| periaqueductal grå substans | |
|---|---|
| Sektion genom colliculus superior , som visar vägen för den oculomotoriska nerven . Den periakveduktala grå substansen är det område av grå substans som ligger omedelbart intill den cerebrala akvedukten . | |
| Tvärsnitt genom mellanhjärnan . | |
| Kataloger | |
| Mediafiler på Wikimedia Commons |
Periaqueductal grå materia (även känd som periaqueductal grå materia eller central mellanhjärna grå materia) är en samling av grå materia under akvedukten av hjärnan , anatomiskt besläktad med mitthjärnans tegmentum . Den periakveduktala grå substansen riktar sina stigande projektioner till raphe-kärnorna och locus coeruleus, såväl som till de somatosensoriska och viscerosensoriska kärnorna i thalamus . Den har också nedåtriktade utsprång till ryggmärgen . De uppåtstigande nervfibrerna i spinothalamusbanan , som leder förnimmelser av smärta och temperatur , på väg till thalamus gör ett mellanliggande "stopp" i den periaqueduktala grå substansen. Denna del av spinotalamusvägen kallas spinomesencefaliska vägen . I sin tur riktar thalamuskärnorna som uppfattar smärta och temperaturförnimmelser sina nedåtgående återkopplingsfibrer till ryggmärgen också genom den periaqueduktala grå substansen.
Den periakveduktala grå substansen (CAG) är ett av huvudcentra för nedreglering av smärtkänslighet , det vill säga ett av det antinociceptiva systemets huvudcentra. Den innehåller neuroner som producerar enkefaliner och minskar uppfattningen av stigande smärtimpulser från ryggmärgen . DBS (deep brain stimulation) implantatelektroder implanteras ofta i detta område vid behandling av patienter med olika kroniska smärtsyndrom.
Denna mekanism fungerar enligt följande: stimulering av den periakveduktala grå substansen aktiverar dess enkefalininnehållande neuroner, som sedan skickar sin enkefalinsignal till raphe-kärnorna i hjärnstammen och till locus coeruleus . Nervändarna i raphe-kärnorna frisätter serotonin , och nervändarna på locus coeruleus frisätter noradrenalin . Nedåtgående nervfibrer från både raphe-kärnorna och kärnorna i den blåaktiga fläcken går till den gelatinösa substansen i ryggmärgens bakre horn. Där bildar de excitatoriska serotonerga respektive excitatoriska noradrenerga synapser med hämmande (hämmande) enkefalinerga, dinorfinerga eller GABAerga interneuroner (interneuroner).
När de aktiveras av en sjunkande serotonerg eller noradrenerg signal från raphe- eller locus coeruleus-kärnorna frisätter dessa interneuroner enkefaliner, dynorfin respektive GABA. Genom att frigöras på de synaptiska ändarna på axonerna i A-delta- eller C-fibrerna som kommer in i ryggmärgen, som överför smärta och temperaturförnimmelser från nociceptorer från periferin till hjärnan, binder dessa ämnen till de hämmande opioidreceptorerna i mu-, kappa- och/eller delta-subtyper, eller till GABA-receptorer . Aktivering av dessa receptorer leder i sin tur till hämning av aktiviteten hos motsvarande axon och till en minskning av dess frisättning av substans P.
En minskning av aktiviteten hos dessa inkommande axoner från första ordningens neuroner, en minskning av frisättningen av substans P i deras synaptiska terminaler, under påverkan av hämmande enkefalin, dynorfin eller GABAergiska signaler, leder i sin tur till hämning av aktiviteten av andra ordningens neuroner som ansvarar för överföringen av smärt- och temperatursignaler uppåt, längs spinothalamiska vägen till den ventrala posterolaterala kärnan i thalamus.
Under påverkan av denna mekanism avbryts eller minskas överföringen av smärtsignalen avsevärt även i det skede då signalen kommer in i ryggmärgens bakre horn, långt innan denna signal når thalamus-filtren, och ännu mer så innan den når de områden i hjärnbarken som är medvetna om denna signal och tolkar den som smärtområden som den främre cingulate cortex . Denna teori kallas för "gatekontrollteorin om smärta" . Det bekräftas i synnerhet av det faktum att elektrisk stimulering av den periaqueduktala grå substansen leder till utvecklingen av en omedelbar och stark smärtstillande effekt (analgesi) [1] .
Den periakveduktala grå substansen aktiveras också när man tittar på statiska bilder och videor förknippade med smärtkänsla (till exempel fotografier och videor av slagsmål, hemskador eller kirurgiska operationer), när man uppfattar motsvarande ljud associerade med smärta, såsom skrik, stön. , gråt, och när du uppfattar lukten av blod eller pus. I alla dessa fall har den som ser, hör eller känner motsvarande bilder, ljud eller lukter också analgesi i förväg, även om ingen ännu har orsakat honom smärta i detta ögonblick [2] . Det beskrivna systemet kallas hjärnans antinociceptiva system [2] .
Den smärtstillande (analgetiska) effekten av (exogena) opiater och opioider som kommer in i den systemiska cirkulationen utifrån , såsom morfin , heroin , kodein , fentanyl , realiseras också till största delen genom interaktion med opioidreceptorerna i den periaqueduktala grå substansen, som såväl som med opioidreceptorerna i ventral posterolateral nucleus thalamus (central eller supraspinal, analgetisk effekt), och endast delvis genom interaktion med opioidreceptorer av den gelatinösa substansen i ryggmärgens bakre horn (spinal analgetisk effekt). Men när opiater och opioider administreras epiduralt eller subduralt i ryggmärgskanalens hålighet, realiseras deras verkan, tvärtom, huvudsakligen på ryggradsnivån. I detta fall krävs mycket (med en decimalordning) mindre doser än när de administreras till den systemiska cirkulationen. Det finns tre undertyper av opioidreceptorer: mu, kappa och delta. Funktioner i interaktionen av ett visst opioidläkemedel med olika subtyper av opioidreceptorer bestämmer spektrumet och svårighetsgraden av dess biverkningar, såsom svårighetsgraden av eufori och andningsdepression.
Den smärtstillande effekten av antidepressiva medel realiseras av en eller två nivåer av hierarkin av det antinociceptiva systemet nedan: inte i thalamus och inte i den periaqueduktala grå substansen, utan i raphe-kärnorna som innerveras av OSV och i kärnorna i den blåaktiga fläcken . Under påverkan av antidepressiva medel i dessa formationer ökar koncentrationen av serotonin och noradrenalin. Den resulterande stimuleringen av nedåtgående serotonerga och noradrenerga fibrer som kommer från dessa kärnor in i den gelatinösa substansen i ryggmärgen leder till aktivering av hämmande interkalära opioiderga och GABAergiska neuroner av den gelatinösa substansen, och till avbrott eller försvagning av smärtsignalen från den primära smärtsignalen. somatosensoriska och viscerosensoriska neuroner till de sekundära. Den smärtstillande verkan av GABAerga läkemedel, såsom baklofen , realiseras ytterligare en nivå i hierarkin nedan - direkt på nivån för GABAergiska interneuroner i ryggmärgen.
Stimulering av de dorsala och/eller laterala delarna av SS orsakar defensiva reaktioner hos försöksdjur av olika arter, allt från att frysa, lyssna och nosa i en spänd beredskap för omedelbar implementering av "fight or flight"-reaktionen, till att fly, hopp eller yttringar av defensiv aggression som att blotta sina tänder, tänder, utskjutande klor, rufsande ull. Alla dessa reaktioner åtföljs också av en ökning av andningsfrekvensen och dess djup med utvecklingen av tillfällig fysiologisk takypné , en ökning av hjärtfrekvensen med utvecklingen av tillfällig fysiologisk takykardi , en ökning av blodtrycket med utvecklingen av tillfällig fysiologisk arteriell hypertoni , en ökning av metabolisk hastighet och kroppstemperatur till subfebrila siffror , en ökning av glukos i blodet med utveckling av tillfällig fysiologisk hyperglykemi , ökad muskeltonus. Dessa fysiologiska förändringar inträffar innan djuret springer, hoppar eller attackerar en potentiell angripare själv, och är nödvändiga för att förbereda kroppen för effektiv implementering av fight-or-flight-svaret (ökad pumpning av blod till musklerna, förbättrad tillförsel av glukos). och syre , etc.). .). Samtidigt utvecklar försöksdjuret en stark analgesi, som uppenbarligen fungerar som ett förebyggande försvar mot de möjliga konsekvenserna av en rovdjursattack eller från skador som ådragits under en hastig flygning.
Tvärtom, stimulering av den kaudala ventrolaterala sektionen av SSV orsakar hos försöksdjur en reaktion som kallas "lek död" - blickförlamning med öppna ögon eller stängning av ögonlocken , pupillvidgning , frysning i orörlighet, men i motsats till första typen av reaktion, med djup muskelavslappning och antagande av vaxflexibilitet (djuret intar passivt vilken position som helst som forskaren eller rovdjuret ger det, men sedan faller lemmar på det förment "döda" djuret antingen av sig själva under påverkan av gravitation, eller "frysa", som imiterar rigor mortis ), den maximala nedgången i ämnesomsättningen, en minskning av kroppens temperatur till graden av lätt hypotermi , bromsad andning och en minskning av dess djup med utvecklingen av bradypné , bromsning av hjärtsammandragningar till graden av lätt bradykardi , en minskning av blodtrycket med utveckling av viss hypotoni . Hela denna uppsättning reaktioner syftar till att se till att ett potentiellt rovdjur (varav de flesta inte äter kadaver, föredrar ett offer som nyligen dödats av sig självt) med minsta möjliga sannolikhet skulle kunna skilja ett djur som låtsades vara dött från ett riktigt dött. Denna reaktion åtföljs också av utvecklingen av uttalad analgesi, till och med starkare än i det första fallet (vilket återigen ökar sannolikheten för överlevnad och framgången att "spela död" i en sådan situation, på grund av det faktum att ett väl smärtstillande djur är mindre benägna att rösta eller röra sig, eller kommer att andas oftare när rovdjuret börjar plåga det, kontrollera om det verkligen är dött).
Hämning av aktiviteten hos det kaudala ventrolaterala segmentet av SS leder tvärtom till en ökning av försöksdjurens intresse för omvärlden och utforskande lokomotorisk (motorisk) aktivitet.
Lesioner eller skador på den kaudala ventrolaterala delen av CWS leder till en signifikant försvagning eller fullständigt försvinnande av betingad reflexfading som svar på villkorligt obehagliga stimuli (till exempel ett ljud som bör följas av en elektrisk stöt). Lesioner eller skador på de dorsala eller laterala delarna av SS minskar avsevärt djurens aggressivitet och deras benägenhet att visa medfödda ospecifika försvarsreaktioner, såsom att blotta tänder, utskjutande klor, rufsande av ull, såväl som deras tendens att springa iväg eller Dölj.
Neuroner i den periakveduktala grå substansen får input från den ventromediala kärnan i hypotalamus och spelar en roll i kopulatoriskt beteende, främst hos kvinnor. De ger kvinnan en hållning av undergivenhet och underkastelse, en minskning av hennes aggressivitet, utveckling av lordos ("öppning av baksidan", "squats") hos honan före samlag, såväl som en viss grad av smärtlindring för båda partner under samlag och en tid efter det.
Periaqueductal grå substans är involverad i regleringen av föräldrarnas (främst moders), familjemässiga och vänliga beteende. Det finns en mycket hög densitet av receptorer för prolaktin , oxytocin och vasopressin , såväl som cellerna som utsöndrar dem, i OSV-zonen. Dessa viktiga neuropeptider är involverade i regleringen av föräldrars (särskilt moders), familje- och vänskapsbeteende, i bildandet av förälder-barn-band, partnerskap och vänskap, såväl som i bildandet av sociala band av mer allmän karaktär, och i regleringen av graden av aggressivitet mot medlemmar av sin egen art. Dessutom har OSB-regionen som är rik på dessa receptorer nära kopplingar till den orbitofrontala cortex . OSV:s inflytande på aktiviteten av den orbitofrontala cortex, förmedlar faktiskt OSV:s roll i regleringen av föräldrars, partners och vänliga beteende. Den laterala orbitofrontala cortexen aktiveras av njutbara visuella, taktila och olfaktoriska stimuli. Samtidigt beror dess aktivitet inte på stimulansens intensitet, utan på uppfattningen av den eller den stimulansen som trevlig. Frisättning av oxytocin (i vissa fall, såsom moderskap eller sexuell aktivitet, även frisättning av prolaktin) i OCB, följt av en ökning av aktiviteten i den laterala orbitofrontala cortex som svar på sådana subjektivt behagliga stimuli som utseende och lukt av partnerns kropp eller hår, utseende och lukten av barnets kropp, de taktila förnimmelserna av att röra vid huden på en partner eller ett barn, eller de taktila förnimmelserna av vänliga kramar och handskakningar (den mänskliga analogen av ömsesidigt "skrapa" hos primater) förmedlas av den snabba uppkomsten av föräldrarnas anknytning, anknytning till en partner eller vän [3] .
Schematisk representation av huvudkategorierna av basala kärnor (från I till V).
Tvärsnitt av mellanhjärnan i nivå med inferior colliculi av quadrigemina .
Tvärsnitt av mellanhjärnan i nivå med de övre colliculi av quadrigemina .