Нейронауки для всех. Детали: ядра гипоталамуса

Структура мозга настолько сложна и состоит из такого большого числа компонентов, что порой небольшие группы находящихся рядом нейронов могут иметь разные функции. Так и с ядрами гипоталамуса, о некоторых из которых мы уже упоминали. Но мы говорили вскользь, а хотелось бы рассказать немного подробнее, чтобы дать общее представление об их расположении, многочисленности и разнообразии функций. И ещё раз убедиться в том, насколько сложна регуляция всего организма.

 

 

Под таламусом

 

Hypothalamus_image

Илл: Wikimedia Commons

Гипоталамус располагается в промежуточном мозге аккурат под таламусом, от того и название «гипоталамус». А снизу он граничит с гипофизом.

По размеру гипоталамус можно сравнить с фалангой большого пальца руки, он весит всего 4-5 г. Сам регион мал, но подотчётных ему и координируемых им систем организма – очень много. По-другому эту область ещё называют «мозгом вегетативной жизни», потому что она ответственна за поддержание гомеостаза организма и его эндокринную (гормональную) регуляцию.

В гипоталамусе есть группы нейронов, называемые ядрами, большинство из которых парные. Более того, среди некоторых ядер можно выделить так называемые подъядра (subnuclei).

LocationOfHypothalamus

Илл: Wikimedia Commons

 

Ядерное многообразие

 

HypothalamicNuclei

Илл: Wikimedia Commons

 

Ядер в гипоталамусе насчитывается свыше 30 штук, они имеют мощное кровоснабжение и выполняют разные функции. Мы расскажем только про некоторые из них. Но сразу нужно оговориться – ещё не все функции ядер гипоталамуса исследованы, и мы говорим о том, что известно на сегодняшний момент.

Преоптическая зона (на рисунке обозначена PO) расположена в передней части гипоталамуса. Она отвечает за терморегуляцию – получает сигналы от терморецепторов кожи, слизистых и самого гипоталамуса. Также в ней находится половое диморфное ядро, которое, как считают специалисты, связанно с сексуальным поведением у животных.

Супраоптическое ядро (на рисунке SO) у человека содержит в себе около 3 000 нейронов. Они синтезируют гормон вазопрессин, который по кровотоку достигает сосочковых протоков почек и повышает реабсорбцию (обратное всасывание) воды.

В биологии есть свои модельные объекты – животные – на которых ставятся почти все эксперименты ввиду их удобства. Это мыши, кролики, плодовые мушки дрозофилы, растение арабидопсис, кишечная палочка. А в нейронауках в качестве «модели» используется супрароптическое ядро. Оно удобно, так как состоит из достаточно больших по размеру клеток, с которыми можно легко проводить различные манипуляции. Также по клеточному составу ядро достаточно однородно, и можно без труда отделить его от других участков мозга.

Паравентрикулярное ядро (на рисунке PV) содержит в себе группы нейронов, которые активируются при стрессе или каких-либо физиологических изменениях в организме. Нервные клетки этого ядра играют жизненно важную роль во многих процессах, например, в контроле стресса, метаболизма, роста, занимаются «слежкой» за репродуктивной и иммунной системами.  К примеру, они выделяют такие гормоны как окситоцин, вазопрессин, соматостатин. А анатомическую структуру ядра описали ещё в начале 80-х годов прошлого века.

Супрахиазматическое ядро (на рисунке SC) – главный механизм, отвечающий за циркадные ритмы. Активность нервных клеток, находящихся в нём, изменяется в течение суток и регулируется окружающими условиями, например, продолжительностью светового дня. В норме у человека циркадные ритмы синхронизированы с 24 часовым циклом день-ночь, а при искусственном разрушении этого ядра ритмы утрачиваются. Интересно, что цикла в 24 часа нейроны достигают сообща, а для каждого нейрона по отдельности он может длиться от 20 до 28 часов (это показано в экспериментах на крысах).

Латеральный гипоталамус (на рисунке LT) очень важен для питания и приёма пищи. В экспериментах, когда искусственно стимулировали эту область электрическими импульсами, животные начинали есть и пить, даже будучи сытыми, а при разрушении ядер они отказывались от приёма пищи совсем. Здесь расположены нейроны, регулирующие температуру тела, пищеварение, давление, уменьшающие восприятие боли. Именно в латеральном гипоталамусе находятся клетки, синтезирующие орексины, которые поддерживают  бодрствование и влияют на метаболизм.

Правильная работа вентромедиального ядра (на рисунке обозначено VM) определяет  чувство насыщения, регуляцию энергетического обмена, контроль потребления пищи, а также нейроэндокринный контроль. Повреждение вентромедиальных ядер у мышей приводит к грубым сдвигам в обмене веществ.

Дорсомедиальное ядро гипоталамуса (на рисунке DM) представляет собой «контролирующий центр» обработки информации, которая поступает от вентромедиального ядра и латерального гипоталамуса. Оно обеспечивает регуляцию кровяного давления, сердцебиения, пищеварения. В экспериментах на крысах определили, что поражение нейронов в этом ядре приводит к снижению двигательной активности, помимо этого хуже происходит терморегуляция. Дорсомедиальное ядро, как и супрахиазматическое, регулирует циркадные ритмы.

Центральная роль аркуатного ядра (на рисунке AR) – поддержание гомеостаза организма. Оно так же, как другие, участвует в регуляции питания, метаболизма, контроле за сердечно-сосудистой системой. Особенно важно аркуатное ядро в воздействии на аппетит, потому как в нём секретируется нейропептид Y и агути-подобный пептид (agouti-related peptide). Именно там располагаются дофаминергические нейроны, которые регулируют секрецию гормона пролактина, выделяемого гипофизом. Другие нервные клетки вырабатывают соматостатин, который подавляет секрецию гипоталамусом соматотрипин-рилизинг-гормона или соматолиберина (стимулирует в гипофизе синтез и выделение соматотропного гормона, который отвечает за рост организма).

Маммилярное тело, маммилярное ядро или сосцевидные тела (на рисунке MB) располагаются в основании гипоталамуса, и учёные считают, что их правильное функционирование влияет на поддержание памяти. При дефиците тиамина (витамина B1) развивается синдром Гайе-Вернике – алкогольная энцефалопатия, которая проявляется нарушениями в сознании, движениях и параличом глазных мышц.

Туберомаммилярное ядро располагается в задней трети гипоталамуса. Состоит из гистаминергических нейронов и вовлечено в контроль пробуждения, обучения, запоминания, сна и обменных процессов в организме. Нервные клетки этого ядра – единственный источник гистамина в мозге позвоночных.

Насчёт некоторых из перечисленных ядер существуют разногласия. Некоторые учёные считают, что их нужно выделять отдельно, тогда как настаивают на присоединении их в каким-то другим ядрам или зонам гипоталамуса. Но уже из того, о чём мы рассказали (а это далеко не все), видны разнообразие и, главное, важность функций этого маленького органа весом лишь 4-5 грамм.

 

Текст: Надежда Потапова.

 

P.S. Здесь стоит добавить, что для большинства студентов (и просто желающих знать) задача запомнить, какое ядро за что ответственно и где находится, может оказаться почти невыполнимой. Их можно понять. Поэтому придумали специальное мнемоническое правило, в котором все ядра и их функции проецируют на … корову. Так что учите и блистайте своими знаниями!

Hypothalamus-mnemonic

Илл: http://epomedicine.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>