Гіпоталамус

Відео: гіпоталамус душа людини, таламус, гіпофіз - Школи психології в Сочі від Левченко Юрія

Гіпоталамус - зовнішній підкорковий центр вегетативної нервової системи. Ця подбугорная область проміжного мозку довгий час є важливим об`єктом різноманітних наукових досліджень.

В даний час для вивчення різноманітних структур мозку широко застосовується метод імплантації електродів. За допомогою особливої стереотаксичної техніки через отвір трепанації в черепі вводять електроди у будь-який заданий ділянку мозку. Електроди ізольовані на всьому протязі, вільний тільки їхній кінчик. Включаючи електроди в ланцюг, можна дратувати ті або інші зони.

У цій роботі розглядаються деякі теоретичні і фізіологічні аспекти даної області проміжного мозку.

Загальні функції гіпоталамуса.

У хребетних гіпоталамус являє собою головний нервовий центр, що відповідає за регуляцію внутрішнього середовища організму.

Филогенетически - це досить старий відділ головного мозку, і тому у наземних ссавців будова його відносно однакова, на відміну від організації таких більш молодих структур, як нова кора і лімбічна система.

Гіпоталамус керує всіма основними гомеостатическими процесами. У той час як децеребрированійі тварині можна достатньо легко зберегти життя, для підтримки життєдіяльності тварини з віддаленим гіпоталамусом будуть потрібні особливі інтенсивні заходи, так як у такої тварини знищені основні гомеостатичні механізми.

Принцип гомеостазу полягає в тому, що при найрізноманітніших станах організму, пов`язаних з його пристосуванням до різко мінливих умов навколишнього середовища (наприклад, при теплових або холодових впливах, при інтенсивному фізичному навантаженні і так далі), внутрішнє Середовище залишається постійним і параметри його коливаються лише в дуже вузьких межах. Наявність і висока ефективність механізмів гомеостаза у ссавців, і зокрема у людини, забезпечують можливість їхньої життєдіяльності при значних змінах навколишнього Середовища. Тварини, нездатні підтримувати деякі параметри внутрішнього Середовища, змушені жити в більш вузькому діапазоні параметрів навколишнього Середовища.

Наприклад: Спроможність жаб до терморегуляції настільки обмежена, що для того, щоб вижити в умовах зимових холодів, їм доводиться опускатися на дно водойм, де вода не замерзне. Навпаки, багато ссавців взимку можуть вести настільки ж вільне існування, що і влітку, незважаючи на значні коливання температури.

Звідси зрозуміло - в зв`язку зі слабким розвитком механізмів гомеостазу, ці тварини менш вільні у своїй життєдіяльності, а якщо віддалений гіпоталамус, следственно порушені гомеостатичні процеси, то для підтримки життєдіяльності цієї тварини необхідні особливі інтенсивні заходи.

Функціональна анатомія гіпоталамуса.

Розташування гіпоталамуса.
Гіпоталамус являє собою невеличкий відділ головного мозку вагою близько 5 грам. Гіпоталамус не має чіткі межі, і тому його можна розглядати як частину мережі нейронів, що простягається від середнього мозку через гіпоталамус до глибинних відділів переднього мозку, тісно пов`язаним з філогенетично старої нюхової системою. Гіпоталамус є вентральним відділом проміжного мозку, він лежить нижче (вентральні) таламуса, створюючи нижню половинку стінки третього шлуночка. Нижньою межею гіпоталамуса служить середній мозок, а верхньої - кінцева платівка, передня спайка і зоровий перехрест. Латеральні гіпоталамуса розташований зоровий тракт, внутрішня капсула і субталамічні структури.

Будова гіпоталамуса.
У поперечному напрямку гіпоталамус можна розділити на три зони:
1) Перівентрікулярную-
2) Медіальную-
3) Латеральну.

Перивентрикулярна зона являє собою тонку смужку, що прилягає до третього желудочку.В медіальній зоні розрізняють декілька ядерних областей, розташованих в передньо-задньому напрямку (рис.1 - закрашено червоним) преоптіческой область филогенетично належить до переднього мозку, проте її відносять звичайно до гіпоталамусу.

Від вентромедіальної області гіпоталамуса починається ніжка гіпофіза, що з`єднується з адено- і нейрогіпофізом. Передня частина цієї ніжки зветься серединне узвишшя. Там закінчуються відростки багатьох нейронів преоптической і передньої областей гіпоталамуса, а також вентромедиального і інфундибулярного ядер (рис.1 - цифри: 1, 4, 5) - тут з цих паростків вивільняються гормони, що надходять через систему портальних судин до передней частки гіпофіза. Сукупність ядерних зон, в яких містяться подібні гормон-продукують нейрони, звуться гіофіотропні області. (Рис.1 - ділянка, позначений переривчастою лінією).

Відростки нейронів супраоптического і паравентрикулярного ядер (Рис. 1 - цифри 2 і 3) йдуть до задньої долі гіпофіза (ці нейрони регулюють утворення і звільнення окситоцина й АДТ, або вазопресину). Зв`язати конкретні функції гіпоталамуса з його окремими ядрами, за винятком супраоптического і паравентрикулярного ядер, неможливо.

У латеральному гіпоталамусі не існує окремих ядерних областей. Нейрони цієї зони дифузно розташовуються навколо медіального пучка переднього мозку, що йде в растрально-каудальному напрямку від латеральних утворень підстави лімбічної системи до передніх центрів проміжного мозку. Цей пучок складається з довгих і коротких висхідних і низхідних волокон.

Аферентні і еферентні зв`язки гіпоталамуса.
Організація аферентних і еферентних зв`язків гіпоталамуса свідчить про те, що він служить важливим інтегративним центром для соматичних, вегетативних і ендокринних функцій (рис. 2).

Латеральний гіпоталамус утворює двосторонні зв`язки з верхніми відділами стовбура мозку, центральною сірою речовиною середнього мозку і з лімбічної системою. Чутливі сигнали від поверхні тіла і внутрішніх органів надходять у гіпоталамус по висхідним спінобульборетікулярним шляхах, які ведуть в гіпоталамус, або через таламус, або через лімбічну область середнього мозку. Решта аферентні сигнали надходять в гіпоталамус по полісінаптіческім шляхах, які поки ще не всі ідентифіковані.

Еферентні зв`язку гіпоталамуса з вегетативними і соматичними ядрами стовбура мозку і спинного мозку утворені полісинаптичними шляхами, що йдуть в складі ретикулярної формації.

Медіальний гіпоталамус має двосторонні зв`язки з латеральним, і, крім того, він безпосередньо одержує сигнали від деяких інших відділів головного мозку. У медіальній області гіпоталамуса існують особливі нейрони, що сприймають найважливіші параметри крові і спинномозкової рідини (рис.2, червоні стрілки): тобто ці нейрони стежать за станом внутрішнього середовища організму. Вони можуть сприймати, наприклад, температуру крові, водно-електролітний склад плазми або вміст гормонів в крові.

Через нервові механізми медіальна область гіпоталамуса управляє діяльністю нейрогипофиза, а через гормональні - аденогіпофіза. Таким чином, ця область служить проміжною ланкою між нервовою і ендокринною системою.

Гіпоталамус і серцево-судинна система.

При електричному подразненні майже будь-якого відділу гіпоталамуса можуть виникнути реакції з боку серцево-судинної системи. Ці реакції, опосередковані в першу чергу симпатичною системою, а також гілками блукаючого нерва, що йдуть до серця, свідчать про важливе значення гіпоталамуса для регуляції гемодинаміки з боку зовнішніх нервових центрів.

Подразнення якогось відділу гіпоталамуса може супроводжуватися протилежними змінами кровотока в різних органах (наприклад, збільшенням кровотоку в скелетних м`язах і одночасному зниженні в судинах шкіри). З іншого боку, протилежні реакції судин якогось органа можуть виникати при подразненні різних зон гіпоталамуса. Біологічне значення подібних гемодинамічних зсувів можна зрозуміти лише в тому випадку, якщо розглядати їх у зв`язку з іншими фізіологічними реакціями, що супроводжують подразнення цих же поталомічних зон. Іншими словами, гемодинамічні ефекти подразнення гіпоталамуса входять до складу загальних поведінкових або гомеостатичних реакцій, за які відповідає цей центр.

Як приклад можна привести харчові і захисні поведінкові реакції, що виникають при електричному подразненні обмежених ділянок гіпоталамуса. Під час захисного поведінка артеріального тиску і кровоток у скелетних м`язах підвищуються, а кровоток у судинах кишечника знижується. При харчовому поводженні зростає артеріальний тиск і кровоток у кишечнику, а кровоток у скелетних м`язах зменшується. Аналогічні зміни гемодинамічних параметрів спостерігаються і під час інших реакцій, що виникають у відповідь на подразнення гіпоталамуса, наприклад при терморегуляторних реакціях або статевому поводженні.

За механізми регуляції гемодинаміки в цілому (тобто артеріального тиску у великому колі кровообігу, серцевого викиду і розподілу крові), що діють за принципом стежать систем, відповідають нижні відділи стовбура мозку. Ці відділи отримують інформацію від артеріальних баро і хіморецептори і механорецепторів передсердь і шлуночків серця і посилають сигнали до різних структур серцево-судинної системи по симпатичним і парасимпатичних еферентних волокнах. Така бульбарна саморегуляція гемодинаміки в свою чергу управляється вищими відділами стовбура мозку, і особливо гіпоталамуса. Ця регуляція здійснюється завдяки нервовим зв`язкам між гіпоталамусом і прегангліонарних вегетативними нейронами. Вища нервова регуляція серцево-судинної системи з боку гіпоталамуса бере участь у всіх складних вегетативних реакціях, для управління якими простий саморегуляції недостатньо, до таких регуляцій можна віднести: терморегуляцію, регуляцію прийому їжі, захисне поведінка, фізичну діяльність і так далі.

Пристосувальні реакції серцево-судинної системи під час роботи.
Механізми пристосування гемодинаміки при фізичній роботі представляють теоретичний і практичний інтерес. При фізичному навантаженні підвищується серцевий викид (головним чином в результаті збільшення частоти скорочень серця) і одночасно зростає кровоток у скелетних м`язах. У той же час кровоток через шкіру і органи черевної порожнини знижується. Ці пристосувальні циркуляторні реакції виникають практично одночасно з початком работи.Он здійснюються центральною нервовою системою через гіпоталамус.

У собаки при електричному подразненні латеральної області гіпоталамуса на рівні маміллярних тел виникають точно такі ж вегетативні реакції, як і при бігу на тредбане. У тварин в стані наркозу електричне подразнення гіпоталамуса може супроводжуватися локомоторними актами і почастішанням дихання. Шляхом невеличких змін положення дратівної електрода можна домогтися незалежних один від одного вегетативних і соматичних реакцій. Всі ці ефекти усуваються при двосторонніх поразках відповідних зон- у собак з такими ураженнями зникають пристосувальні реакції серцево-судинної системи до роботи, і при бігу на тредбане, такі тварини швидко втомлюються. Ці дані свідчать про те, що в латеральної області гіпоталамуса розташовані групи нейронів, що відповідають за адаптацію гемодинаміки до м`язової роботи. У свою чергу ці відділи гіпоталамуса контролюються корою головного мозку. Невідомо, чи може здійснюватися така регуляція ізольованим гіпоталамусом, тому що для цього необхідно, щоб до гіпоталамусу надходили особливі сигнали скелетних м`язів.

Гіпоталамус і поведінка.

Електричне подразнення маленьких ділянок гіпоталамуса супроводжується виникненням у тварин типових поведінкових реакцій, які настільки ж різноманітні, як і природні видоспецифічні типи поведінки конкретної тварини. Найважливішими з таких реакцій є оборонна поведінка і втеча, харчова поведінка (споживання їжі і води), статева поведінка і терморегуляторні реакції. Всі ці поведінкові комплекси забезпечують виживання особини і виду, і тому їх можна назвати гомеостатическими процесами в широкому сенсі цього слова. До складу кожного з цих комплексів входять соматорний, вегетативний і гормональний компоненти.

При локальному електричному подразненні каудального кільця у кішки, виникає оборонна поведінка, що проявляється в таких типових соматорних реакціях, як вигинання спини, шипіння, розбіжність пальців, випускання пазурів, а також вегетативними реакціями - прискореним диханням, розширенням зіниць і пилоерекцією в області спини і хвоста . Артеріальний тиск і кровоток у скелетних м`язах при цьому зростають, а кровоток у кишечнику знижується (рис.3 праворуч). Такі вегетативні реакції пов`язані головним чином з порушенням адренергичних симпатичних нейронів. У захисному поводженні беруть участь не тільки соматорний і вегетативна реакції, але і гормональні чинники.

При подразненні каудального відділу гіпоталамуса болючі подразнення викликають лише фрагменти оборонної поведінки. Це свідчить про те, що нервові механізми оборонної поведінки знаходяться в задній частині гіпоталамуса.

Харчова поведінка, також пов`язана зі структурами гіпоталамуса, по своїх реакціях майже протилежно оборонному поводженню. Харчова поведінка виникає при місцевому електричному подразненні зони, розташованої 2-3 мм дорсальнее зони оборонної поведінки (рис.3 -1). У цьому випадку спостерігаються всі реакції, характерні для тварини в пошуках їжі. Підійшовши до миски, тварина зі штучно викликаною харчовою поведінкою починає їсти, навіть якщо воно не голодна, і при цьому пережовує неїстівні предмети.

При дослідженні вегетативних реакцій можна виявити, що така поведінка супроводжується збільшеним слиновиділенням, підвищенням моторики і кровопостачання кишечника і зниженням м`язового кровотоку (рис.3). Всі ці типові зміни вегетативних функцій при харчовому поводженні служать як би підготовчим етапом до прийому їжі. Під час харчового поведінка підвищується активність парасимпатичних нервів шлунково-кишкового тракту.

Принципи організації гіпоталамуса.

Дані систематичних досліджень гіпоталамуса за допомогою локального електричного подразнення свідчать про те, що в цьому центрі існують нервові структури, що управляють найрізноманітнішими поведінковими реакціями. У дослідах з використанням інших методів - наприклад, руйнування або хімічного подразнення - це положення було підтверджено і розширено.

Приклад: афагія (відмова від їжі), що виникає при поразках латеральних областей гіпоталамуса, електричне подразнення яких призводить до харчової поведінки. Руйнування медіальних областей гіпоталамуса, подразнення яких гальмує харчову поведінку (центрів насичення), супроводжується гіперфагією (надмірним споживанням їжі).

Області гіпоталамуса, подразнення яких призводить до поведінкових реакцій, широко перекриваються. У зв`язку з цим поки що не вдалося виділити функціональні або анатомічні скупчення нейронів, що відповідають за ту чи іншу поведінку. Так, ядра гіпоталамуса, що виявляються за допомогою нейрогистологічних методів, лише дуже приблизно відповідають областям, подразнення яких супроводжується поведінковими реакціями. Таким чином, нервові утворення, що забезпечують формування цілісної поведінки з окремих реакцій, не слід розглядати як чітко окреслені анатомічні структури (на що могло б наштовхнути існування таких термінів, як "центр голоду" і "центр насичення").

Нейронна організація гіпоталамуса, завдяки якій цим невеличким утворенням здатне управляти множиною життєво важливих поведінкових реакцій і нейрогуморальних регуляторних процесів, залишається загадкою.

Можливо, групи нейронів гіпоталамуса, відповідальні за виконання будь-якої функції, відрізняються один від одного аферентних і еферентних зв`язками, медіаторами, розташуванням дендритів тощо. Можна припустити, що в маловивчених нами нервових ланцюгах гіпоталамуса закладені численні програми. Активізація цих програм під впливом нервових сигналів від верхніх відділів мозку (наприклад лімбічної системи) і сигналів від рецепторів і внутрішнього середовища організму може призводити до різних поведінкових і нейрогуморальним регуляторних реакцій.

Функціональні розлади у людей з ушкодженнями гіпоталамуса

У людини порушення діяльності гіпоталамуса бувають пов`язані головним чином з неопластичними (пухлинними), травматичними або запальними поразками. Подібні поразки можуть бути дуже обмеженими, захоплюючи передній, проміжний або задній відділ гіпоталамуса. У таких хворих спостерігаються складні функціональні розлади. Характер цих розладів визначається, крім усього іншого, гостротою (наприклад при травмах) або тривалістю (наприклад, при повільно зростаючих пухлинах) процесу. При обмежених гострих поразках можуть виникати значні функціональні порушення, в той час як при повільно зростаючих пухлинах ці порушення починають виявлятися лише при далеко зайшов процесі.

У таблиці перелічені складні функції гіпоталамуса і порушення цих функцій. Розлади сприйняття, пам`яті і циклу сон / пильнування частково пов`язані з ушкодженням висхідних і низхідних шляхів, що з`єднують гіпоталамус з лімбічної системою.

Список використаної літератури.

1. Фізіологія людини. Том 1, під ред.акад. П.Г.Костюка. "Світ", 1985.
2. Воробйова Г.А., Губарь Л.В., Сафьяннікова С.Б., Анатомія і фізіологія.
3. Єрмолаєв І.І., Вікова фізіологія.
4. Фомін А.Б., Фізіологія людини, "Просвітництво", 1995.

Відео: Зона здорового глузду або, як гіпоталамус адаптує людини?