Pień mózgu

Inteligentne Systemy Autonomiczne
Struktury mózgu
pień, wzgórze, układ
limbiczny, emocje
Wykorzystano materiały z wykładu
Prof. Włodzisława Ducha
Uniwersytet Mikołaja Kopernika
Janusz A. Starzyk Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie
Glowne obszary fizjologiczne mózgu
Budowa układu nerwowego
• System nerwowy daje się podzielić na kilka
współpracujących ze sobą (i z resztą organizmu)
podsystemów
– Centralny (ośrodkowy) układ nerwowy
(CUN lub ang. CNS)
– Obwodowy (peryferyjny) układ nerwowy
(PUN lub ang. PNS):
– Autonomiczny układ nerwowy
(AUN lub ang. ANS)
Centralny układ nerwowy
• Centralny układ nerwowy
(kolor pomarańczowy)
składa się z
– mózgu
– móżdżku i
– rdzenia kręgowego
Peryferyjny układ
nerwowy
• Obwodowy (peryferyjny) układ nerwowy
(kolor fioletowy) zawiera
• Nerwy dochodzące do mięśni i receptorów
czuciowych kończące się w rdzeniu.
• Nerwy to wiązki aksonów, długich wypustek
neuronów otoczonych osłonką mielinową.
• Nerwy doprowadzające informację od
receptorów zmysłowych do mózgu nazywa się
czuciowymi lub aferentnymi, a
• Nerwy wychodzące z mózgu i kontrolujące
mięśnie i gruczoły nazywa się ruchowymi lub
eferentnymi.
• Z rdzenia wychodzi 12 par nerwów
rdzeniowych (numerowanych rzymskimi
liczbami I do XII).
Autonomiczny układ nerwowy
• Autonomiczny układ nerwowy (kolor
zielony) to część CUN i PUN, której nie
kontrolujemy w świadomy sposób.
• Jego zadanie to koordynacja funkcji
automatycznych:
– skurczy serca, oddychania,
trawienia, wydalania, pocenia się,
pobudzenia seksualnego.
• Otrzymuje sygnały z chemoreceptorów,
baroreceptorów, przez nerwy
przechodzące przez zwoje rdzeniowe.
• Centrum AUN znajduje się w pniu
mózgu,
– koordynacja następuje przy pomocy
podwzgórza.
Autonomiczny układ nerwowy
• AUN zawiera
– układ współczulny i przywspółczulny, działające
antagonistycznie.
• Układ współczulny pobudza:
– rozszerza źrenicę, rozluźnia mięśnie oka,
– gruczoły ślinowe wytwarzają gęstą ślinę,
– serce bije szybciej, naczynia wieńcowe się
rozszerzają, oskrzela rozkurczają,
– żołądek hamuje wydzielanie soków,
– żółć wolniej produkowana, perystaltyka zwalnia,
– nadnercza uwalniają adrenalinę, skóra pot,
– włoski się jeżą, obyt kurczy, pęcherz rozluźnia.
• Układ przywspółczulny działa odwrotnie.
Anatomia mózgu
• Z perspektywy rozwojowej wyróżniamy:
• Tyłomózgowie:
– móżdżek, most, rdzeń przedłużony.
• Śródmózgowie (mesencephalon): wzgórki
czworacze (dolne i górne),
– pokrywa, nakrywka, konary mózgu i
– substancja czarna (substantia nigra).
• Przodomózgowie:
– kresomózgowie i międzymózgowie.
Anatomia mózgu
• Z perspektywy funkcjonalnej wyróżniamy:
– Pień mózgu
– Móżdżek
– Układ limbiczny
– Podwzgorze
– Wzgorze
– Kora nowa
(neocortex)
Pien mózgu
• Pień mózgu zawiera
– rdzeń przedłużony (rdzeniomózgowie)
– most
– śródmózgowie
Pien mózgu
• Twór siatkowaty (RAS, Reticular Activiating System) w rdzeniu
przedłużonym
– kontroluje stan pobudzenia umysłu, czuwania i przytomności.
– Zawiera liczne jądra kontrolujące odruchy i pośredniczące w
przekazywaniu sygnałów zmysłowych i motorycznych.
– Dzieli się na układ wstępujący, wysyłający sygnały do wzgórza,
podwzgórza i kory, oraz układ zstępujący, otrzymujący sygnały od
nerwów czuciowych i móżdżku.
Móżdżek
• Móżdżek, zajmuje się kontrolą i koordynacją
ruchową, regulacją napięcia mięśni, utrzymaniem
postawy ciała.
Układ limbiczny
Układ limbiczny kontroluje
emocje i popędy organizmu,
pamięć ruchów, orientację w
przestrzeni, konsolidację
pamięci trwałej. Mieści się
pomiędzy pniem mózgu i
podwzgórzem a korą nową.
– Pierścień wewnętrzny to
• kora okołowęchowa, część jąder migdałowatych, hipokamp.
– Pierścień zewnętrzny to
• zakręt obręczy, jądra przegrody, część jąder migdałowych
Podwzgórze
• Podwzgórze (hypothalamus) reguluje homeostazę
organizmu:
– termoregulację, pobieranie pokarmu (wrażenia głodu i
nasycenia), gospodarkę wodną (wrażenie pragnienia),
– kontroluje działanie przysadki mózgowej wydzielającej
liczne hormony i współpracę z autonomicznym
układem nerwowym,
– popęd seksualny i rytmy biologiczne.
• Boczna część podwzgórza
– nazywana była ośrodkiem przyjemności,
– łącząc się z płatami czołowymi pobudza wydzielanie
dopaminy.
Wzgórze
• Wzgórze (thalamus) dokonuje wstępnej oceny
bodźców zmysłowych (oprócz węchowych),
– przesyła je do kory.
• Reguluje cykle okołodobowe,
– stany snu i czuwania.
• Współpracuje z układem limbicznym
– umożliwia powstawanie emocji,
– umożliwia szybkie reakcje na zagrożenia bez
świadomego rozpoznania.
Kora nowa
• Najnowsza i najbardziej zlozona czesc mozgu
• Płaty kory i ich główne funkcje:
– potyliczny
• wzrok
– ciemieniowy
• orientacja przestrzenna, ruch i postrzeganie ruchu
– skroniowy
• mowa, pamięć, rozpoznawanie obiektów
– czołowy
• planowanie, myślenie, pamięć, wola, ocena emocji
Organizacja mózgu
Organizacja mózgu
• Jądra (zwoje) podstawy (basal ganglia):
– prążkowie, gałka blada.
– Ich funkcja to inicjacja ruchów, utrzymanie rytmu
mowy, rodzaj auto-pilota układu ruchowego,
– prawdopodobnie też system motywacji, nagrody i
uczenia się umiejętności.
• Wzgórze wzrokowe to
– ciało kolankowate boczne (LGN, Lateral Geniculate
Nucleus) oraz wzgórki czworacze (superior
colliculus)
– zajmują się sterowaniem ruchem mięśni oka,
położenia głowy i ciała na podstawie infromacji
wielomodalnej.
Jądra podstawy
Przekrój wieńcowy mózgu ludzkiego ukazujący jądra podstawy
Dogłowowo: prążkowie, gałka blada (wewnętrzna - GPi,
zewnętrzna - GPe)
Doogonowo: jądro niskowzgórzowe (STN), istota czarna (SN)
Funkcjonalnie jądra podstawne składają się z szeregu
obwodów, takich jak ruchowy, limbiczny i okoruchowy.
Źródło - Wikipedia
Jądra podstawy
• Gałka blada zawiera
rzadko rozmieszczone,
duże neurony, których
aksony biegną do:
• jądra niskowzgórzowego
• wzgórza (thalamus)
• tworu siatkowatego
śródmózgowia istoty czarnej
śródmózgowia
Źródło - Wikipedia
Jądra podstawy
• Jadro niskowzgorzowe
(subthalamus - luys):
• Jądro niskowzgórzowe odpowiada
za różnicowanie impulsów, ich
umiejscowienie, balansowanie
kończyn.
• Uszkodzenie tej struktury objawia
się jako hemibalizm.
Źródło - Wikipedia
Jądra podstawy
•
•
•
•
ciało prążkowane, zawiera:
skorupe
jądro ogoniaste
jądro półleżące
• Jądro półleżące składa się z
kilkudziesięciu tysięcy
neuronów o charakterze
dopaminergicznym.
Źródło - Wikipedia
Jądro półleżące
• Pacjenci, z zaburzeniami jadra pollezacego,
stracili zdolność odczuwania przyjemności
• Osóby z fobią społeczną maja mala wrażliwośc
receptorów jądra półleżącego na dopaminę.
• Uczucie zadowolenia podczas stosunków
płciowych, spożywania słodyczy, słuchania
muzyki czy picia alkoholu ma związek ze
wzrostem poziomu dopaminy w tym jądrze.
• Przyjemność dotyczy neuroprzekaźników, które
spowalniają przewodnictwo nerwowe, czyli
wywołują "ukojenie" - skrajnym tego objawem są
stany mózgu takie jak stan alfa.
Źródło - Wikipedia
Pień mózgu
• Pień i podstawa neuronalna
– Zawierającą wszystkie
układy regulacyjne i
reproduktywne organizmu
– Zespół ten jest bardziej
pierwotny niż obszary
mózgu kontrolujące
emocje
– Mają go już zwierzęta
zimnokrwiste.
– Pień mózgu wpływa na
pozostałe obszary mózgu.
– Uszkodzenia tego
obszaru prowadza do
paraliżu lub niedowładów
mięśni.
Pień mózgu
• Specyficzne drogi nerwowe biegną od
receptorów przez pień mózgu do pól
recepcyjnych kory (np droga wzrokowa,
słuchowa, smakowa i węchowa),
– Działają szybko przez nieliczne pośrednie
synapsy i oddzielają strumienie informacji o
różnych modalnościach.
• Niespecyficzne drogi nerwowe biegną
do tworu siatkowatego, który otrzymuje
informacje od wszystkich zmysłów
– Twór siatkowaty pobudza liczne obszary
kory, przygotowując je do analizy
specyficznych bodźców.
Budowa pnia mózgu
• Pien mozgu
– rdzeń przedłużony
(medula),
– most (pons)
– śródmózgowie
(mesencephalon).
• Międzymózgowie
– wzgórze,
– szyszynka
– przysadka
Budowa pnia mózgu
• W pniu jest aż 9 jąder
wydzielających neurotransmiter
serotoninę
– Serotonina reguluje sen, nastrój,
apetyt, odruch wymiotny i popęd
seksualny.
– Zaburzenia poziomu serotoniny
wiążą się z depresją, migrenami,
stanami lękowymi, i cyklofrenią
(chorobą dwubiegunową).
Jądra produkujące serotoninę:
22: jądra szwu (raphe nucleus), 9 par w całym pniu; 34-miejsce sinawe (locus
coeruleus); 36-jądro przyramienne boczne; 37-jądro górne środkowe; 47-jądro pasma
samotnego. Projekcje do podwzgórza (21), układu limbicznego: ciała migdałowatego
(40), hipokampu (41), zakrętu obręczy, jądra ogoniastego (1) i skorupy (2).
Rdzeń przedłużony
• Zawiera jądra kontrolujące funkcje odruchowe:
– oddychanie, ciśnienie tętnicze, ssanie, żucie,
połykanie, kontrola odruchów wymiotnych, kichania,
kaszlu, ziewania, wydzielania potu.
• Jądra oliwek w rdzeniu przedłużonym obliczają różnice
czasu dotarcia dźwięków do lewego i prawego ucha, co
umożliwia przestrzenną lokalizację bodźców słuchowych.
• Ośrodki oddechowe:
Jądro pasma samotnego wysyła
projekcje do jądra dwuznacznego a
stamtąd przez rdzeń do mięśni klatki
piersiowej (wdech).
Drugi ośrodek oddechowy mieści się w
jądrze dwuznacznym, kontroluje
zarówno wdech jak i wydech.
Rdzeń przedłużony
• Miejsce sinawe położone z tyłu mostu wydziela noradrenalinę
– odpowiada za stany lękowe wynikające ze stresu
• Stres może rozwijać się od tygodni do miesięcy, wywołując
– poczucie odrętwienia uczuciowego, niezdolność do
przeżywania przyjemności, bezsenność, lęki i stany
depresyjne, załamanie i brak reakcji na otoczenie.
• Miejsce sinawe związane jest też z regulacją faz snu REM
• Twór siatkowaty odpowiedzialny jest za zdolność do
czuwania, za stan przytomności, fatygi, zdolność do
wybudzania mózgu
– uważa się za układ "motywacyjny", dający napęd do
działań różnego rodzaju, przełączający pomiędzy parami
biegunowo różnych zachowań dotyczących pobudzenia
(sen-czuwanie), ruchu (spoczynek-ruch), jedzenia (głódsytość), wydalania, aktywności seksualnej.
Pień mózgu
• W stanie wegetatywnym działa pień mózgu, ale reszta mózgu
jest martwa.
– Pacjent ma otwarte oczy i może przechodzić przez cykl czuwania i snu,
ale nie potrafi wodzić wzrokiem czy reagować spójnie na bodźce.
• Pień mózgu jest kluczową strukturą dla zrozumienia działania
mózgu, a w szczególności świadomości.
Śródmózgowie
• Śródmózgowie składa się z pokrywy,
nakrywki i odnogi mózgu
– Zawiera wzgórki czworacze,
– pośredniczy w odruchach słuchowych
(dolne) i wzrokowych (górne), orientacji.
– Największe jądro to istota czarna, duże
jądro produkujące dopaminę.
• Informacje o stanie ciała
reprezentowane są w korze
somatosensorycznej.
– a) Mózg kota,
SC=wzgórki czworacze,
SN = istota czarna,
CPu = jądro ogoniaste i skorupa.
– b) drzewka dendrytyczne, duże kółko
symbolizuje neuron projekcyjny.
– c) Model z modułami, czarne kółka to
neurony hamujące.