Struktury mózgu pień, wzgórze, układ limbiczny, emocje 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 (głód-sytość), 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.