmen

Definice

Mozkový kmen (neboli mozkový kmen) obsahuje tři struktury – střední mozek, pons a prodlouženou míchu – které spojují mozek s míchou. Má několik rolí v autonomním nervovém systému, vzestupnými drahami přijímá smyslové informace pro zpracování mozkem a sestupnými drahami vysílá motorické informace zpět do těla. Nachází se zde také deset z dvanácti lebečních nervů. Vzhledem k těmto rolím je mozkový kmen nejvýznamnější pro kardiovaskulární a respirační kontrolu, regulaci bolesti a teploty, spánkové cykly, svalové pohyby a senzorickou kontrolu v lebečních oblastech.

Základní informace

Předtím, než se podíváme na jednotlivé dílčí struktury a jejich příslušné funkce v rámci mozkového kmene, podívejme se nejprve na vztah mozkového kmene k nervové soustavě.

Nervová soustava, neurony a mozek

Nervová soustava je hlavní systém zahrnující celé tělo, který hraje klíčovou roli v přežití a regulaci. Je zodpovědný za přenos smyslových informací z těla do mozku, odkud pak mozek vysílá příslušné reakce zpět do těla. Tyto reakce mohou být různé – od motorických přes fyziologické až po skladovací.

Nervový systém se skládá z jednotlivých nervových buněk (neboli neuronů), které rozpoznávají signály z těla a jeho okolí. Neurony předávají tyto signály prostřednictvím elektrické signalizace téměř okamžitě k příslušným cílům v mozku. Když jeden nerv předá signál dalšímu nervu, vznikne synapse. V tomto případě se elektrické signály v prostoru mezi dvěma neurony mění na chemické, než se u dalšího neuronu opět stanou elektrickými.

Neurony tvoří celou nervovou soustavu, která se fyzicky člení na dva podsystémy: centrální nervovou soustavu a periferní nervovou soustavu. Centrální nervová soustava zahrnuje mozek a míchu, zatímco periferní nervová soustava zahrnuje všechny ostatní neurony v celém těle. Samotný mozek se skládá ze čtyř oblastí: mozku, mozečku, mezimozku a mozkového kmene. Ačkoli každá oblast má odlišné rozdíly a role ve vztahu ke zbytku těla, existuje mnoho vzájemně propojených drah a nervových spojení, které mohou procházet více strukturami.

Mozkový kmen

Mozkový kmen je oblast centrální nervové soustavy, která přímo spojuje mozek s míchou. Stejně jako všechny ostatní struktury mozku a nervové soustavy je mozkový kmen plně ohrožen neurony. Tyto neurony se někdy označují a člení jako vlákna, axony nebo jádra, v závislosti na zvýrazněné části neuronu.

Mozkový kmen jako celek není jednotná struktura. Místo toho obsahuje tři hlavní struktury – střední mozek, pons a prodlouženou míchu. Každá z těchto oblastí obsahuje významné dílčí struktury a role, které jsou pro každou oblast centralizované, stejně jako se mezi oblastmi překrývají. Tyto oblasti jsou také zodpovědné za to, že obsahují počátky několika lebečních nervů.

Mozkový kmen – se všemi svými dílčími strukturami – má mnoho důležitých funkcí v autonomním nervovém systému (které budou podrobně popsány v následující části). Konkrétně hraje mozkový kmen klíčovou roli v kardiovaskulárním, dýchacím a trávicím systému, stejně jako v dalších mimovolních funkcích celého těla.

Mozkový kmen je nesmírně důležitý pro přežití, kdy ztráta nervových spojení je vysoce smrtelná. Z lékařského hlediska je smrt mozkového kmene „nevratnou ztrátou“ při znovunabytí vědomí a schopnosti dýchat. Při smrti mozkového kmene mozkový kmen nefunguje, ale v mozkové kůře mohou být stále přítomny projekce. Jakmile však dojde ke ztrátě korových projekcí i projekcí mozkového kmene, nastává „biologická smrt“ organismu. Skutečná smrt nastává, když ustane i kardiopulmonální činnost. K prodloužení srdečního tepu a oběhu kyslíku po smrti mozkového kmene lze použít ventilátory, ale skutečný lék neexistuje.

Autonomní nervový systém

V těle existují dva hlavní funkční nervové systémy: somatický nervový systém a autonomní nervový systém. Somatický nervový systém je zodpovědný za regulaci a provádění dobrovolných reakcí v celém těle. Konkrétně se jedná o reakce, které si člověk uvědomuje (například zvednutí ruky, aby zvedl nápoj, nebo kopnutí nohou, aby předvedl taneční sestavu). V důsledku toho se somatická nervová soustava obvykle zaměřuje na kosterní svaly.

Voluntarní pohyb však není jedinou činností probíhající v těle. V těle probíhá také mnoho mimovolních pohybů, což jsou pohyby, které nejsou vědomé. Mezi takové pohyby patří tlukot srdce – řízený srdeční svalovinou – a trávení – řízené hladkou svalovinou. Do této kategorie patří také funkce žláz. Všechny tyto činnosti spadají pod kontrolu autonomního nervového systému.

Autonomní nervový systém se dále dělí na dvě podkategorie: sympatický a parasympatický nervový systém. Jako součást autonomního nervového systému řídí tyto dva podsystémy také části těla pro mimovolní pohyby. Sympatický systém (přezdívaný „reakce boj nebo útěk“) umožňuje tělu připravit se na stresové situace. To může zahrnovat zvýšenou srdeční frekvenci, zvýšené uvolňování glukózy do krve a potlačené trávení. Naopak parasympatický systém (přezdívaný „reakce odpočinku a trávení“) umožňuje tělu zvyšovat a ukládat energii. Toho lze dosáhnout zpomalením srdeční frekvence a zvýšením trávení.

Mozkový kmen hraje velkou roli v řízení autonomního nervového systému, včetně sympatického i parasympatického nervového systému.

Struktury a funkce mozkového kmene

Mozkový kmen obsahuje vzestupné dráhy a sestupné dráhy. Vzestupné dráhy zpracovávají smyslové informace, zatímco sestupné dráhy vytvářejí motorické reakce na přijaté smyslové informace.

Jak již bylo zmíněno, tři hlavní struktury, které tvoří mozkový kmen, jsou střední mozek, pons a prodloužená mícha. Všechny tyto tři struktury se dělí na tři oblasti: tectum, tegmentum a basis (od zadní části k přední). Obecně platí, že tectum obsahuje specializované funkce na smysly a pohyb. Zatímco tegmentum obsahuje lebeční jádra, retikulární formaci a dráhy propojující mozkový kmen a další struktury v celém mozku. A konečně báze obsahuje vlákna ze sestupných drah z mozkové kůry. Následující části tohoto článku se budou podrobně zabývat konkrétními strukturami, které se nacházejí v každé z těchto tří oblastí.

Přehled středního mozku

Střední mozek je nejmenší struktura a nejvrchnější část mozkového kmene. Nachází se mezi mozečkem, mozkovnou, diencefalem a ponsem. Celkovou funkcí středního mozku jako součásti mozkového kmene je řízení smyslových a motorických drah. Obecně je důležitý pro přenos nervových vzruchů z míchy do zbytku mozku a naopak. I když existuje mnoho specifických tělesných funkcí, které střední mozek buď řídí, nebo jim pomáhá, mezi jeho nejvýznamnější funkce patří zpracování zrakových a sluchových vjemů, vnitřní systém odměňování a některé svalové pohyby. Střední mozek navíc obsahuje počátky pro lebeční nervy III a VI.

V centru středního mozku se nachází mozkový akvadukt, který tvoří kanál mezi třetí a čtvrtou mozkovou komorou, kde se uvolňuje mozkomíšní mok. Zadní a přední část středního mozku se prostřednictvím mozkového akvaduktu dělí na sektory tectum a tegmentum.

Oblasti a funkce středního mozku

Zadní část středního mozku (tectum) obsahuje corpora quadrigemina, což je dvojice výběžků na středním mozku. Tato dvojice zahrnuje horní koliculy, což je centrum zrakového reflexu, a dolní koliculy, což je centrum sluchového relé.

Přední část středního mozku (konkrétně tegmentum) je zodpovědná za mnoho částí a rolí, včetně následujících:

Retikulární formace: Nejdůležitější úlohou retikulární formace je filtrovat smyslové informace přenášené do mozku, což umožňuje vědomí věnovat pozornost nejdůležitějším přítomným smyslům. V důsledku toho je tato oblast důležitá pro udržení celkové pozornosti a bdělosti. Kromě toho je retikulární formace důležitá pro kardiovaskulární systémovou kontrolu, regulaci dýchání a její vztah k vědomí během bdělého a spánkového cyklu. Dále obsahuje sítě pro modulaci nálady a bolesti. Všechny tyto sítě začínají v mozkovém kmeni v jádře a větví se po celém mozku, přičemž vzestupné dráhy vedou do thalamu a kůry a sestupné dráhy do míchy.

Červené jádro: Červené jádro je podčástí retikulární formace a nachází se ve středním mozku. Je důležité pro řízení motoriky, konkrétně pro koordinaci autonomních pohybů mezi šviháním rukou a chůzí nohou. Tato funkce je důležitá pro zajištění rovnováhy.

Periakveduktální šedé oblasti: Periakveduktální šedé oblasti (neboli PAG) jsou další strukturou ve středním mozku, která pracuje na kontrole bolesti. Neurotransmitery – například dynorfin a serotonin – z neuronů v PAG mírní řízení bolesti. Tato oblast hraje také důležitou roli v celkovém autonomním systému pro přežití tím, že se vyhýbá bolestivým situacím a inhibuje nebezpečné chování.

Substantia Nigra: Substantia nigra obsahuje neurony produkující dopamin, které pomáhají při řízení motoriky (vedle bazálních ganglií – další mozkové struktury). Části této oblasti jsou zodpovědné za inhibici motorické aktivity thalamu. U pacientů s Parkinsonovou chorobou tato oblast časně degraduje.

Ventrální segmentální oblast: Ventrální segmentální oblast obsahuje také neurony produkující dopamin. Na rozdíl od substantia nigra je však tato oblast zodpovědná za systém odměňování mozku. Odměňuje motivační salience, asociativní učení a pozitivní emoce. Tato oblast je také aktivní při orgasmu. Neurony ventrální segmentální oblasti se promítají do oblastí mozkové kůry spojených s vědomím a spánkem.

Pons Přehled a funkce

Pons je centrální struktura mozkového kmene, která se nachází mezi středním mozkem a prodlouženou míchou. Obsahuje podélná vlákna, která se spojují s vyššími centry v celém mozku a míše, a také příčná a hřbetní vlákna, která posílají informace mezi motoricky fungujícími oblastmi mozkové kůry a mozečku. Kromě toho z ponsu vycházejí lebeční nervy V, VI, VII a VIII.

Mezi nejvýznamnější úlohy ponsu patří funkce související s příslušnými lebečními nervy vycházejícími z této struktury. Patří sem rozpoznávání vjemů do oblasti hlavy a obličeje a také pohyby obličeje, očí, uší a úst. Kromě toho je pons důležitý pro autonomní funkce, jako je produkce slin, a také pro udržování rovnováhy. Podobně jako střední mozek obsahuje pons část retikulární formace, a doprovází tak funkce při řízení kardiovaskulárního systému a rytmu dýchání.

Gliomy (neboli gliové nádory) se mohou vyskytovat kdekoli v mozkovém kmeni, a proto se nazývají gliomy mozkového kmene. Gliomy vyskytující se ve středním mozku a prodloužené míše však bývají nízkého stupně. U gliomů vyskytujících se v pons dochází z neznámých důvodů k rychlému růstu a jedná se o nádory vysokého stupně.

Přehled prodloužené míchy

Prodloužená mícha (známá také jako dřeň) je nejspodnější oblast mozkového kmene. Dřeň přímo spojuje mozkový kmen s míchou a mezi oběma strukturami není zřetelné oddělení. Část této struktury tvoří dno čtvrté mozkové komory. Podobně jako ostatní oblasti mozkového kmene je důležitá pro přenos sestupné motorické kontroly a vzestupné senzorické informace. Konkrétně je však dřeň nejpozoruhodnější pro svou kontrolu nad životními funkcemi těla, včetně zajištění správné kardiovaskulární kontroly a dýchání. Je také pozoruhodná pro stimulaci mnoha reflexů, jako je zvracení, kašel a kýchání. Mnoho funkcí dřeně se překrývá s hypotalamem, přičemž dřeň je často strukturou, v níž hypotalamus předává pokyny. Kromě toho z dřeně vycházejí lebeční nervy IX, X, XI a XII.

Stejně jako u ostatních struktur mozkového kmene rozdělují tektum, tegmentum a báze dřeň na tři části. Tektum tvoří část čtvrté komory, zatímco tegmentum obsahuje dolní olivové jádro a uchovává kraniální nervy dřeně. Základna obsahuje pyramidové rozvětvení.

Oblasti a funkce prodloužené míchy

Stejně jako střední mozek a pons obsahuje i mícha část retikulární formace. Kardiovaskulární a respirační systém se v této struktuře středního mozku spojují jako jeden systém. Aferentní kardiorespirační signály se synapticky spojují v dřeni a působí na regulaci dýchání. Ve středním mozku se nachází také ventrální respirační sloupec, který řídí dechový rytmus a jeho oscilační vzorec. Dřeň dále funguje jako vazomotorické centrum. Přítomné neurony totiž mohou stimulovat úpravu průměru cév a zároveň monitorovat základní arteriální tlak.

Jádro solitárního traktu se nachází ve dřeni a je uspořádáno podle typu přenášené informace a také podle aktivovaných drah v reakci na tuto informaci. Do značné míry koordinuje aferentní informace. V tomto jádře se odehrávají nejdůležitější funkce dřeně, včetně informací z baroreceptorů a chemoreceptorů. Cévní baroreceptory vysílají do jádra solitární dráhy informace, které upravují srdeční frekvenci a průtok krve. Cévní chemoreceptory snímají hladinu kyslíku a oxidu uhličitého, což umožňuje jádru solitárního traktu udržovat správné dýchání. Kromě toho v tomto jádře nejprve dochází k synapsím chuti, než je odeslána do thalamu a kůry mozkové ke smyslovému zpracování.

Area postrema: Area postrema se nachází na dorzálním povrchu dřeně. Jako centrum zvracení zde umístěné buňky postrádají hematoencefalickou bariéru. Proto jimi mohou procházet velké a polární molekuly. Inervace zde může u člověka vyvolat pocit nevolnosti. Výzkum zjistil, že tato oblast má receptory pro lidský choriový gonadotropní hormon (hCG), což je těhotenský hormon. To by mohlo naznačovat možné vysvětlení zvýšené citlivosti na ranní nevolnost u těhotných žen.

Míšní trigeminální jádro: Spinální trigeminální jádro je důležité pro vnímání teplotní bolesti a hlubokých ipsilaterálních (neboli stejnostranných) doteků obličeje. Je prvním místem, kde dochází k synapsi nervů pro orofaciální bolest (souhrnný termín pro bolest hlavy a krku).

Dolní olivové jádro: Dolní olivová jádra jsou důležitá pro příjem informací o propriocepci (neboli uvědomování si polohy a pohybu těla), napětí svalů a kloubů a motorickém záměru. Protože mozeček je zodpovědný zejména za pohyb kostry a rovnováhu, jádra zde přímo synaptují na mozeček. Kromě toho jsou tato jádra zodpovědná za polykání, kašel a kýchání.

Pyramidová dekuze: Pyramidová dekuze obsahuje většinu motorických vláken z motorické kůry a tvoří laterální kortikospinální trakt v míše. Zde se pyramidové dráhy navzájem kříží a vytvářejí spojení s opačnými stranami těla. Jelikož se jedná o běžný znak obratlovců, je výhodnost tohoto křížení stále zpochybňována evolučními biology.

Cuneátní a gracilní jádro: Kuneátní jádro prodloužené míchy přijímá informace z horních končetin, zatímco gracilní jádro přijímá informace z dolních končetin. Tato vlákna tvoří mediální lemniscus, což je dráha přivádějící informace o propriocepci, vibracích a jemném hmatu do thalamu.

Spinothalamická dráha: Spinothalamická dráha je vzestupná dráha, po které se z míchy do mozku šíří informace o bolesti, teplotě a hrubém hmatu. Nakonec dráha končí ve ventrálním zadním laterálním jádru v thalamu. Bolest a teplota putují po přední dráze, zatímco hrubý hmat po laterální dráze.

Lebeční nervy mozkového kmene

Jak již bylo zmíněno v průběhu tohoto článku, mozkový kmen obsahuje počátky deseti z dvanácti lebečních nervů. Nervy III a IV mají původ ve středním mozku, zatímco nervy V, VI, VII a VIII mají původ v ponsu a nervy IX, X, XI a XII mají původ v mozkovně. Tyto nervy mohou mít senzorické funkce, motorické funkce nebo obojí. V následujících kapitolách bude popsána obecná funkce jednotlivých nervů mozkového kmene s diagramy označujícími jejich umístění.

Poznámka: Dva nervy, které nemají původ v mozkovém kmeni, jsou čichový (I) a zrakový (II) nerv. Tyto nervy místo toho vycházejí z mozkového kmene.

Nervy, které mají původ ve středním mozku:

Okulomotorický nerv (III): Okulomotorický motorický nerv obsahuje motorické funkce pro ovládání pohybů zornice a oka.

Trochleární nerv (IV): Trochleární nerv má motorické funkce pro ovládání horního šikmého svalu. Tento sval se nachází v horní a střední části obliterace (obklopuje oko) a umožňuje abdukci, depresi a vnitřní rotaci oka.

Nervy vycházející z ponsu:

Trigeminální nerv (V): Trojklanný nerv obsahuje senzorické i motorické funkce pro čelist a okolní žvýkací svaly. Kromě toho obsahuje senzorické funkce k mnoha částem obličeje, včetně struktur očnice, nosní dutiny, kůže čela, obočí, očních víček, části nosu, rtů, dásní, zubů, skeletu, patra, hltanu.

Nervus abducens (VI): Nervus abducens obsahuje motorické funkce pro postranní přímý sval, který je jedním ze šesti svalů zodpovědných za pohyb oční bulvy.

Obličejový nerv (VII): Obličejový nerv obsahuje smyslové funkce zahrnující chuť na prvních dvou třetinách jazyka. Kromě toho obsahuje motorické funkce pro svaly vedoucí k mimice obličeje, slzné žlázy (které obsahují tekutiny k mazání oka) a podčelistní a podjazykové slinné žlázy (což jsou dvě ze tří hlavních žláz, které pomáhají při produkci slin v ústech).

Vestibulokochleární nerv (VIII): Vestibulokochleární nerv má speciální smyslové funkce v hlemýždi pro sluch a ve vestibulu pro pohyb a rovnováhu.

Nervy vycházející z prodloužené míchy:

Glosofaryngeální nerv (IX): Glosofaryngeální nerv obsahuje smyslové funkce pro zadní třetinu jazyka, hltan a patro, příjmy krevního tlaku, hladiny pH, hladiny kyslíku a koncentrace oxidu uhličitého. Kromě toho obsahuje motorické funkce pro hltanové svaly a příušní slinnou žlázu (poslední zbývající hlavní žlázu pro tvorbu slin v ústech).

Vagusní nerv (X): Nervus vagus obsahuje smyslové funkce pro ušní boltec a zevní zvukovod, bránici a viscerální orgány v hrudních dutinách. Obsahuje také motorické funkce pro patrové a hltanové svaly a viscerální orgány hrudní dutiny.

Přídatný nerv (XI): Přídatný nerv obsahuje motorické funkce pro kosterní svaly patra, hltanu a hrtanu , stejně jako pro sternocleidomastoidní a trapézové svaly na krku a páteři.

Hypoglosální nerv (XII): Hypoglosální nerv obsahuje motorické funkce pro ovládání svalstva jazyka.

Závěr

Mozkový kmen je spojovací struktura mezi mozkem a míchou centrální nervové soustavy. Mozkový kmen, který obsahuje střední mozek, pons a prodlouženou míchu, má mnoho funkcí v autonomním nervovém systému, včetně kardiovaskulární a respirační kontroly, a také smyslové a motorické funkce. Kromě toho je mozkový kmen zodpovědný za uložení počátků deseti z dvanácti lebečních nervů, včetně nervů III – XII.

Kvíz

Bibliografie

.