22 Сентября 2014 года Лекция 4

МОДУЛИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ МОЗГА

Первая модулирующая система – ретикуло-таламо-кортикальная система (неспецифическая сенсорная система). Эта система состоит из ретикулярной формации (РФ), неспецифических ядер таламуса (НЯТ), и кора больших полушарий. Самая древняя структура – РФ в стволе мозга, нейроны которой работают в двух режимах:

ON-режим (включенный режим) – в этот режим РФ входят центры, отвечающие за бодрствование. Поддерживает состояние активности. Осуществляется за счет того, что РФ получает копии афферентации. Нейроны РФ активны, они получают от всех сенсорных сетей копии афферентации, эти импульсы в РФ перемешиваются (становятся неспецифическими) и усиливаются. В результате – на выходе из РФ формируется диффузный поток импульсов с частотой 30-120 Гц. Зависит от уровня бодрствования, от уровня активации и т.д. За счет этого корковые нейроны возбуждаются до подпорогового уровня и становятся способными возбуждаться импульсами, приходящими по специфическому каналу.

OFF-режим (выключенный режим) – в этом режиме нейроны РФ не функционируют. Выключают их гипногенные центры (медиальная преоптическая область, голубое пятно, ядра шва). В этом состоянии человек погружается в сон. Разрушение нейронов РФ приводит человека в состояние комы. Отличительная особенность РФ – она мощная. Она работает относительно устойчиво (инертно).

Вторая структура этой системы – НЯТ. У них также два режима функционирования:

Первый режим. В состоянии покоя нейроны этих ядер с частотой 6-20 раз в секунду посылают к подчиненным им отделам коры высокочастотные пачки импульсов. Это самая высокая частота импульсации в ГМ. За счет этого НЯТ подчиненным структурам навязывают медленно-волновую активность, то есть выключают их.

Второй режим – режим включено. Здесь импульсация становится равномерной и нейроны НЯТ формируют и посылают к коре возбуждающую импульсную активность с частотой 40 Гц. Таким образом, влияние на кору Неспецифическими Ядрами Таламуса разносторонне. Возможно как торможение, так и возбуждение. Во-вторых – эти нейроны более лабильны (более чувствительны). В-третьих их управление локально. За счет этого возможно формирование доминантного очага в коре, который при спящем мозге будет поддерживать готовность получить определенную информацию. Если человек бодрствует - то возможно формирование доминант поведения. Эффект получается на кору РФ и НЯТ – комплексный. Но при этом кора за счет нисходящих связей может как возбуждать, так и тормозить РФ и таламус. За счет этого осуществляется волевая регуляция функционального состояния.

Таким образом - первая модулирующая система представляет собой замкнутый комплекс регуляции с входами от анализаторов, лимбической системы, высших мотивационных центров

Вторая модулирующая система – каудо-таламо-кортикальная система. Она образована базальными ганглиями, из которых ключевую роль в регуляции функционального состояния играет хвостатое ядро (ХЯ). Кроме того в эту систему входят таламус. Третий элемент – кора. Эта система отвечает за экономное расходование возбуждающих ресурсов мозга.

Информация об исходном состоянии организма поступает в базальные ганглии от таламуса и от коры. Задача, которая должна быть реализована: поступает в хвостатое ядро из мотивационной зоны (структура лимбической системы, включая передние отделы). Сюда же поступает программа поведения. В соответствии со всей этой информацией хвостатое ядро возбуждает чувствительный, ассоциативный, и двигательный центры, которые эту программу будут осуществлять. Возбуждение обеспечивается с помощью двух медиаторов: ацетилхолина и субстанции P.

Количество возбуждающих выходов из ХЯ – всего 10%. Остальные структуры хвостатым ядром тормозятся за счет гамма-аминомаслянной кислоты (универсальный, самый распространенный тормозной медиатор), важность торможения подчеркивается количеством аксонов, которые выходят из ХЯ (гамк-эргических аксонов) – их 90%. Таким образом обеспечивается выполнение только одной задачи, и возможность перераспределения кровотока (кислород и глюкоза).

При нарушении этой системы возможно расщепление личности.

Третья модулирующая система – система базальных холинэргических ядер (ядра Мейнерта и безымянное вещество) и коры ГМ. Их аксоны направляются в кору мозга, отвечающую за когнитивные функции. Здесь эти аксоны ветвятся, часть ветвей стимулирует нейроны, выполняющих когнитивные операции, а другая часть ветвей стимулирует мышечные клетки сосудов мозга, вызывая их расширение. В результате происходит не только активация когнитивных процессов, но и усиливается их вегетативное обеспечение (поступление кислорода и глюкозы). Считается, что эти нейроны получают стимулирующее внимание от РФ, от таламуса (специфических и неспецифических ядер), от структур лимбической системы (особенно сильно от гиппокампа). Кроме того эти центры могут стимулироваться хвостатым ядром и корой больших полушарий. От коры наибольшее влияние поступает от префронтальных участков, орбитофронтальной коры и от коры островка. Сенсорно-моторные участки коры почти не влияют на активность). Активация этих ядер особенно велика, если когнитивный процесс подкрепляется положительно.

Торможение этих центров обеспечивается дорсальными ядрами шва, ядрами синего пятна, ядрами переднего гипоталамуса, медиальной преоптической областью коры. Все эти структуры за счет медиаторов вызывают переход в сонное состояние. Нарушение этих ядер с возрастом резко снижает когнитивные способности. Особенно это выражено болезнью Альцгеймера. Ноотропные препараты (направлены на улучшение когнитивных процессов и памяти) также действуют на эти процессы, на эти ядра.

ДИАГНОСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Функциональное состояние человека возможно оценивать с помощью физиологических, биохимических и психологических методов.

Психологические методы – могут использоваться критерии эффективности деятельности (корректурная проба может использоваться – количество допущенных ошибок, скорость выполнения задания), субъективная симптоматика (как человек себя чувствует).

Физиологические методы – для диагностики чаще используются:

ЭЭГ: каждому функциональному состоянию на ЭЭГ соответствует определенный тип волн, а также профиль синхронизации работы разных отделов мозга. Спокойному бодрствованию – соответствуют альфа-волны. При повышении активности альфа-волны блокируются и появляются бета-волны. По мере увеличения активности увеличивается частота колебаний, снижается амплитуда, соответственно появляются и увеличиваются распространенность гамма-волн. При умственном и эмоциональном напряжении появляются и усиливаются тетта-волны. Профиль активности отражает тип задач. В состоянии утомления характеризуются появлением и усилением медленноволновой активности (тетта-волны и дельта-волны).

Электромиография. Чем больше нагрузка на мышцы – тем больше частота и амплитуда электромиограммы. Чем дольше тяжесть труда – тем больше амплитуда и частота колебаний. Чем дольше был труд – тем дольше будет восстанавливаться состояние до исходного. Чем дольше напряженность труда – тем дольше будет фоновая активность.

Вегетативные показатели – частота, глубина дыхания; показания деятельности сердечно-сосудистой системы; частота пульса; величина АД.

Существуют специальные таблицы, учитывающие пол и возраст – позволяют по частоте сердечных сокращений определять тяжесть или напряженность того или иного вида деятельности. Например, для человека среднего возраста – труд может быть оценен как легкий, если средняя частота пульса колеблется не более 90 ударов в минуту. От 90 до 100 – труд средней степени тяжести. От 100 до 120 – тяжелая нагрузка. Более 120 – очень тяжелая нагрузка.

Следующий показатель, который наиболее информативен для определения ФС – тест PWC170. Чем выше показатель – тем выше функциональное состояние

Биохимические методы – чаще всего используются оценка 17 оксикортикостероидов в моче. Чем больше – тем напряженнее для организма труд. Соответственно – выше и функциональное состояние.

Для адекватной характеристики ФС человека обязательно необходимо комплексное исследование. Для этого должны использоваться методы как минимум из двух групп. Их число должно быть не меньше 3-4-х. На практике чаще всего используются физиологические и психологические методы.