Pień mózgu

Pień mózgu

Definicja

Pień mózgu (lub pnia mózgu) zawiera trzy struktury – śródmózgowie, pons, i medulla oblongata-, który łączy mózg z rdzeniem kręgowym. Ma kilka ról w autonomicznym układzie nerwowym, ze wstępującymi ścieżkami do otrzymywania informacji sensorycznych do przetwarzania w mózgu i zstępującymi ścieżkami do wysyłania informacji motorycznych z powrotem do ciała. Jest to również miejsce, w którym znajduje się dziesięć z dwunastu nerwów czaszkowych. Biorąc pod uwagę te role, pień mózgu jest najbardziej godny uwagi dla kontroli układu krążenia i oddychania, regulacji bólu i termicznej, cykli snu, ruchu mięśni i kontroli sensorycznej w regionach czaszkowych.

Tło

Przed przyjrzeniem się każdej z podstruktur i ich odpowiednich funkcji w obrębie pnia mózgu, spójrzmy najpierw na związek pnia mózgu z układem nerwowym.

Układ nerwowy, neurony, i mózg

Układ nerwowy jest głównym systemem obejmującym całe ciało, które odgrywa kluczową rolę w przetrwaniu i regulacji. Jest on odpowiedzialny za przekazywanie informacji sensorycznych z ciała do mózgu, gdzie mózg następnie wysyła odpowiednie odpowiedzi z powrotem do ciała. Odpowiedzi te mogą być różne – od motorycznych do fizjologicznych do przechowywania.

Układ nerwowy składa się z poszczególnych komórek nerwowych (lub neuronów), które rozpoznają sygnały z ciała i jego środowiska. Neurony przekazują te sygnały do ich odpowiednich miejsc przeznaczenia w mózgu niemal natychmiast poprzez sygnalizację elektryczną. Kiedy jeden nerw przekazuje sygnał do następnego nerwu, dochodzi do synapsy. Jest to miejsce, gdzie sygnały elektryczne stają się chemiczne w przestrzeniach między dwoma neuronami, przed przekształceniem się w elektryczne ponownie w następnym neuronie.

Neurony stanowią całość układu nerwowego, który jest podzielony na dwa fizyczne podsystemy: centralny układ nerwowy i obwodowy układ nerwowy. Centralny układ nerwowy obejmuje mózg i rdzeń kręgowy, podczas gdy obwodowy układ nerwowy obejmuje wszystkie inne neurony w całym ciele. Sam mózg składa się z czterech regionów: móżdżku, móżdżku, diencephalonu i pnia mózgu. Podczas gdy każdy region ma wyraźne różnice i role w stosunku do reszty ciała, istnieje wiele wzajemnie powiązanych ścieżek i połączeń neuronowych, które mogą przechodzić przez wiele struktur.

Pień mózgu

Pień mózgu jest regionem centralnego układu nerwowego, który bezpośrednio łączy mózg z rdzeniem kręgowym. Podobnie jak wszystkie inne struktury w mózgu i układu nerwowego, pnia mózgu jest w pełni skompromitowany z neuronów. Te neurony są czasami określane i rozbite jako włókna, aksony lub jądra, w zależności od części neuronu, który jest podkreślony.

Pień mózgu jako całość nie jest pojedynczą strukturą. Zamiast tego, zawiera trzy główne struktury – śródmózgowie, móżdżek i rdzeń przedłużony. Każdy z tych regionów zawiera wybitne podstruktury i role, które są scentralizowane do każdego regionu, jak również nakładające się między regionami. Regiony te są również odpowiedzialne za zawieranie początków kilku nerwów czaszkowych.

Pień mózgu – ze wszystkimi jego podstrukturami – ma wiele ważnych funkcji w autonomicznym układzie nerwowym (które zostaną szczegółowo opisane w następnej sekcji). W szczególności, pnia mózgu odgrywa kluczowe role w układzie sercowo-naczyniowym, oddechowym i pokarmowym, jak również w innych mimowolnych funkcji w całym organizmie.

Pień mózgu jest niezwykle istotne dla przetrwania, gdzie utrata połączeń neuronowych jest bardzo śmiertelne. Medycznie, śmierć pnia mózgu jest „nieodwracalna strata” w odzyskaniu świadomości i zdolność do oddychania. Podczas śmierci pnia mózgu, pień mózgu nie funkcjonuje, ale w korze mózgowej nadal mogą być obecne projekcje. Kiedy jednak dojdzie do utraty zarówno projekcji korowych, jak i z pnia mózgu, organizm przechodzi „śmierć biologiczną”. Prawdziwa śmierć następuje, gdy ustaje również czynność układu krążeniowo-oddechowego. Wentylatory mogą być używane do przedłużenia bicia serca i krążenia tlenu po śmierci pnia mózgu, ale nie ma prawdziwego lekarstwa.

Autonomiczny układ nerwowy

W organizmie istnieją dwa główne funkcjonalne układy nerwowe: somatyczny układ nerwowy i autonomiczny układ nerwowy. Somatyczny układ nerwowy jest odpowiedzialny za regulowanie i przeprowadzanie dobrowolnych odpowiedzi w całym ciele. Ściślej mówiąc, są to reakcje, które są świadome (takie jak podnoszenie ręki, aby podnieść napój lub kopanie nóg, aby wykonać układ taneczny). Jako rezultat, somatyczny układ nerwowy typowo celuje mięśnie szkieletowe.

Jednakże, dobrowolny ruch nie jest jedynym działaniem występującym w ciele. Ciało także przechodzi wiele mimowolnych ruchów, które są ruchy, które nie są świadome. Ruchy takie jak to obejmują bicie serca-jak kontrolowane przez mięsień sercowy-i trawienie-jak kontrolowane przez mięśnie gładkie. Kategoria ta obejmuje również funkcje gruczołów. Wszystkie te działania podlegają kontroli autonomicznego układu nerwowego.

Autonomiczny układ nerwowy jest dalej podzielony na dwie podkategorie: współczulny i przywspółczulny układ nerwowy. Jako część autonomicznego układu nerwowego, te dwa podsystemy również kontrolować części ciała do mimowolnego ruchu. Układ współczulny (nazywany „reakcją walki lub ucieczki”) pozwala organizmowi przygotować się na sytuacje stresowe. Może to obejmować zwiększone tętno, zwiększone uwalnianie glukozy do krwi i zahamowane trawienie. Przeciwnie, układ przywspółczulny (nazywany „reakcją odpoczynku i trawienia”) pozwala organizmowi zwiększyć i zmagazynować energię. Można to osiągnąć poprzez spowolnienie akcji serca i zwiększenie trawienia.

Pień mózgu odgrywa dużą rolę w kontrolowaniu autonomicznego układu nerwowego, w tym zarówno współczulnego, jak i przywspółczulnego układu nerwowego.

Struktury i funkcje pnia mózgu

Pień mózgu zawiera drogi wstępujące i drogi zstępujące. Drogi wstępujące przetwarzają informacje sensoryczne, podczas gdy drogi zstępujące tworzą odpowiedzi motoryczne na otrzymane informacje sensoryczne.

Jak wspomniano wcześniej, trzy główne struktury, które tworzą pień mózgu to śródmózgowie, móżdżek i rdzeń przedłużony. Wszystkie trzy z tych struktur są podzielone na trzy regiony: tectum, tegmentum, i podstawy (od tylnej do przedniej). Ogólnie rzecz biorąc, tectum zawiera wyspecjalizowane funkcje do zmysłów i ruchu. Tymczasem tegmentum zawiera jądra czaszkowe, twory siatkowate i drogi łączące pień mózgu z dodatkowymi strukturami w całym mózgu. Wreszcie, podstawa zawiera włókna z dróg zstępujących z kory mózgowej. Następujące sekcje tego artykułu będzie przejść do szczegółów konkretnych struktur znalezionych w każdym z tych trzech regionów.

Przegląd śródmózgowia

Półmózgowie jest najmniejszą strukturą i najwyższą częścią pnia mózgu. Znajduje się między móżdżkiem, móżdżkiem, diencephalon i pons. Jako część pnia mózgu, ogólna funkcja śródmózgowia polega na kontrolowaniu ścieżek sensorycznych i motorycznych. Ogólnie rzecz biorąc, jest ono ważne w przekazywaniu impulsów nerwowych z rdzenia kręgowego do reszty mózgu i odwrotnie. Chociaż istnieje wiele specyficznych funkcji organizmu, które śródmózgowie kontroluje lub wspomaga, jego najbardziej godne uwagi funkcje obejmują przetwarzanie wzrokowe i słuchowe, wewnętrzny system nagród oraz niektóre ruchy mięśni. Dodatkowo, śródmózgowie zawiera początki nerwów czaszkowych III i VI.

W centrum śródmózgowia znajduje się akwedukt mózgowy, który tworzy kanał między trzecią i czwartą komorą, gdzie płyn mózgowo-rdzeniowy jest uwalniany. Tylna i przednia część śródmózgowia są podzielone na sektory tectum i tegmentum, odpowiednio, przez akwedukt mózgowy.

Regiony i funkcje śródmózgowia

Pozytywna część śródmózgowia (tectum) zawiera corpora quadrigemina, która jest parą występów na śródmózgowiu. Ta para obejmuje górny colliculi, który jest ośrodkiem odruchu wzrokowego, i dolny colliculi, który jest ośrodkiem przekaźnika słuchowego.

Przednia część śródmózgowia (mianowicie tegmentum) jest odpowiedzialna za wiele części i ról, w tym następujące:

Siatkówka: Najważniejszą rolą formacji siatkowatej jest filtrowanie informacji sensorycznych przekazywanych do mózgu, co pozwala świadomym zwrócić uwagę na najważniejsze zmysły obecne. W rezultacie, region ten jest ważny dla utrzymania ogólnej uwagi i czujności. Ponadto, formacja siatkowata jest ważna dla systemowej kontroli układu krążenia, regulacji oddychania i jej związku ze świadomością podczas cyklu czuwania i snu. Ponadto, zawiera sieci modulacji nastroju i bólu. Wszystkie te sieci zaczynają się w pniu mózgu w rdzeniu i rozgałęziają się w całym mózgu, ze wstępującymi ścieżkami do wzgórza i kory mózgowej i zstępującymi ścieżkami do rdzenia kręgowego.

Jądro czerwone: Jądro czerwone jest podczęścią do formacji siatkowatej i znajduje się w śródmózgowiu. Jest to ważne dla kontroli motorycznej, szczególnie w koordynacji autonomicznego ruchu między ramionami swinging i nogi walking. Cecha ta jest ważna dla zapewnienia równowagi.

Obszary szarości okołokomorowej: Obszary szare okołokomorowe (lub PAG) to kolejna struktura w śródmózgowiu, która działa w celu kontroli bólu. Neuroprzekaźniki – takie jak dynorfina i serotonina – z neuronów w PAG moderują zarządzanie bólem. Region ten odgrywa również ważną rolę w ogólnym układzie autonomicznym, umożliwiającym przetrwanie poprzez unikanie bolesnych sytuacji i hamowanie niebezpiecznych zachowań.

Substantia nigra: Substantia nigra zawiera neurony wytwarzające dopaminę, które pomagają w kontroli motorycznej (obok zwojów podstawnych – innej struktury mózgu). Sekcje tego obszaru są odpowiedzialne za hamowanie aktywności motorycznej wzgórza. Region ten ulega wczesnej degradacji u pacjentów z chorobą Parkinsona.

Obszar segmentu brzusznego: Obszar segmentu brzusznego również zawiera neurony produkujące dopaminę. W przeciwieństwie do substantia nigra jednak, region ten jest odpowiedzialny za system nagrody w mózgu. Wynagradza on motywację, uczenie się skojarzeniowe i pozytywne emocje. Jest to również region, który jest aktywny podczas orgazmów. Neurony przedniego obszaru segmentalnego rzutują do regionów kory mózgowej związanych ze świadomością i snem.

Pons Przegląd i funkcje

Pons jest strukturą centralną pnia mózgu, znajdującą się pomiędzy śródmózgowiem a rdzeniakiem przedłużonym. Zawiera włókna podłużne, które łączą się z wyższymi ośrodkami w całym mózgu i rdzeniu kręgowym, jak również włókna poprzeczne i grzbietowe, które wysyłają informacje między regionami funkcjonowania motorycznego kory mózgowej i móżdżku. Dodatkowo, pons jest gdzie nerwy czaszkowe V, VI, VII i VIII pochodzą.

Najbardziej godne uwagi role pons obejmują funkcje związane z odpowiednimi nerwami czaszkowymi pochodzącymi z tej struktury. Obejmuje to rozpoznawanie wrażeń do głowy i obszarów twarzy, jak również ruchy twarzy, oczu, uszu i ust. Co więcej, pons jest ważny dla funkcji autonomicznych, takich jak produkcja śliny, a także dla utrzymania równowagi. Podobnie jak śródmózgowie, pons zawiera część tworu siatkowatego i w ten sposób towarzyszy funkcji w kontroli układu krążenia i rytmu oddychania.

Glejaki (lub guzy glejowe) mogą występować w dowolnym miejscu pnia mózgu i dlatego są znane jako glejaki pnia mózgu. Jednak glejaki występujące w śródmózgowiu i rdzeniu przedłużonym mają tendencję do niskiego stopnia zaawansowania. Z nieznanych przyczyn, glejaki występujące w pons doświadczają szybkiego wzrostu i są guzami wysokiego stopnia.

Przegląd rdzenia przedłużonego

Redulla oblongata (znana również jako rdzeniak) jest najbardziej dolnym regionem pnia mózgu. Medulla bezpośrednio łączy pnia mózgu do rdzenia kręgowego, i nie ma wyraźnej separacji między tymi dwoma strukturami. Część tej struktury tworzy dno komory czwartej. Podobnie jak inne regiony pnia mózgu, jest ona ważna w przekazywaniu zstępującej kontroli motorycznej i wstępującej informacji sensorycznej. W szczególności jednak, śródmózgowie jest najbardziej godne uwagi ze względu na kontrolę funkcji życiowych organizmu, w tym zapewnienie właściwej kontroli układu krążenia i oddychania. Jest również godna uwagi ze względu na stymulowanie wielu odruchów, takich jak wymioty, kaszel i kichanie. Wiele funkcji rdzenia pokrywa się z funkcjami podwzgórza, gdzie rdzeń jest często strukturą, w której podwzgórze przekazuje instrukcje. Dodatkowo, medulla jest źródłem nerwów czaszkowych IX, X, XI i XII.

Tak jak w przypadku innych struktur pnia mózgu, tectum, tegmentum i podstawa oddzielają medulla na trzy części. Tectum tworzy część czwartej komory, podczas gdy tegmentum zawiera jądro oliwkowe dolne i utrzymuje nerwy czaszkowe rdzenia. Podstawa zawiera piramidę decussation.

Medulla Oblongata Regiony i funkcje

Tak jak w przypadku śródmózgowia i pons, medulla zawiera część formacji siatkowatej, jak również. Układ sercowo-naczyniowy i oddechowy łączą się jako jeden system w tej strukturze śródmózgowia. Aferentne sygnały sercowo-oddechowe synapse w medulla i pracy w celu regulacji oddychania. W śródmózgowiu znajduje się również brzuszny kolumnista oddechowy, który kontroluje rytm oddechowy i jego oscylacyjny wzór. Ponadto, rdzeniak pełni funkcję ośrodka naczynioruchowego. Dzieje się tak dlatego, że neurony obecne mogą stymulować korekty średnicy naczyń krwionośnych podczas monitorowania podstawowego ciśnienia tętniczego.

Jądro drogi samotnej znajduje się w rdzenia i jest zorganizowany przez typ informacji przekazywanych, jak również przez aktywowane ścieżki w odpowiedzi na informacje. W dużej mierze koordynuje ono informacje dośrodkowe. W jądrze tym zachodzą najważniejsze funkcje rdzenia, w tym informacje z baroreceptorów i chemoreceptorów. Baroreceptory naczyń krwionośnych wysyłają informacje do jądra drogi samotnej w celu regulacji rytmu serca i przepływu krwi. Chemoreceptory naczyń krwionośnych wyczuwają poziom tlenu i dwutlenku węgla, co pozwala jądru drogi samotnej na utrzymanie prawidłowego oddychania. Dodatkowo, smak synapsuje się najpierw w tym jądrze, zanim zostanie wysłany do wzgórza i kory mózgowej w celu przetworzenia sensorycznego.

Obszar tylny: Area postrema znajduje się na grzbietowej powierzchni medulla. Jako ośrodek wymiotny, komórki znajdujące się w tym miejscu nie posiadają bariery krew-mózg. W związku z tym duże i polarne cząsteczki są w stanie przez nie przejść. Unerwienie w tym miejscu może powodować uczucie mdłości. Badania wykazały, że obszar ten posiada receptory dla ludzkiego gonadotropowego hormonu kosmówkowego (hCG), który jest hormonem ciążowym. Może to wskazywać na możliwe wyjaśnienie zwiększonej wrażliwości na poranne mdłości u kobiet w ciąży.

Jądro rdzeniowe trójdzielne: Jądro rdzeniowe trójdzielne jest ważne dla odczuwania bólu temperatury i głębokiego ipsilateralnego (lub tej samej strony) dotyku twarzy. Jest to pierwsze miejsce, gdzie nerwy dla bólu orofacial (ogólny termin dla bólu głowy i szyi) synapse.

Jądra oliwkowe dolne: Jądra oliwkowe dolne są ważne dla otrzymywania informacji o propriocepcji (lub świadomości pozycji ciała i ruchu), napięcia mięśni i stawów oraz intencji motorycznych. Ponieważ móżdżek jest szczególnie odpowiedzialny za ruchy szkieletowe i równowagę, tutejsze jądra bezpośrednio łączą się z móżdżkiem. Dodatkowo, jądra te są odpowiedzialne za połykanie, kaszel i kichanie.

Dekstracja piramidowa: Dekusja piramidowa zawiera większość włókien ruchowych z kory ruchowej, tworzących boczny trakt korowo-rdzeniowy w rdzeniu kręgowym. Jest to miejsce, w którym drogi piramidowe krzyżują się ze sobą, aby stworzyć połączenia z przeciwległymi stronami ciała. Jako cecha wspólna u kręgowców, korzyść z tego krzyżowania się jest wciąż kwestionowana przez biologów ewolucyjnych.

Jądra rogowe i łaskawe: Jądro rogowe rdzenia otrzymuje informacje z kończyn górnych, podczas gdy jądro łaskawe otrzymuje informacje z kończyn dolnych. Włókna te tworzą lemniscus przyśrodkowej, która jest ścieżka przynosząc propriocepcji, wibracji i drobnych informacji dotykowych do thalamus.

The Spinothalamic Tract: Spinothalamic Tract jest wstępujący szlak, gdzie ból, temperatura i surowy dotyk podróżuje z rdzenia kręgowego w całym mózgu. Ostatecznie, trakt kończy się w brzusznym tylnym jądrze bocznym we wzgórzu. Ból i temperatura podróżują na przednim szlaku, podczas gdy surowy dotyk podróżuje na bocznym szlaku.

Nerwy czaszkowe pnia mózgu

Jak wspomniano w trakcie tego artykułu, pień mózgu zawiera początki dla dziesięciu z dwunastu nerwów czaszkowych. Nerwy III i IV powstają w śródmózgowiu, podczas gdy nerwy V, VI, VII i VIII powstają w ponsie, a nerwy IX, X, XI i XII powstają w rdzeniaku. Nerwy te mogą pełnić funkcje czuciowe, ruchowe lub obie te funkcje. Następujące sekcje opiszą ogólną funkcję każdego nerwu czaszkowego z pnia mózgu z diagramami oznaczającymi ich lokalizacje.

Uwaga: Dwa nerwy, które nie pochodzą z pnia mózgu to nerw węchowy (I) i nerw wzrokowy (II). Te nerwy zamiast tego mają swój początek w móżdżku.

Nerwy powstające w śródmózgowiu:

Nerw okoruchowy (III): Nerw ruchowy okoruchowy zawiera funkcje motoryczne kontrolujące ruchy źrenic i oczu.

Nerw ślimakowy (IV): Nerw trochlearny ma funkcje motoryczne do kontroli mięśnia skośnego górnego. Mięsień ten znajduje się w górnej i przyśrodkowej części obojczyka (otaczającego oko), umożliwiając odchylenie, wciśnięcie i wewnętrzną rotację oka.

Nerwy wychodzące z pnia mózgu:

Nerw trójdzielny (V): Nerw trójdzielny zawiera zarówno funkcje czuciowe, jak i ruchowe do szczęki i otaczających ją mięśni żucia. Dodatkowo, zawiera funkcje czuciowe do wielu części twarzy, w tym struktur oczodołu, jamy nosowej, skóry czoła, brwi, powiek, części nosa, warg, dziąseł, zębów, kości skroniowej, podniebienia, gardła.

Nerw Abducens (VI): Nerw abducens zawiera funkcje motoryczne do mięśnia prostego bocznego, który jest jednym z sześciu mięśni odpowiedzialnych za ruch gałki ocznej.

Nerw twarzowy (VII): Nerw twarzowy zawiera funkcje czuciowe obejmujące smak na pierwszych dwóch trzecich języka. Dodatkowo, zawiera funkcje motoryczne dla mięśni prowadzących do mimiki twarzy, gruczołów łzowych (który zawiera płyny do smarowania oka) oraz ślinianek podżuchwowych i podjęzykowych (które są dwa z trzech głównych gruczołów, które pomagają w produkcji śliny w obrębie jamy ustnej).

Nerw przedsionkowo-ślimakowy (VIII): Nerw przedsionkowo-ślimakowy pełni specjalne funkcje czuciowe w ślimaku w zakresie słuchu oraz w przedsionku w zakresie ruchu i równowagi.

Nerwy powstające w rdzeniu przedłużonym:

Nerw językowo-gardłowy (IX): Nerw językowo-gardłowy zawiera funkcje czuciowe do tylnej trzeciej części języka, gardła i podniebienia, wpływów ciśnienia krwi, poziomu pH, poziomu tlenu i stężenia dwutlenku węgla. Dodatkowo, zawiera funkcje motoryczne dla mięśni gardła i ślinianki przyusznej (ostatni pozostały główny gruczoł do produkcji śliny w ustach).

Nerw błędny (X): Nerw błędny zawiera funkcje czuciowe do małżowiny usznej i zewnętrznego kanału akustycznego, przepony i narządów trzewnych w jamach klatki piersiowej. Zawiera on również funkcje motoryczne do mięśni podniebienia i gardła oraz narządów trzewnych klatki piersiowej.

Nerw dodatkowy (XI): Nerw dodatkowy zawiera funkcje motoryczne dla mięśni szkieletowych podniebienia, gardła i krtani , jak również mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe i mięśnie trapezowe w szyi i kręgosłupie.

Nerw nadgnykowy (XII): Nerw nadgnykowy zawiera funkcje motoryczne do kontroli muskulatury języka.

Zakończenie

Pień mózgu jest strukturą łączącą między mózgiem a rdzeniem kręgowym ośrodkowego układu nerwowego. Zawierając śródmózgowie, móżdżek i rdzeń przedłużony, pień mózgu pełni wiele funkcji w autonomicznym układzie nerwowym, w tym w kontroli układu krążenia i oddychania, a także w funkcjach czuciowych i motorycznych. Dodatkowo, pień mózgu jest odpowiedzialny za utrzymywanie początków dziesięciu z dwunastu nerwów czaszkowych, w tym nerwów III – XII.

Quiz

Bibliografia

.